河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統的建設原則及效益

收稿日期：2023-12-10

作者簡介：陳麗（1988—），女，甘肅天祝人，工程師，主要從事河湖管理工作。

摘 要：隨著信息技術的不斷發展，新技術不斷涌現，傳統手段已無法適應新世紀水利發展的需求。以甘肅省天祝縣為例，分析了河流湖庫立體化防控巡查、智能監測預警分析系統建設項目的建設原則和實施后的效益。

關鍵詞：河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統項目；項目背景；建設任務；建設原則；效益分析

中圖分類號：TV221 文獻標志碼：B文章編號：2095–3305（2024）03–0-03

水利業務應用和水利信息化保障環境組成的水利信息化綜合體系，在改造傳統水利、發展民生水利、提高水利管理服務水平、保障國家水安全等方面發揮了重要支撐和保障作用。目前，利用現代化信息技術治水興水工作進入了一個新的階段[1]。

自全面推行河湖長制以來，天祝縣按照“縣上抓河湖、鄉鎮盯溪流、全民護綠水”的要求，以河湖“清四亂”為抓手，深入開展水資源保護、水域岸線管控、河道采砂管理等重點工作，總結提煉出天祝縣河湖治理“3895”模式，提出地圖、臺賬、望遠鏡“巡河三件寶”，創新完善“河湖長+警長+檢察長+校長+村主任+河長”1+5聯動機制，設立美麗天祝護水日，河湖“四亂”問題得到了根本性解決，河湖岸線得到了進一步清潔。同時，水資源保護利用科學有效，水污染防治成效顯著，水行政執法監管趨于常態化，河湖水生態環境持續向好，群眾滿意度、幸福度和獲得感大幅度提升，主要河流年徑流量明顯上升，河道行洪安全得到有力保證；金強河、大通河水質達到Ⅱ類標準，其余地表水監測斷面的水質達標率100%，石門水庫、鞍子山水庫等8座水庫水質均達到Ⅱ類標準，呈現出碧水如圍、白鷺“巡河”的生動景象，加大河湖岸線造林綠化力度，繪就了綠水青山的美麗畫卷，境內河流湖庫生態系統逐步恢復，環境質量不斷改善[2]。

然而，其境內河流湖庫生態系統仍與國家、省、市各級政府全面推行的河湖長制工作方案的要求有一定差距，河湖問題仍然突出，需要不斷強化河湖監管措施和手段，提升河湖監管水平。

1 項目區基本情況

天祝縣位于甘肅省中部、武威市南部、祁連山東部，青藏、內蒙古、黃土三大高原交會處，是石羊河流域的源頭和黃河一級支流的發源區，分屬黃河和石羊河兩大流域，全縣水資源總量12.91億m3，過境水資源量38.74億m3，縣內有大通河、金強河、黃羊河等河流及其支流共93條河流，有石門、鞍子山、二道墩等9座水庫。

目前，天祝縣水庫均建有視頻監控系統，但建設程度各不相同，采用的平臺、前端設備、傳輸網絡均有不同程度的差異，整體水平與面臨的形勢和任務相比，仍存在一些薄弱環節，主要體現在以下4個方面。（1）早期建設的視頻監控系統技術落后，部分前端設備采用模擬攝像機，分辨率低；（2）視頻監控系統使用時間長，部分設備已經無法正常使用；（3）早期建設的視頻監控系統監控區域涉及面窄，河道、重點工程等區域沒有覆蓋；（4）視頻圖像只能在電腦端查看，無法在移動終端上查閱，實時性和便利性不足。

2 項目建設的需求

天祝縣已有的水庫監控在系統平臺性能需求方面比較薄弱，而天祝縣水利工程項目較多，尤其是涉及民生的水利項目多，都需要借助實時視頻監控基礎平臺，利用實時視頻信息化手段，實施視頻監控、遠程巡查、移動執法匯聚等功能，加強對問題突出、威脅飲水安全的排污口實施綜合整治，對重點排污口的實時多層級監管，最大程度地減免工程實施不規范、生產安全事故等問題發生。

天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統中心平臺的性能主要是系統在執行過程中的速度、兼容性、可使用性、響應時間、各種硬件、軟件功能的恢復時間、吞吐能力、精度、頻率等。為解決當前監控視頻前端存儲和本地存儲的問題，需要將分散的監控視頻數據進行集中存儲、統一監管。同時，需要結合當前分布式存儲系統的發展趨勢和性能優勢，建設一種集中管理的分布式視頻數據存儲系統。

天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統建設項目支持大容量、多攝像頭的并發接入和存儲，可以實現業務不間斷的實時擴容和監控視頻的安全可靠，充分保證監控視頻數據的可用性，發揮視頻監控在問題調查、責任監管以及歷史數據分析中的作用。

