1、智慧水库动态监管系统建设方案 水库除险加固项目 我国现有水库8.7万余座，绝大多数兴建于上世纪50至70年代，病险问题十分突出，多年来一直是影响防洪安全的心腹之患。小型水库是我国水利工程体系的重要组成部分，其中，库容在100万立方米到1000万立方米的为小型水库，库容在10万立方米到100万立方米的为小型水库。我国计划在2012年底前全面完成纳入国家规划的小型病险水库除险加固，在2013年底前完成纳入国家规划的重点小型病险水库除险加固，在2015年底前全面完成小型病险水库除险加固任务。财政部、水利部联合印发财政部、水利部联合印发重点小型病险水库除险加固重点小型病险水库除险加固项目管理办法项目管
2、理办法 2007年12月29日，财政部、水利部联合印发了重点小型病险水库除险加固项目管理办法（财建20071025号，以下简称办法），要求各地切实加强专项资金管理和项目管理，确保病险水库除险加固项目顺利实施和资金使用安全，充分发挥资金效益，确保水库安全。国务院召开全国病险水库除险加固工作电视电话会议。国务院召开全国病险水库除险加固工作电视电话会议。2008年1月15日，回良玉副总理在会议上强调，各地区各部门要切实把病险水库除险加固作为当前一项重要而紧迫的政治任务，强化组织领导，加大投入力度，加快建设步伐，保证工程质量，健全管护机制，消除安全隐患，以对国家和人民高度负责的精神，坚决打好攻坚战，确
3、保3年内完成大中型和重点小型病险水库除险加固任务。水库除险加固项目背景 2010年7月7日，陈雷在全国病险水库除险加固工作会议上要求，加大力度，强化措施，狠抓落实，保如期完成病险水库除险加固任务，向党和人民交上一份满意答卷。病险水库除险加固工作会议 国家财政始终把病险水库除险加固作为支持水利工作的重中之重，为确保完成全国万多座病险水库的除险加固任务，不断加大投入力度，增强资金保障。2006年到2012年1月，中央财政已安排财政专项资金590亿元用于小型病险水库除险加固、安排中央基建投资252亿元用于大中型病险水库除险加固，年均增长都在50以上，尤其是财政专项资金预算从2007年设立时的32亿元
4、增长到2011年的168亿元。财政部督促各地财政部门积极筹措建设资金，共筹集地方资金300多亿元，地方资金到位率达89，是近年来民生工程建设地方资金落实最好的项目之一。财政支持 全国病险水库除险加固工作由水利部会同财政部及有关部门按轻重缓急，编制了四个专项规划分三批实施，目前各项工作进展顺利。第一批2007年10月启动的6174座小型病险水库除险加固以及2006年启动的86座大型和1096座中型病险水库的除险加固工作均已于2010年底前按时圆满完成。第二批2010年7月启动的5400座小型病险水库除险加固工作正在收尾中，预计今年底将如期完成。第三批2011年4月启动的15891座重点小型病险水
5、库的除险加固工作正在加快推进，目前已有6000多座水库进入建设实施阶段，其余9000多座正在抓紧落实前期工作。此外，水利部、发展改革委正在进行第二批大中型病险水库除险加固实施，地方政府正在落实25000多座一般小型病险水库除险加固的前期工作。成果及规划 目前，在我国的水库工程建设中，普遍存在着重建设、轻管理的现象，不适应社会主义市场经济发展的需要。（一）水库管理水平较低（二）大坝风险管理意识急需加强（三）病险水库健康诊断研究需要深化（四）除险加固实用技术研究有待进一步提高（五）水库降等与报废处理研究急待完善存在的问题 在观念方面：水库安全管理理念落后，缺少战略研究。在体制方面：管理体制不顺，机
