水庫工程管理系統設計探究

（南京市六合區水務局單位，江蘇 南京 211500）

在水利工程建筑物當中，水庫具有攔洪蓄水的作用，在防洪、滯洪和泄洪等方面起到了調節控制的作用。通過蓄積大量的水資源用于發電、供水以及灌溉等，同時，水庫還起到調節水流和水生態環境的作用。在水庫管理當中，水庫信息管理系統負責水庫的運行管控，隨著現代高科技信息技術的快速發展，傳統的水庫系統管理模式已經逐步被現代化信息管理模式所取代[1]。現代化水利信息管理工程的建設，推動了傳統水利建設向現代化水利發展的重要轉變，通過建設現代化水利信息工程，提高了原有水利工程管理信息的水平，促進了水利信息化建設的發展。水利信息化管理工程建設中的結構設計，主要是以系統的總體結構進行設計，采用先進的監控管理系統、指揮系統和遙控系統，并建立信息數據管理庫，收集存儲水庫的雨水蓄存量信息，通過備水庫管理系統進行水量的限制、泄洪的管理措施，實現科學安全的系統管理模式[2]。

工程信息化管理系統設計的重要優勢，體現在工程建設期就運用信息化手段進行建設管理，相比一些只能在水利工程的具體業務功能中運用系統管理技術，具有推動系統管理建設的重要意義。在工程管理系統建設的結構設計中，每個水庫建設工程都有各自不同標準，因此，在設計具體建設方案時應結合所需建設的要求進行設計，完善設計內容提高管理功能。

1 水庫工程管理系統總體結構設計

水庫工程管理系統主要是由三個模塊組成的，分別是指揮控制模塊、調度主機模塊和調度單機模塊。工作人員需要通過指揮控制模塊控制水庫工程建設，利用調度主機實現網絡調配管理，參與的工作人員可通過調度單機與總指揮實時交流[3]。水庫工程管理系統總體框架設計如圖1所示。

圖1 系統總體框架設計

由圖1可知：指揮控制模塊采用51單片機作為主要構件，通過數字交換電路實現系統總體框架基礎研發，并利用遙感技術實現水庫工程的實時管理，具有結構簡單、實時性強的優勢[4]。

1.1 硬件模塊設計

1.1.1 管理監控系統中心硬件配置

監控系統中心主要負責水庫各個角落的監控，系統中心通過屏幕投影顯示監控范圍內的情況，工作人員可以及時了解水庫的狀態，以便采取有效的管理措施。系統還可以進行遠程遙控監視，監控系統建立數據庫負責收集存儲信息數據，數據庫與集線器連接到達監控交換機，通過無線終端服務器完成信息的交換，系統設置防火墻防止病毒侵入破壞系統中心[5]。

1.1.2 視頻監控主控制板

系統指揮控制模板具有較好的硬件編解碼功能，把視頻編解碼設置為MPEG-1/2/4格式，設置輸出數字以TV表示。IVA3硬件加速器可以進行全高清視頻編碼，并能快速解碼高質量視頻，將解碼的高清視頻全部輸出到顯示器之中。

采用安卓操作系統內部設置高性能圖形引擎，能夠把圖形快速加載出來。主要控制板采用S5PV210開發板，內核處理器為512 MB，具有容量大的特點。主控板硬件各個結構通過網絡總線接口進行連接。

1.2 數據庫建設

數據庫的建設在水庫系統管理當中起著重要的作用，通過收集、整合、存儲水庫的信息數據，作為水庫信息管理的依據。數據庫負責存儲實時水庫蓄量的信息、汛期高峰降水信息以及系統監控信息，并對水庫的工程建設情況和水庫其他業務信息資料進行存儲，滿足水庫綜合信息數據庫服務的要求。水庫數據庫分為：①基礎數據庫，分析存儲即將建設的水庫工程或其他工程建設的基本信息；②業務數據庫，對降雨數量信息和旱澇情況進行存儲，制定防治措施并對企業審批、招、投標等信息存儲；③監測數據庫，對監測的數據信息進行存儲；④其他數據庫，對其他空間的有用數據進行存儲。

