農村水電生態流量及下游安全監管移動互聯云平臺的研究及設計

盧蔚瑤，張仁貢，徐楊花（.浙江同濟科技職業學院，浙江 杭州 33；.浙江禹貢信息科技有限公司，浙江 杭州 3006）

農村水電生態流量及下游安全監管移動互聯云平臺的研究及設計

盧蔚瑤1，張仁貢1，徐楊花2
（1.浙江同濟科技職業學院，浙江 杭州 311231；2.浙江禹貢信息科技有限公司，浙江 杭州 310016）

在分析農村水電對河流生態環境影響及目前生態水電建設措施的基礎上，構建水電站生態流量及下游安全監管移動互聯云平臺，通過該平臺，監管部門可對量大面廣的農村水電站生態流量的下泄情況通過移動終端隨時進行監控和管理，同時洪水期又可對電站下游的危險點及時進行監視和報警，避免安全事故的發生。該平臺的研究及實際應用對水利信息化建設和“智慧水利”建設具有實際意義。

水電站；生態流量；安全監管；移動互聯；云技術

1　引言

浙江省是水電資源較為豐富的省份，而農村水電是浙江省水利事業的重要組成部分。近年來，浙江著力實施中央水電新農村電氣化縣建設、水電增效擴容更新改造工程和省級“千站改造惠農保安工程”［1-2］，取得了很好的成效。實踐證明，農村水電在加快山區經濟社會發展，增加能源供應，改善農村基礎設施，提高農田灌溉保障等方面發揮了重要作用。但也出現了一些問題，例如，農村水電建設期間造成了局部的植被破壞、水土流失和環境污染，引水式電站改變了河流的天然流態，導致部分河段脫水，影響了河流的自然形態［3-4］。近幾年，“農村生態水電”概念得到政府、行業以及有關專家的支持，并在技術和制度上開展了許多有益的探索［3-4］。

農村水電站大多地處高山峽谷，廠房工程多沿河沿谷而建，量大面廣，且農村水電又具有一定的經營性，其利益主體相對復雜，因此，農村生態水電建設的困難依然較多，普遍存在的問題有：

（1）雖然農村水電建設中采取了保護生態環境的工程措施，但是，建設期后由于非工程措施（制度）缺乏或管理成本較高，影響了工程措施功能的發揮［6］；

（2）一些老舊水電站經過電氣化改造，雖然自動化程度得到提高，但為了獲取最大經濟效益，其經營主體違反規定不顧下游生態環境和民眾生活需求，任意取水的現象也屢有發生；

（3）現有的水電站監控系統實時數據傳送對象基本停留在固定的微機層面，在互聯網飛速發展的時代，監管的時效性有待提高。

農村水電生態流量及下游安全監管的移動互聯云平臺是基于云技術、大數據服務、移動互聯技術、微信平臺技術而開發的系統。隨著智能手機、ipad等移動互聯終端的增加和普及，為移動互聯技術在農村水電生態建設應用提供了便利，此系統可滿足隨時隨地的實時數據監管需求。

2　總體框架設計

農村水電生態流量及下游安全監管的移動互聯云平臺主要為行業監管生態水電的生態流量和保障水電站壩下沿河村莊的人員生命安全服務，總體框架如圖1所示。

圖1　系統總體框架圖

3　主要功能描述

農村水電生態流量及下游安全監管的移動互聯云平臺功能框圖如2所示，其主要功能為：

（1）生態流量視頻監控：可以根據生態水電建設的需要，遠程無線監控引水式或壩后式電站的水庫生態流量放水口，尤其是在枯水期通過手機隨時隨地監視生態流量的情況，這對行業監管和生態水電的建設具有重要意義。

