新型基層防汛直觀顯示系統的設計與應用

馬 順 薛翠東

(1.安徽省(水利部淮河水利委員會)水利科學研究院，安徽 合肥 233088；2.滁州市南譙區水利局，安徽 滁州 239000)

依托全國山洪災害防治非工程措施項目，經過多年建設，安徽省針對皖南山洪災害縣的山洪災害監測預警系統已初具規模，且在實際應用中發揮了巨大作用[1]。而皖中、皖北平原河網區由于河流水系發達，人口相對集中，地勢較平，極易形成洪澇災害[2]，逐漸在防洪減災方面暴露出諸多薄弱環節。2017年5月4日，水利部、國家發展改革委和財政部印發了《加快災后水利薄弱環節建設實施方案》[3]，安排安徽省57個平原縣組織開展農村基層防汛預報預警體系建設項目。基于農村基層預警項目，安徽省“統一開發、分級部署”的基層防汛監測預警平臺只規劃部署為省市縣三級使用，而鄉鎮作為基層防汛減災體系中最前線陣地，卻無法及時有效掌握屬地實時汛情、險情以及緊急轉移信息，只能被動接受上級部門指令，鄉鎮基層人員常需要通過電話、短信等方式與上級進行溝通核實[4]，大大壓縮了鄉鎮水利人員對所轄村、組、戶的預警發布以及組織人員轉移的黃金時間。

本設計提出的新型基層防汛直觀顯示系統通過在鄉鎮配置顯示設備和信息顯示終端，使得基層監測預警平臺能夠把實時雨水情信息、視頻/圖像信息、預警信息、水利宣傳信息、日常業務數據等通過類似“電視頻道”的方式，便捷地主動推送給鄉鎮級用戶群體，為鄉鎮乃至村提供防災減災實時預警顯示服務，滿足鄉鎮對縣級防災減災預警平臺向下延伸的要求，大幅提升基層防災減災能力，保護了人民群眾的生命財產安全[5]。

1 系統總體結構

1.1 結構組成

面向鄉鎮基層研制的新型基層防汛直觀顯示系統是農村基層防汛預報預警體系建設的關鍵環節，主要由省級基層防汛監測預警平臺、互聯網絡、基層防汛顯示設備組成。基層防汛顯示設備由主控終端、顯示媒介(如顯示大屏、電視機等)組成。顯示設備進行相應IP地址及端口號設置并注冊完成后，通過現地既有互聯網絡與平臺進行連接。使用用戶主要分為省、市、縣、鄉四級。系統總體結構見圖1。

圖1 安徽省新型基層防汛直觀顯示系統總體架構

1.2 技術路線

防汛直觀顯示設備顯示內容涉及的雨量、水位、視頻、圖像、預警等實時數據、電子預案等防汛基礎信息皆從基層防汛平臺直接獲取。同時平臺向縣級及以上用戶提供了內容及頻道定制、頻道推送、終端注冊、日志監控、狀態監控等軟件模塊，可實現信息自動推送、展示屏定制、終端管理以及智能遠程運維管理等目的。縣級主管單位通過在預警平臺定制各個鄉鎮相關的當前預警、雨水情、視頻/圖像、水利宣傳等頻道，并將定制的顯示頻道推送至各鄉鎮站點的主控終端，鄉鎮水利管理人員可通過遙控器以類似切換電視頻道的方式，利用現場顯示媒介查詢轄內相應信息，也可以通過安裝基層預警平臺手機APP或短信實現日常通知的發布。

1.3 權限管理

根據不同業務層級管理的需求，基層防汛直觀顯示系統分為省、市、縣及鄉鎮級用戶。由于預警發布源頭在省級，為使實時預警信息在第一時間精準、快速推送至鄉鎮基層顯示設備，避免市、縣、鄉鎮用戶在關鍵時刻對設備進行操作影響預警發布，系統管理優先級最高權限設置為省級，市、縣、鄉鎮級權限依次降低，上級進行頻道強制切換后，在有效期內，權限高于下一級，下級或本地通過遙控器對設備進行操作也無效。根據安徽省水旱災害防御機制體制，水旱災害防御責任主體在基層地方政府，為實現上級單位在決策時的扁平快預警發布及信息管理，同時考慮平臺已部署至縣級，汛期根據管理需要，縣級用戶可申請最高權限強制切換顯示設備和顯示頻道，如山洪災害縣發生突發性強、破壞性大的山洪災害，縣一級直接發布預警會更加直接高效；平原縣地勢平緩，來水慢成災也慢，因此可不用申請最高權限。