1.3 基于遙感技術的軟件功能設計

遙感技術是通過航空拍攝提供實時的情況，遙感軟件在功能設計上利用物理功能，通過軟件波譜功能自動識別水庫工程管理中各類事物，可以遠程感知拍攝區域的狀況。遙感技術利用遙感器來感知設定位置，最快速度獲取數據資料，具有信息量大、精準度高的特點。

水庫工程管理系統的遙感功能軟件的設計，實現了監控系統的智能化，使監控中的畫面質量清晰、準確，遙感技術功能提高了監控效率。水庫工程管理系統軟件在設計中，通過設計主控軟件系統，實現了水庫大壩的安全監測、閘門自動控制等系統自動化管理；圖像數據服務軟件對水庫水情自動測報，并進行實時的視頻監控，水庫工程管理系統軟件結構實現了先進的系統信息化管理，提高了水庫建設管理的效率。

工程管理信息系統功能完善，具備多種傳輸管理能力，其中包括：

（1）對水利信息數據庫的各種業務信息進行在線查詢或聯機檢索，并通過數據、文本和圖像等形式進行快速傳輸；（2）系統功能具有安全保障功能，防止網絡信息泄漏或丟失；（3）對范圍內網絡平臺的各個系統之間的信息數據資源，進行數據的存儲和完善。工程管理信息系統功能的多樣性，為水庫運行管理提供了先進的科學技術。

2 實驗驗證分析

為了驗證基于遙感技術的水庫工程管理系統設計合理性，進行實驗驗證分析。

2.1 實驗參數設置

實驗參數設置如表1所示。

表1 實驗參數設置

2.2 實驗結果與分析

依據上述參數，將傳統系統與基于遙感技術設計的系統管理效率進行對比分析，分別設置大雨和高溫天氣，對比結果如下所示。

（1）大雨。在大雨天氣下，將兩種系統管理效率進行對比分析，結果如圖2所示。

圖2 大雨天氣下兩種系統管理效率

由圖2可知：在大雨天氣下，隨著實驗次數增加，兩種系統管理效率逐漸降低。當實驗次數為16次時，傳統系統和基于遙感技術設計的系統管理效率都達到最低，分別是29%和65%。由此可知，在大雨天氣下，基于遙感技術設計的系統比傳統系統管理效率要高。

（2）高溫。在高溫天氣下，將兩種系統管理效率進行對比分析，結果如圖3所示。

圖3 高溫天氣下兩種系統管理效率

由圖3可知：在高溫天氣下，隨著溫度升高，兩種系統管理效率出現較大差別。在32 ℃下，基于遙感技術設計的系統管理效率達到最高為93%，而傳統系統管理效率也最高為68%；在38 ℃下，基于遙感技術設計的系統管理效率為86%，而傳統系統管理效率達到最低，為28%。由此可知，在高溫天氣下，基于遙感技術設計系統比傳統系統管理效率要高。綜上所述，基于遙感技術的水庫工程管理系統設計具有合理性。

3 結語

現代化信息工程管理系統在水庫工程建設管理中起到了重要的作用，先進的遙感技術實現了全方位對水庫的管理建設，促進了水利工程的進步與發展。在水庫維護管理中，應加大防護手段。

針對水庫工程管理設計中的監視問題，提出幾點建議：（1）在選用監視硬件芯片時，需以硬件結構客戶端為主，保證選用的芯片能夠實現主流瀏覽器的實時訪問；（2）在Visual Studio 2010開發環境下，保證監視結構能夠對水庫環境進行實時監測，全面掌握水庫環境內情況；（3）水庫工程管理監視中心能夠為管理系統設計提供監控服務，通過全數字監控模式，采用編碼型監視結構，將模擬信號轉換為數字信號形式，并利用電腦主機進行控制與管理，通過顯示屏顯示在監視器上；（4）設計監視功能，能夠直接處理用戶數字信息，并將采集的視頻信號進行模數轉換，采用深度學習法，避免外界噪聲干擾，通過待檢測水庫監控所獲取的圖像，確定偏離程度的圖像質量。