6、制不活，人浮于事，效率较低。在机制方面：工程运行和维护责权不清，投入机制不完善，管理单位缺乏经济独立能力。在人员方面：大多中小水库管理人员缺乏现代管理知识，技术素质低，远不适应社会主义市场经济条件下对水库经营管理的要求。在标准方面：没有一套完整的技术标准和规范，缺乏对大、中、小型工程的安全运行和管理进行指导。在技术方面：没有建立起相应于流域的、或河流梯级开发的水库大坝安全管理系统，中小型水库大坝的监测、分析和安全评价水平总体还比较低。存在的问题管理水平低 目前，西方一些经济发达国家在水库安全管理程序中均引入了风险评估方法。基于风险评估的大坝安全评价，可充分考虑大坝运行过程中各种环境因素以及大坝
7、结构本身所存在的种种不确定性对大坝安全运行的影响，能反映一旦大坝失事所造成的后果对大坝安全性的要求，能综合考虑社会、环境、经济等方面的要求，并可科学合理地安排大坝除险加固的时间、资金，还可以量化大坝安全管理的规章制度、法律法规、组织机构和预警预报等项目的功能和效果，指导大坝安全管理工作，提出切实可行的大坝现状改进计划，保障大坝安全。虽然，国内已开展了大坝风险管理的研究，但距实际应用差距尚远。存在的问题风险管理意识 目前大部分水库工程管理建设相对薄弱，尤其是中小型水库；工程配套的防汛道路、通讯和照明设施、工程和水文观测、预警预报系统等极不完善；有些水库管理手段和技术水平落后，不能对大坝的水位、沉
8、降等进行正常监测;有些水库甚至根本没有观测设备，无法对大坝进行安全维护和实时监测；水库的白蚁防治、病险状况不能及时掌握和处理，最终形成重大隐患。因此，应加强水库自动化监测预警系统建设费用、运行维护费用等方面的投入，保证水库持久安全运用。最重要的问题 系统简介水库自动化监测预警系统（水库动态监管系统）是一套由多通道动态监测装置、多线程接收系统以及水库综合信息管理信息系统构成的低成本水库自动化监测与动态监管整体解决方案。该系统的主要功能是将水库的水位、降雨量、水温、气压、实时现场图像、大坝安全信息、白蚁防治信息等加密后实时或定时动态地传输到管理部门的服务器，经解密校验后自动存入后台数据库，并由水库
9、综合管理信息系统对数据进行管理、查询和显示。系统还具有预警和自动报警机制，水库一旦出现问题（如库水位超过汛前限制水位或低于死水位或监测到大坝安全监测异常、或有白蚁侵袭）系统将发出预警信息或自动报警，并会将报警信息发送到相关人员的手机上。预警信息可以通过短信息、广播、电话和网络发布等多种方式；本系统可以与三防决策支持系统、三防预警响应系统和山洪灾害预警系统等其他系统无缝融合，具有信息共享的特点。只要您的电脑与Internet相连，本系统就可以智能地完成对水库实时水雨情及工情信息的采集传输存储管理查询显示及预警的全过程监视和管理。系统简介系统所涉及主要技术有：传感器（Sensor）技术、无线数据传
10、输（GPRS）技术、数码摄像（DC）技术、微处理器（MPU）、嵌入式操作系统（EOS）技术、固态存储（SSD）技术、远程（RC）控制技术，服务器端采用多线程（MT）技术、数据库（DB）技术、网络信息服务（WEB）技术以及软件工程（SE）技术等。适用范围本系统可广泛应用于防汛抗旱管理部门、水资源管理部门及工程管理部门等。系统结构信息（监控）中心：包括数据服务器、路由器等硬件设备，水库动态监控管理系统软件和预警信息发布系统软件。信息中心需配备互联网上的固定IP地址。水库现地监测管理部分：水库动态监管遥测终端机、水雨情监测单元、大坝渗流监测单元和表面变形监测单元、白蚁监测单元、视频监控单元。通讯网络