針對不同用戶設置，開發與其業務需求相匹配的管理功能，實現顯示的基礎頻道定制、設備運行狀態監視等，保障基層預警顯示體系的應用效果。

a.省級用戶：默認為最高，即第一優先級管理權限。通過省基層防汛監測預警平臺，可自由選擇查看全省所有已部署的顯示站點。省級用戶在需要時可通過平臺信息發布模塊向預警顯示主控終端發布預警信息、通知公告等。

b.市級用戶：默認為第二優先級管理權限。通過省基層防汛監測預警平臺，可自由選擇市轄區內各縣已部署的顯示站點，查看各站點展示內容。市級用戶在需要時可通過平臺信息發布模塊向主控終端發布預警信息、通知公告等。

c.縣級用戶：默認為第三優先級管理權限，必要時可申請最高管理權限。縣級用戶作為基層防汛直觀顯示系統主要管理角色，不僅可通過該軟件模塊自由查看轄區內已部署各顯示站點的展示內容，還具有顯示設備的顯示內容和界面定制、終端管理、頻道切換等權限，實現對基層預警站點的管理。縣級用戶在需要時可通過平臺信息發布模塊向主控終端發布預警信息、通知公告等。

d.鄉鎮級用戶：基層防汛多級通用系統部署于內網，因此無法為鄉鎮級用戶提供服務。但考慮到鄉鎮日常管理、培訓、宣傳的需要，也為了提升預警顯示設備的利用效率，鄉鎮級用戶可通過手機移動終端實現對防汛信息顯示設備的管理，即在手機APP端開發信息發布軟件，為鄉鎮級用戶提供宣傳、通知發布功能。不僅如此，還為鄉鎮提供短信通信渠道，鄉鎮級工作人員可以通過手機發送本單位日常通知信息，實現顯示內容的管理。

2 主要功能

基層防汛信息顯示設備可根據各區域防汛管理的需要，系統設置顯示界面及頻道定制、頻道推送、終端管理、運維狀態監管等幾個功能模塊。用戶通過系統實現展示內容的配置，使得展示終端顯示與該區域匹配的防汛監測信息及基本信息。系統支持顯示界面及頻道的定制，可在基本頻道的基礎上，根據各鄉鎮的管理需要，定制與日常業務管理相關的頻道。

2.1 顯示界面

根據各站點的實際管理需求，選擇與站點管理匹配的雨量、水位、圖像、視頻站點名錄，并確定與之匹配的防汛預案，定制好每個站點顯示的內容及“顯示頻道”。界面及內容定制后，預警顯示設備使用人員只需通過“頻道切換”的方式，即可實現不同界面、不同顯示內容的快速瀏覽。

2.2 頻道定制

頻道定制分為基礎頻道和自定義頻道，基本頻道包括信息展示及預警頻道、視頻/圖像頻道、宣傳頻道，自定義頻道即根據本地管理需要，個性化地推送及展示相關內容。

2.2.1 展示內容定制

系統設計展示內容定制的功能。根據直觀顯示設備安裝地點，自動匹配本縣區內相關聯的雨量站、水位站、視頻站、圖像站、防汛預案等各類名錄，內容定制時可從中選擇并進行匹配；當需要附近縣區外站點監測數據時，可通過站名查詢，直接搜索該監測站點，進而進行匹配。

2.2.2 基本頻道定制

a.信息展示及預警頻道：用戶選擇定制后的雨水情信息顯示頻道，可以通過顯示設備實時獲取本地最新的雨水情監測信息、氣象預報、預警信息。當有水位、雨量超過閾值時，展示界面自動通過顏色及圖標閃爍進行預警提示。信息展示及預警頻道界面見圖2。

圖2 基本頻道1——信息顯示與預警頻道示意圖

b.視頻/圖像頻道：用戶選擇定制后的視頻/圖像信息顯示頻道，可以通過顯示設備實時獲取本地已建設的視頻/圖像監測站實時監測數據。視頻/圖像頻道界面見圖3。

圖3 基本頻道2——視頻/圖像頻道示意圖

c.宣傳頻道：發布洪澇災害防御知識、避險常識等宣傳信息，以及領導講話、會議視頻、紅頭文件、緊急通知等。宣傳頻道界面見圖4。

圖4 基本頻道3——宣傳頻道示意圖

d.電子預案頻道：為提升農村基層預報預警工作能力，系統已實現鄉鎮級與村級防汛預案的可視化，即把紙質版預案進行數字化、結構化，并入庫、上圖，因此可實現基于GIS地圖的防汛預案電子化成果展示，可顯示網格責任人信息、人員撤離轉移路線、安置點地理位置等內容。電子預案頻道界面見圖5。