3 項目建設的任務

天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統建設項目涉及天祝縣金強河流域與石門河流域，項目建設后可實現天祝縣水資源、水生態、水環境、水安全、水工程的實時在線監控和智能分析，提升水利行業監管、安全生產、應急處置、指揮決策能力和水平。

天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統建設項目的主要建設內容為前端視頻圖像采集系統及供電傳輸系統、水利智能可視化監管平臺及監管中心機房、高空監管子系統及其他配套設備。

前端根據點位情況不同，攝像機功能不同，建議采用不同的設備安裝：華藏大橋、交通大橋、華秀大橋、新建大橋使用河道垃圾、漂浮物智能檢測攝像機；安遠路橋、周家窯橋、干沙溝橋、下廟兒溝橋、下河東橋、張福剛沙場過水面、安門渠首、石門水泥廠大橋、碳化硅廠區使用全彩警戒球機；金強驛過水面、抓喜鄉政府大橋、馬營橋、紅疙瘩村橋、石家溝橋、上河灣橋、 石門寺橋、石門大橋使用全彩球機。

后端主要為：（1）水利智能可視化監管平臺及監管中心機房，主要建設河道漂浮物智能監測識別預警分析系統、視頻監控可視化管控子系統、垃圾檢測智能算法分析子系統，移動終端APP和存儲設備、服務器、電視墻及其他配套設備。主要涉及平臺服務、應用終端、管理功能、視頻基礎應用、電子地圖應用、水利業務智能應用開發，以及基于視頻融合、智能分析技術上的移動終端和其他系統功能[3]。

（2）高空監管子系統主要建設無人機應用子系統，包括數據加工軟件、信息發布和管理軟件、應急指揮調度、水情監測預警、巡堤查險、河道平時巡查、水污染防治監察、河湖水域岸線管理保護、定點巡查、取證拍攝等子系統，并配備監測無人機。

（3）網絡與安全系統建設主要進行監測視頻專網網絡建設，安全系統主要部署下一代防火墻、日志審計、數據備份、運維審計、數據庫審計等其他網絡與安全軟件產品。

4 項目建設的原則

天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統的建設總體設計應該遵循以下6個原則。

4.1 建設海量視頻流服務系統

天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統支持視頻諸多基礎能力，能夠匯聚海量視頻數據，支持快速擴展；能夠支撐監控、應急等多類型業務系統的數據調用，能夠滿足第三方應用在移動、PC端、大屏幕墻等多終端運用的需求。

4.2 統一規劃、統一標準、整合資源、共享信息

天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統的建設，需對已建的視頻監控資源按統一標準進行有效整合，對有安全管理需要的水利安全設施統一規劃新建，各級監控中心與同級政府、其他行業管理部門按標準共享監控資源，實現視頻資源最大程度地開發利用和共享。為解決當前監控視頻前端存儲和本地存儲的問題，需要將分散的監控視頻數據進行集中存儲、統一納管。結合當前分布式存儲系統的發展趨勢和性能優勢，需要建設一種集中管理的分布式視頻數據存儲系統。

天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統建設項目支持大容量、多攝像頭的并發接入和存儲，考慮今后視頻監控系統的發展，該項目滿足業務不間斷的實時擴容和監控視頻的安全可靠，充分保證監控視頻數據的可用性，發揮視頻監控在問題調查、責任監管及歷史數據分析中的作用。

4.3 整合已建、統籌在建、規范新建

按照《水利信息化資源整合共享頂層設計》的要求，對本縣區的數據資源、業務應用、基礎設施、安全體系和支撐保障條件進行梳理，全面規劃水利信息化資源配置，抓緊完善本地區《水利信息化資源整合共享初步設計》，并遵循“整合已建、統籌在建、規范新建”的原則，協同推進水利信息化建設與管理工作，形成水利業務與水利信息化良性互動的發展局面。

4.4 先聯通、后提高

為了保證系統的順利使用，本系統的建設需兼容已建前端監控設備、已建監控平臺及運營商視頻監控平臺，還需兼容移動終端手機平板、無人機和單兵設備的視頻視圖接入。

4.5 先進性、智能原則

天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統的智能性應與時俱進，緊隨時代的發展技術的進步，應及時引進新技術服務于本系統。

4.6 可靠性、實時性、安全性、實用性、可維護性

天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統在應用平臺的基礎上，開發了一款智能、方便、實用的移動APP，為水利行業領導、管理人員提供了方便。該APP的界面可操作性強、界面友好、易于使用，且具有高效的前端監控視頻查看功能，工作人員可以及時接收報警信息推送，獲取正在或可能發生的水利安全事件的相關信息，從而提高水利工程安全，保障人民生命財產安全。通過安全隔離、信息加密等技術，智能移動APP的應用不會影響整個監控系統的安全，還能夠全面分析現有條件與未來需求，充分考慮了當前功能要求與整體人員技術素質。