11、部分：系统采用GPRS/CDMA数字移动通信网络作为数据无线传输平台。系统组成DIT-RVU-90水库动态监管遥测终端（数据视频一体化遥测终端机）用于水库动态监管、水情测报、水库水雨情监测，大坝安全综合监测等场合。水库动态监管遥测终端机水库动态监管遥测终端机 数据采集数据采集 雨量信号：可接入1路增量式（翻斗式）雨量计。水位信号：可接入1路水位计信号，水位计类型：浮子式（格雷码）/串行接口/模拟（两线或三线制4-20mA）接口等可选。量水堰计信号：串行/模拟接口量水堰计类型可选，分辨率为0.5mm（量程250mm）。白蚁检测仪输入：最多可接入16个白蚁检测管信号。摄像头图像信息采集输入：可接入
12、2路串口摄像头，130万像素，最大分辨率为1280*1024；图片格式为JPEG。水库动态监管遥测终端机 存储功能存储功能具有定时存储数据记录功能，可存储两年的数据。低功耗设计低功耗设计供电电压：默认12VDC，供电范围：918VDC；功耗：待机功耗1mA（12VDC）。内部集成太阳能充电控制器，进一步降低外部电源损耗。友好的人机操作界面友好的人机操作界面键盘操作，液晶显示。独特的防盗报警功能独特的防盗报警功能RVU90具有密封箱开门报警、太阳能电池板拆除报警和雨量计拆除报警等功能，一旦这些集中放置的设备被恶意侵入或拆除，RVU90立即将报警信息发送至信息中心，在第一时间通知运行维护人员采取相
13、应措施。主要监测内容水文信息水文监测主要包括：库水位、坝区降雨量、库容。水库水文信息监测，不仅可以针对该水库进行预警，如库水位超过汛限水位或低于死水位，系统自动报警，对防汛抗旱决策管理起到技术支持的作用，而且还可以起到加强雨情水情监测预报，提高水文监测和预报精度的作用。大坝渗流监测 作为信息监测系统，实时监测大坝渗流状况至关重要的内容，它关系到大坝的安全状况。具备实施条件的水库渗流量监测一般采用三角堰进行观测，量水堰计密封安装于三角堰处。主要监测内容大坝安全信息大坝表面变形监测 大坝表面变形监测包括表面垂直位移及水平位移监测，通过对大坝变形的监测，可以为准确及时地分析和预报大坝的变形状况,为判
14、断大坝安全提供必要的信息；水库动态监管系统通过人工观测，手工录入的方法实现变形监测。主要监测内容大坝安全信息根据调查资料显示：我国中南部白蚁危害严重，尤其是西南地区。水库白蚁危害率都在90%以上，白蚁危害导致堤坝发生管漏险情，这也是水库病险的重要根源之一。水库监测中加入白蚁监测可以实时监测大坝坝体内的白蚁活动状态，为在白蚁刚刚活动，还没有对大坝造成致命损伤时及时发现和根除提供重要的依据。主要监测内容白蚁监测信息根据水库管理的需求以及自动化监测预警系统无线传输的特点，用户可设定一定的时间间隔（如一个小时或半个小时等）进行水库坝区的视频抓拍，可以监视水库大坝整体状况。主要监测内容视频监视信息业务应
15、用水库动态监管系统软件主要功能：采集各站点的监测数据；采集和接受各站发来的图像信息；远程监视维护所有站点的设备状态和站点的属性信息；对采集数据进行分析存储，保存实时和历史数据库；以地理信息系统为平台，通过地图的方式展示各站点的管理信息、实时信息、历史信息和统计信息。以eb发布的形式展示网址：http:/:9010总体概貌整个地市的地图上每个监测水库站点分布情况一目了然，每个测点的通整个地市的地图上每个监测水库站点分布情况一目了然，每个测点的通信状态和报警状态以不同的颜色标注。信状态和报警状态以不同的颜色标注。鼠标移动到概貌图上任意一个水库站点将显示水库当前的主要的实时监测信息。实时监测信息当前
