廣東省山洪災害防治非工程措施自動監測站點現狀及運維管理對策

黎敏 廣東省水文局佛山水文分局

1.山洪災害防治非工程措施背景

近年來隨著全球氣候變化，極端天氣事件增多，廣東省局地強降雨的趨勢明顯增加，山洪災害呈多發趨勢，是汛期造成人員傷亡的主要災種。2006年國務院批復了水利部等五部局聯合編制的《全國山洪災害防治規劃》，2010 年 11 月，水利部會同財政部等部局啟動了“全國山洪災害防治縣級非工程措施項目”建設。廣東省山洪災害防治項目從2010年開始，主要建設內容是開展山洪災害調查評價、非工程措施建設、重點山洪溝防洪治理和防洪保護區洪水風險圖的編制等任務。2013年開始，全省對一期已建的非工程措施進行補充完善，包括加密自動監測站點建設，優化監測站網，提高通訊保障能力等措施，完善山洪災害監測預警能力，最終達到防災減災救災，保障受山丘區廣大人民群眾生命財產安全的目的。

2.自動監測站點布設情況及系統組成

廣東省山洪災害防治非工程措施自動監測站點項目涉及全省18個地市82個山洪災害防治縣區，共計新建圖像監測站點3146個，其中圖像三要素（水位、雨量、圖像）站點1847個，圖像兩要素（雨量、圖像）站點1057個，自動雨量站8個，完善升級水雨情監測站點1208個，其中雨量站890個、水位站29個、雨量水位一體站289個。主要分布在受山洪災害影響較大的沿河村落、小型水庫等重點區域。

3.運行情況及存在問題

（1）自動監測站網點多面廣，管理難度大。由于山洪災害防治自動監測站點數量多，覆蓋面廣且分散，項目建設時間緊，前期承建單位較多等原因，一旦設備產生故障，需要多方聯系，站點恢復時效性較差，部分偏遠山區站點無法保障每年2次的巡檢工作，管理難度大。

（2）通信升級快，設備完整性差。隨著我國第五代移動通信（5G）的高速發展，技術升級較大，前期建設的自動監測站點通信模式2G/3G技術已落后并逐漸淘汰，且通訊基站升級更替，偏遠的監測站點通信往往得不到保障。另外設備長期暴露在野外，受現場條件影響較大，2013～2015年度建設的自動監測設備運行至今已有5～7年，攝像頭、補光燈、電池等設備存在不同程度的老化、損壞、丟失等現象。雨量桶、氣泡式水位計容易塞堵，設備完整性較差，部分站點信息無法實時采集傳輸，通暢率達不到水文行業標準。

（3）專業人員缺乏，技術力量薄弱。山洪災害防治非工程措施自動監測站點的運行和維護任務重，需要專業的人員進行養護。大部分監測設備安裝在鎮村，鎮村級水管人員并非遙測維護專業出身，且身兼多職，只能通過查詢監測預警平臺數據，對自動監測設備的運行情況進行簡單的判斷與上報，無法應對設備故障處理和突發情況。受機構改革、職能調整的影響，人員流動性很大，鄉、村干部及預警信息人員變換快，培訓難以及時到位，影響自動監測前端及預警平臺系統發揮效益。

圖1 圖像識別系統

（4）運行維護費用高。2013年度至今我省共有141個山洪災害防治自動圖像監測站點合同質保期到期，未來2年內，將會有1409個自動圖像監測站過保。按照水利部辦公廳下發的山洪災害防治非工程措施運行維護指南要求，參照《山洪災害防治非工程措施運行維護經費測算參考資料》測算，一個自動圖像監測站后期需要運行費1120元（委托看管費600元、通信費360元、材料費260元），維護費5115元（雨量站1875元、雷達水位站2725元、圖像站515元之和測算）。自動監測站點按平均50公里測算異地維護費，每年汛前巡檢一次，每個點每次525元。一般山洪災害防治縣，每年用于山洪災害監測預警系統前端監測運行管理費用約在20萬元至40萬元之間，重點山洪災害防治縣所需要的費用則更高。由于各級政府財力不同，部分縣區無法落實足夠的運維資金，這也加大了運行維護管理的難度。

4.運行維護模式技術探索及對策

（1）基于小程序的山洪災害自動監測維護手段。針對廣東省山洪災害防治非工程措施自動監測站點數量多、時效性強、監測預警平臺技術含量高、監測預警系統運行維護任務重的實際情況，可開發山洪災害監測預警運行維護小程序用于維護管理。后臺通過關聯責任人管理系統，獲取人員信息數據表，綁定其手機號，各級管理人員直接通過手機微信小程序，無需下載手機軟件和注冊，即可查看自動監測設備的運行狀態，包括在線情況、信號強弱、電池電壓等信息。一旦發現站點24h無數據傳回，可一鍵提交故障清單，直接通知運維人員進行維護修理。還可利用故障處理情況欄目查看故障處理響應情況等。除了能查看設備的運行狀態，還能結合水文氣象山洪預警預報信息，及早地開展設備運行管理應對工作。通過使用維護小程序，能實現高效的監管和運維，從根本上提高和改善山洪災害監測預警系統的管理水平，使山洪災害防御工作化更具主動性。

（2）利用圖像識別和數據挖掘的維護手段。自動監測站點采集的數據能呈現區域內實時降雨量、水位情況及變化趨勢，利用已建站點的所有歷史數據和周邊水文、氣象站點的歷史數據，包括歷史最高水位、歷史最大降雨量等信息，結合監測預警平臺區域水雨情實時分布情況，進行數據挖掘，可初步分析出當前實時監測數據是否處于合理值內。一旦區域內單個自動監測站點產生奇異值時，還可利用已建的圖像識別系統（圖1所示），校驗數值的合理性，從而判斷監測設備的運行狀態。并通過底層數據挖掘，分析出設備故障的原因，自動給出解決故障的方法，生成“簡潔”和有“針對性”的故障診斷信息，推送并通知運維人員，并把故障處理結果反饋運維管理人員。

（3）落實運維經費，制定運維方案。根據水利部下達的年度建設任務和廣東省山洪災害防治現狀，廣東省組織編制了《廣東省山洪災害防治項目運行維護實施方案》,方案包含2020～2022年共三年的運行維護計劃，其中涵蓋1409宗自動監測站點的運維保障，為廣東省山洪災害監測預警體系正常運行，高效發揮山洪災害防治非工程措施的作用，有效減少山洪災害人員傷亡和財產損失，全面取得脫貧攻堅勝利發揮了重要的作用。