圖5 基本頻道4——電子預案頻道示意圖

2.2.3 自定義頻道定制

各地根據業務管理需要定制符合其管理需求的應用頻道。為提高設備利用效率，自定義頻道可用于非汛期日常管理。頻道定制后，系統默認展示頻道為信息及預警顯示頻道，用戶可通過本地遙控設備進行切換，也支持省、市、縣各級用戶進行強制切換，及重要信息的顯示。

2.3 頻道推送

模塊具有頻道自動推送功能和強制推送功能。

a.自動推送：各顯示站點展示內容、展示界面、展示頻道定制后，顯示站點與其相應的監測站點進行匹配，系統可自動完成對雨量、水位、視頻、圖像等實時監測類數據的獲取和展示，無須手工推送。

b.定時推送：省、市、縣、鄉鎮可根據宣傳、培訓、通知的需要，設定有效顯示時間，通知公告頻道只顯示有效時間內的信息。

c.強制推送：終端設備休眠時，可通過系統模塊進行喚醒，并可根據應急需要，強制推送緊急信息、通知、公告等，并強制保持顯示所推送的界面直至信息撤下，之后自動恢復正常頻道顯示。

2.4 終端管理

a.實現對顯示設備的展示內容，信息發布的時間、內容、人員，現地頻道切換日志、顯示時間等進行統計。系統提供日志查詢、日志下載等日志管理功能。

b.顯示設備主控終端相關參數包括設備地址、時鐘校時、運行模式、版面定制等，支持監測預警平臺遠程設置修改，現地通過PC機也可以修改參數。

2.5 運維狀態監管

為減少顯示設備現地運維管理壓力，系統設計了遠程運行狀態監管、智能運維管理的功能。

a.系統對現地監控顯示設備的電流、電壓、網絡連接等運行狀態等進行實時監測。當運行狀態異常時，系統自動進行報警提示，提示縣級用戶運維管理人員及時進行故障排查與維護。

b.系統對每次運維故障時間、故障原因、維護時間、維護人員、故障維護方案、設備更換等進行統計，形成維護日志，便于設備后期運維管理。

3 應用情況

2020年汛期，安徽省遭遇史上最長的60天梅雨期，全省平均降雨量達到970mm，強降雨范圍為歷史最廣，全省累計共54條河湖相繼發生超警洪水，其中30條河湖發生超保洪水，16條河湖超過歷史最高水位；共有13座大型、88座中型、1000多座小型水庫超過汛限水位。據安徽省水利數據中心統計，依托安徽省基層防汛監測預警平臺，全省納入基層預警項目建設的12個市46個縣共計600個鄉鎮配置的新型基層防汛直觀顯示專用設備，在汛期全天候滾動顯示實時雨水情信息，以及省市縣三級下發的防汛通知或預案、責任人等信息。尤其在今年主汛期間，平臺共發起預警29159條，啟動信息輪播87235次，向危險區內群眾滾動播報預警信息，科學指導基層組織危險區群眾轉移。

但本系統在預警閾值設定方面也存在一些問題，由于降雨量的控制性指標是山洪災害氣象預報預警與制定綜合防治規劃方案的關鍵依據[6]，而作為長江、淮河過境雨洪河流場合的平原水網區具有水網聯通、閘壩約束等人類干擾因素大的特點，受外洪內澇雙重影響，系統預警閾值就要綜合考慮不同頻率外來洪水與當地降雨組合，來確定各種條件下的預警源及其閾值，這樣才能更科學有效地指導基層進行防汛轉移工作。

4 結 論

新型基層防汛直觀顯示系統采用遠程平臺云端管理+現地實時直觀展示的技術架構開發，補齊了鄉鎮基層人員急需的預警預報信息及時接收的短板，為基層提供了更加直觀有效的防汛信息，遠程統一管護也減輕了基層運維壓力[7]，有效推動了災害預警“最后一公里”，為廣大農村基層防汛預警工作提供了重要技術支持和借鑒[8]。下一步可結合水利部對超標洪水、水庫失事、山洪災害“三大風險”防范作出的安排部署，考慮在重要河流管理機構、水庫下游人員聚集地、山洪災害調查點村委會等關鍵部位補充建設防汛直觀顯示設備，同時加強系統與氣象、國土、應急等其他部門系統的集約共享，推動建成天空地一體化的水利監測感知網，進而大大豐富并優化基層防汛直觀顯示設備的推送內容，以進一步提高基層防洪減災水平以及搶險救援能力。