16、水位：水库最新的坝前水位；当前水位：水库最新的坝前水位；时段雨量：水库大坝区域最近一个整点时间段的降雨量；时段雨量：水库大坝区域最近一个整点时间段的降雨量；当日雨量：水库大坝区域本日累计降雨量；当日雨量：水库大坝区域本日累计降雨量；渗流量：水库最新监测的渗流量；渗流量：水库最新监测的渗流量；白蚁监测：最新时段白蚁监测管的状态。白蚁监测：最新时段白蚁监测管的状态。区县全貌鼠标点击左侧的地图快捷方式时，进入相应的区县全貌，全县内所有测站分布情况尽收眼底。实时信息从总体概貌图中可以通过点击某个水库图标进入该水库从总体概貌图中可以通过点击某个水库图标进入该水库的详细监测页面。的详细监测页面。水文监测水
17、文监测图中以水尺的方式形象的显示了当前库水位；本日水位趋势图；最近整点时段图中以水尺的方式形象的显示了当前库水位；本日水位趋势图；最近整点时段的降雨量柱状图。的降雨量柱状图。图像图像监测监测图中显示了当期最新的水库坝区全貌照片。白蚁监测白蚁检测管布置图形象的显示当前各点的状态。白蚁检测管布置图形象的显示当前各点的状态。白蚁监测以天为单位，查询每天整点的异常历史数据。以天为单位，查询每天整点的异常历史数据。对每个白蚁监测点进行年度报表分析，并提出是否需要加药处理对每个白蚁监测点进行年度报表分析，并提出是否需要加药处理的建议措施。的建议措施。大坝安全大坝安全监测大坝安全监测内容，包括：渗流内容，包
18、括：渗流监测、变形测点布监测、变形测点布置图和大坝变形人置图和大坝变形人工读数、手工数据工读数、手工数据录入功能。录入功能。本图中为当日到当前为止渗流量曲线图。本图中为当日到当前为止渗流量曲线图。大坝安全渗流监测：以天为单位，查询每天整点的渗流监测：以天为单位，查询每天整点的渗流量历史数据。渗流量历史数据。大坝安全大坝安全监控图像以天为以天为单位，查询单位，查询每天整点的每天整点的历史图像。历史图像。监控图像水位查询日水位趋势图：显示选定日期的以小时为单位日水位趋势图：显示选定日期的以小时为单位的水位变化趋势。的水位变化趋势。水位查询显示选定月份的以日为单位的水位变化趋势。显示选定月份的以日为
19、单位的水位变化趋势。雨量查询时段雨量柱状图：显示选定小时时间段内每时段雨量柱状图：显示选定小时时间段内每5 5分分钟的雨量统计柱状图。钟的雨量统计柱状图。雨量查询日雨量柱状图：显示选定日期内每小时的雨量日雨量柱状图：显示选定日期内每小时的雨量统计柱状图。统计柱状图。雨量查询月雨量柱状图：显示选定月份内每天的雨量月雨量柱状图：显示选定月份内每天的雨量统计柱状图。统计柱状图。雨量查询年雨量柱状图：显示选定年份内每月的雨量年雨量柱状图：显示选定年份内每月的雨量统计柱状图。统计柱状图。水文报表水文报表水库库容水库库容曲线可通过水位直接得到当前水库水库库容曲线可通过水位直接得到当前水库库容。库容。水库库
20、容 每个水库每个水库的水位库容曲的水位库容曲线数据可通过线数据可通过库容工具将数库容工具将数据输入到系统据输入到系统中。中。水情警报主要是水位报警和雨量报警记录查询。主要是水位报警和雨量报警记录查询。水位报警包括四级报警：历史最高水位报警，汛限警戒水位报警，抗旱水位报警包括四级报警：历史最高水位报警，汛限警戒水位报警，抗旱水位报警，历史最低水位报警等，也可根据用户需要进行设置。水位报警，历史最低水位报警等，也可根据用户需要进行设置。雨量报警可设置多个时段雨量阈值报警。雨量报警可设置多个时段雨量阈值报警。水库概况包括水库概括和水库基本信息，提供管理人员信息输入界面，目的是保包括水库概括和水库基本
