智慧水文站建設(shè)的應(yīng)用與研究

范 玲 盛茂剛 劉淑賢

（青島市水文中心 青島 266000）

1 工程概況

閘子水文站為南膠萊河的唯一控制站，設(shè)立于1971年6月，測站位于南膠萊河下游，距河口13km，該站控制流域面積1277km2，占南膠萊河流域面積的85%，干流長度17km，干流平均坡降0.32‰。屬于國家基本水文站，觀測項目主要有降水、水位、流量、泥沙、水文調(diào)查、水質(zhì)監(jiān)測、冰情等。

2018—2019年膠州市政府進(jìn)行南膠萊河綜合治理工程建設(shè)，膠州水文中心積極參與、全力支持、共同謀劃，積極配合綜合治理工程進(jìn)度。膠州市政府大力支持水文事業(yè)，拆除原所有水文基礎(chǔ)設(shè)施，新建生產(chǎn)業(yè)務(wù)樓260m2、水文纜道和走航式雷達(dá)波測流纜道各一處、自計水位井一座，借此機會，進(jìn)行閘子智慧水文站建設(shè)。

閘子智慧水文站是以“全感知、新技術(shù)、重應(yīng)用”為主線開展建設(shè)，在《青島市“智慧水文站”建設(shè)方案》的整體規(guī)劃下，逐步形成“大平臺、大整合、大數(shù)據(jù)、大協(xié)同”的布局，最終實現(xiàn)“測得準(zhǔn)、傳得快、算得清、管得好”的目標(biāo)。

2 建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)測站房屋布局，一層主要有門廳、值班室、廚房、會議室、纜道機房，二層主要有辦公室、職工宿舍、纜道控制室。院外有自計水位臺一座，院內(nèi)觀測場為6m×6m。

2.1 監(jiān)測感知化

會議室：采用技術(shù)成熟、功能齊全，用途廣泛的CREATIVE—捷控中央控制系統(tǒng)，操作簡單、人性化、智能化，系統(tǒng)可靠性高；能夠?qū)崿F(xiàn)自動化程度高的智能化控制，盡量減少操作人員的操作復(fù)雜性，實現(xiàn)“一鍵到位”式的控制方式；盡量多地體現(xiàn)出各種設(shè)備的卓越功能，讓所有設(shè)備工作在最佳狀態(tài)，發(fā)揮設(shè)備的最大功效。

纜道操作室：配備1 套固定式流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)流量自動監(jiān)測。纜道測流和雷達(dá)測流可以遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)定時測流和遠(yuǎn)程操控測流，現(xiàn)場人員根據(jù)已有的水位、大斷面、歷年數(shù)據(jù)分析，自動布設(shè)垂線進(jìn)行自動測流，并實時輸出成果文件。安裝4塊液晶屏，分別顯示流速儀測流過程、固定式雷達(dá)波測流過程、斷面水尺觀讀、鉛魚行走安全狀態(tài)。

觀測場：配備2 套遙測設(shè)備（雨雪量計和翻斗式雨量計），實現(xiàn)雨情、雪情自動監(jiān)測,實現(xiàn)全年無人工觀測。

水位臺：配備1 套水位自動監(jiān)測設(shè)備，實現(xiàn)水位自動監(jiān)測。配備1 套水位圖像識別系統(tǒng)，實現(xiàn)實時水位圖像監(jiān)測。

視頻：本站在基本水尺及流速測流斷面、觀測場等位置安裝視頻監(jiān)控，并整合上游紅旗、劉家花園、閻家屯水文站視頻監(jiān)控，便于隨時監(jiān)視河道上游來水情況。

2.2 傳輸網(wǎng)絡(luò)化

建設(shè)專用傳輸網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)水文站與分局、市局的高速互聯(lián)互通，市局中心可集中管理測站，測站也可調(diào)用市局信息資源，形成一個完整的信息網(wǎng)絡(luò)。通過100M互聯(lián)網(wǎng)光纖專線，并建設(shè)分布式無線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)測站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋、無死角。

2.3 管理智能化

設(shè)施設(shè)備管理：通過二維碼圖像識別技術(shù)，對所有設(shè)施設(shè)備（包括測驗設(shè)施、辦公設(shè)備等）實行集中統(tǒng)一管理。（1）掃描二維碼顯示設(shè)施設(shè)備有關(guān)情況，例如設(shè)備名稱、存放位置、負(fù)責(zé)人、管理人、設(shè)施設(shè)備現(xiàn)狀等內(nèi)容。（2）掃描二維碼進(jìn)行儀器設(shè)施設(shè)備使用，填寫領(lǐng)取人、領(lǐng)取時間、領(lǐng)取用途、歸還時間、設(shè)備情況等內(nèi)容。（3）掃描二維碼進(jìn)行設(shè)施設(shè)備維護(hù)管理，顯示維護(hù)人員、維護(hù)內(nèi)容、維護(hù)時間等有關(guān)內(nèi)容，實現(xiàn)設(shè)施設(shè)備智能化管理。