（2）下游河道安全監控：可以根據實際的需要沿途監控下游河道，在枯水期監控生態流量的情況，監視河流是否斷流；在洪水期監控河道的水位情況，以保沿途村莊和城鎮的安全。

（3）結合大數據存儲技術，使視頻依據設定的要求存儲和實現歷史查看。

（4）安全報警功能：當遇到洪水或者水庫開閘放水時，在沿河安裝報警裝置。

（5）微信通知功能：當遇到洪水或者水庫開閘放水時，通過微信報警通知河長。

圖2　功能框架圖

4　關鍵技術

實現該系統的關鍵技術有：

（1）基于H.264視頻編解碼壓縮技術的無線視頻通訊。通過高清視頻編解碼壓縮技術與無線通訊技術相結合，利用相對窄帶的3G通道傳輸視頻編碼后的數據，將信號傳輸到移動終端，使行業監管人員隨時隨地能夠監管到水電站的大壩泄水口及下游河道的情況。

（2）基于云的大數據服務技術。通過基于ISO/OSI互聯標準的C/S、B/S架構體系模式的研究及云服務架構的研究，結合Access Control（A/C）的技術研究。構架基于大數據服務的數據庫，用以存儲視頻歷史信息和相關報警信息，便于查詢和統計。

（3）基于微信嵌入式開發技術的應用。通過微信嵌入式開發，實現微信客戶端能夠接收視頻信號，報警信號。無需安裝APP客戶端，只要關注公共號即可實現安裝，不但方便，而且省數據流量。

（4）基于無線通訊模塊的單片機開發，形成新型的遠程移動報警裝置。該報警裝置可以通過云服務器，無線接收手機微信平臺請求進行報警，同時依據大壩下游水位具備聯動智能報警功能。

5　應用分析

農村水電站大多地處高山峽谷，廠房工程多沿河沿谷而建，量大面廣，隨著互聯網和通訊技術的發展，農村水電生態流量及下游安全監管的移動互聯云平臺可實現：

（1）行業用戶可在移動終端對電站壩下的泄水口及下游河道水流狀況、植被生長等生態環境進行視頻監控。便于相關工作人員和管理部門隨時隨地采用移動終端進行實時的視頻監控和安全管理，提高監管的時實性、便捷性和有效性。

（2）下游河道危險點的安全監控和報警功能。河道堤岸人們的生產和生活遠程視頻監控，特別在交通和道路不便捷地區，當遭遇天降暴雨，水庫泄洪等突發狀況時，可以在第一時間通過手機發送警告，實時通知下游河道堤岸生產和生活的人們，通知其及時地撤離或者做好準備，預防下游安全事故的發生。

6　結束語

水電站生態流量及下游安全監管［4］移動互聯云

平臺通過采用云技術、大數據服務、移動互聯技術、微信平臺技術、單片機技術、無線技術等，為行業監管生態水電的生態流量服務，為水電站壩下沿河村莊的人員生命安全服務，實現安全監督從被動防范到主動監管轉變。該平臺的研究對水利信息化建設和“智慧水利”建設具有實際意義。

［1］浙江省水利廳.關于開展農村水電千站改造惠農保安工程（浙水辦電〔2012〕1號）［Z］，2012.

［2］中華人民共和國水利部.水利部關于加快開展全國水生態文明城市建設試點工作的通知（資源233號）［Z］，2013.

［3］許文斌.建生態水電創秀美山川［J］.中國水能及電氣化，2011 （4）：4-7.

［4］趙建達，程夏蕾，朱效章.農村水電開發中的生態和環境問題及其對策［J］.中國水利，2006（10）：32-33.

［5］“水能資源開發生態補償機制研究”編寫組.水能資源開發生態補償機制研究［M］.北京：中國水利水電出版社，2010.

［6］張仁貢，李志武.面向新農村的生態水電建設發展模式研究［J］.人民黃河，2012，34（12）：142-145.

TV737

A

1672-5387（2016）05-0015-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.05.006

2016-03-27

浙江省水利廳科技項目（RC1558）

盧蔚瑤（1977-），女，講師，研究方向：電氣自動化技術及應用。