21、信息，提供管理人员信息输入界面，目的是保证水库信息完整性。证水库信息完整性。水库信息测站管理区域内所有测点的基本运行状态区域内所有测点的基本运行状态包括区域内所有站点的设备运行状态和通信状态。包括区域内所有站点的设备运行状态和通信状态。测站管理测站信息包括：测站信息包括：RTURTU信息，监测设备信息、电池电压历史记录和防盗报信息，监测设备信息、电池电压历史记录和防盗报警事件记录。警事件记录。RTURTU信息显示水库动态监管主设备的基本信息。信息显示水库动态监管主设备的基本信息。测站管理监测设备信息显示水库站点的主要传感器和电源、通信设备的基本信息。监测设备信息显示水库站点的主要传感器和电源、
22、通信设备的基本信息。水库详细监测信息测站管理电池电压记录显示水库站点的蓄电池电压变化状况。电池电压记录显示水库站点的蓄电池电压变化状况。水库详细监测信息测站管理防盗报警事件记录显示水库站点的防盗报警事件历史查询记录。防盗报警事件记录显示水库站点的防盗报警事件历史查询记录。本系统在上述系统功能的基础上将在后续增加以下功能，进一步增强该系统的实用性。功能规划系统界面升级系统界面升级地图模式切换地图模式切换短信平台功能短信平台功能双摄像头监视功能双摄像头监视功能系统界面升级采用先进的采用先进的Flex 4技术，给用户提供更友好的操作体验。技术，给用户提供更友好的操作体验。地图模式切换地图模式地图模式
23、：【街道图】、【地形图】和【影像图】，如果有水库有白蚁或超警戒值水位【街道图】、【地形图】和【影像图】，如果有水库有白蚁或超警戒值水位等异常情况，会通过报警小窗口的文字展示和水库图例闪烁的方式对用户进行提醒。等异常情况，会通过报警小窗口的文字展示和水库图例闪烁的方式对用户进行提醒。短信平台系统将增加短信平台，实现预警机制。系统将设定指定参数的预警阈值，当这些参数，如水文参数、大坝安全监测参数或防盗报警参数达到设定阈值时，系统将根据预警逻辑，向指定的手机号码群发或单独发送与报警阈值对应的短消息，可根据需要实现重复发送，或要求回复等多种机制。根据防洪的需要，对库水位监测是最为重要的内容，系统将实现
24、双摄像头监视功能，增加一个专门监视水尺的摄像头，该摄像头将实现夜视功能，保证夜间水尺拍摄的效果，这样用户不仅可得到站点上传的水位监测数据，而且可以直观的看到水库水尺，效果更真实，更加现场化。双路视频监视当前试点水库实现了一个摄像头监视水库大坝区域全貌的功能。建立定期巡查机制建立定期巡查机制该类系统的特点之一是几乎所有的检测传感器和设备都是露天安装，设备外露部分的侵蚀、安装支架的稳固状况、设备是否被偷盗等都是这类系统能否坚持正常使用的关键，所以必须确定责任人，建立定期巡查机制，保障系统长期、稳定运行。系统建议保证通信费用的连续性保证通信费用的连续性本系统的另一个特点是系统的通信建立在移动网络的基
25、础之上，而通信费用则是系统能否连续运行的重要因素，如果经常出现欠费或费用不足的情况，那么表现的状况就是：系统通信时断时续，尤其是在站点较多的情况下，其状况更加明显。这也正是类似系统是否可用的关键所在，因此，在系统建设之初，就必须考虑在一个资金充裕稳定的账户上建立移动资费扣费机制。系统建议加强对水库管理人员的基本培训加强对水库管理人员的基本培训水库管理人员，尤其是现场水库管理房值班人员距离设备是最近的，当设备出现较小的故障或偏离时，如果现场的相关人员得到了足够的培训，那么这些小的故障和偏离就能在最短时间内得到修复或纠正，保证系统的正常运行，所以对水库管理人员的培训是非常重要和必要的。系统建议 后续维护费用支持后续维护费用支持 该类系统的特点是测站分散、分布地域广，设备运行环境恶劣，系统建成后是否能保持长时间的正常运行，必要的维护是关键，而维护需要人员和备品备件的保证，所以该类系统在质保期后必须要有合同保证的明确的维护方来进行日常运行维护，否则系统很容易在短时间内陷入瘫痪，从而报废。系统建议汇报完毕 感谢聆听