設(shè)備運行狀態(tài)管理：建設(shè)專用平臺，對所有設(shè)備運行狀態(tài)實時監(jiān)控，出故障時告警，為“有人看管、無人值守”新型測驗?zāi)Ｊ酱蚝没A(chǔ)。

智能管理控制系統(tǒng)：將水文站照明、探照燈、窗簾、顯示屏等可實現(xiàn)智能管理的設(shè)施和設(shè)備有機地結(jié)合在一起，實現(xiàn)平板、手機和語音綜合智能控制和遠(yuǎn)程管理，增加水文站的現(xiàn)代化氣息。

2.4 應(yīng)用智慧化

包括展示系統(tǒng)和軟件平臺兩部分。

2.4.1 展示系統(tǒng)

硬件設(shè)備：配備1 臺觸摸顯示屏，用于展示本站VR 系統(tǒng)。配備4 塊顯示屏，用于展示操作應(yīng)用軟件。

VR 全景展示：建設(shè)本站及流域、相關(guān)水文站的VR 全景圖，全方位展示觀測場、測流斷面、站房及房間內(nèi)的情況，使人不用到現(xiàn)場也一樣身臨其境。

操作展示系統(tǒng)：采用分布式綜合管理平臺，采用先進(jìn)的IP 網(wǎng)絡(luò)分布式云架構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)1 人控制，快速切換和調(diào)用展示信息。

語音交互系統(tǒng)：通過智能交互機器人進(jìn)行語音對話，實現(xiàn)信息查詢、顯示界面切換、設(shè)施設(shè)備控制等。

二維碼展示系統(tǒng)：通過掃描二維碼，可直觀查看相關(guān)信息簡介（包括測站信息、設(shè)備信息等），并具備語音播報功能。

視頻會商系統(tǒng)：實現(xiàn)站與站、站與分局、市局視頻會商。

2.4.2 軟件平臺

綜合信息一體化可視平臺：通過大數(shù)據(jù)、GIS等手段，結(jié)合基礎(chǔ)電子地圖，對本站及流域內(nèi)水雨情監(jiān)測信息、視頻監(jiān)視信息、洪水監(jiān)測信息及歷史洪水、用水總量監(jiān)測等信息進(jìn)行匯聚查詢、可視化分析，建成綜合管理的信息服務(wù)平臺。

三維模擬洪水預(yù)警系統(tǒng)。以無人機傾斜攝影得到的地形數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，建立測站流域三維仿真環(huán)境，結(jié)合洪水預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)，進(jìn)行預(yù)報成果三維可視化，實現(xiàn)洪水預(yù)報和調(diào)度過程的三維模擬展示。

3 結(jié)論

（1）智慧水文是借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，把感應(yīng)器和監(jiān)測設(shè)備通過計算機和云計算與水文監(jiān)測結(jié)合起來，實現(xiàn)人與水文業(yè)務(wù)系統(tǒng)的整合，以更加精細(xì)和動態(tài)的方式實現(xiàn)水文要素管理和決策的“智慧”。智慧水文是數(shù)字水文概念的延伸和拓展，是信息技術(shù)進(jìn)步的必然趨勢。

（2）智慧水文在涉水要素監(jiān)測和設(shè)備控制方面實現(xiàn)數(shù)字化，為基層一線人員解放了體力；在水文統(tǒng)計查詢和水文專業(yè)分析方面實現(xiàn)智能化，為預(yù)報預(yù)警工作解放了腦力；在水文管理工作和對外決策支持方面實現(xiàn)智慧化，為社會服務(wù)工作解放了智力。

（3）智慧水文是以全感知、搭平臺、重應(yīng)用為主線，從水文服務(wù)入手，著力補短板、強活力、求實效，不斷完善解決決策服務(wù)、公眾服務(wù)和專業(yè)服務(wù)的運行機制，不斷提高水文服務(wù)的針對性、有效性和科學(xué)性，實現(xiàn)監(jiān)測智能、預(yù)警準(zhǔn)確、服務(wù)開放、管理科學(xué)的工作目標(biāo)■