此外，天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統不會出現因某個設備發生故障而造成整個監控系統無法使用的現象，系統的接入不會影響現有通信設備和網絡的正常工作，且系統能正確反映監控內容的實際情況，系統的運行和平均故障修復時間完全符合設計要求。

5 項目的效益分析

5.1 社會效益

天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統提升了水利安全管理水平，加快了水利現代化進程，有利于促進水利改革與發展。

（1）天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統提升了水利管理水平。天祝縣水利工作點多面廣，傳統的管理方法已不能適應現代水利發展的需求。天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統建設項目的建設，將加快水利行業各類信息數據的采集和傳輸速度，提高水利工作各領域間信息數據的準確性，從而提升水利事業的管理水平。

（2）加快水利現代化進程，促進水利改革與發展。水利現代化的基礎和重要標志是水利信息化，水利信息化就是要廣泛地利用現代科學技術，實現水利信息數據的采集、傳輸、存儲、管理準確性和智能化，全面提升水利行業各項事業的效率和效能。天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統能有效解決水利信息資源不足和資源共享困難等突出問題，提高防汛防旱減災、水資源優化配置、水利工程建設管理、水土保持與監測、農村水利水電和水利政務及水利安全等水利業務管理的現代化水平[4]。

（3） 提高水行政效率和技能，支撐水管理安全保障能力。天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統的實施，有利于實現信息資源的整合、共享、交換與發布，加強和促進各單位之間的信息共享和交流，有效提高行政工作效率和效能，更好地為社會公眾提供優質的水利業務與政務服務，提高其公眾服務能力。

（4）提升水管理支撐安全保障能力，保障生態文明。天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統涵蓋水資源管理、水質監測、水環境監測和評價、水土保持監測與管理、取水管理、水利工程建設管理、水行政監察與執法、決策指揮調度、水利政務管理與服務等，涉及雨情、旱情、工情、災情等信息采集、水利工程視頻監控、通訊、自動化控制等方面的信息化基礎設施建設，對信息化資源進行有效利用、整合與共享。規劃實施后，將為實現天祝縣水利管理從粗放式向精細化管理、各業務從分散向集中管理轉變提供堅實可靠的信息化支撐，為生態文明水利發展提供強有力的支撐[5-6]。

5.2 經濟效益

（1）全盤統籌規劃，有效減少和避免重復建設。天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統可以將信息化建設的基礎設施、業務應用和保障環境納入一個體系進行通盤考慮，并進行統籌安排與規劃，減少和避免重復建設，大幅減少國家和地方投資。

（2）強化資源整合共享，充分發揮整體效益。天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統可以實現水利行業內部及社會相關部門間的信息進行交換和共享，有利于促進信息交換、共享和業工作效能最大化，有效地消除信息“孤島”。

（3）加強應急響應與決策能力，最大限度地降低災害損失。天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統項目的實施，可以以信息化手段提高水利綜合管理水平，加強對基礎水利工程的監測與安全管理，使防災減災、水污染防治、水環境保護等水事件的預見期逐漸向前延伸。同時，該項目的實施有利于提高預測預報的準確性、時效性和可靠性，增強工作人員應急響應和指揮決策能力，并且可以最大限度地降低洪澇、干旱、水污染、水土流失等造成的損失。

5.3 生態效益

天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監測預警分析系統屬于非工程性措施，不會造成植被的破壞和新的水土流失，也不會對生態環境造成不良影響。項目建成投入運行后，無任何污染物排放，不會影響建設范圍內的大氣、水體和土壤。通過本項目的實施，將為提高水資源開發利用與水環境保護能力、改善水生態環境，保障水安全等工作提供有力的信息技術支撐。

參考文獻

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[2] 陳杰.水利綜合智能監測平臺的設計與應用[J].江西水利科技，2023，49（4）：296-299.

[3] 密云水庫工程安全監測預警技術及“四預”體系探索：北京市水科學技術研究院[J].北京水務，2023（3）：4-5.

[4] 陳世雄，曹德昭.水庫安全運行自動化監測管理系統設計研究[J].云南水力發電，2023，39（1）：306-310.

[5] 李夢軒.水庫工程管理中的信息化與智能化管理研究[J].城市建設理論研究（電子版），2023（31）：64-66.

[6] 林思，李睿菁.“智慧水庫”平臺建設思路探討：以廣西鳳亭河水庫為例[J].人民珠江，2023，44（S1）：58-62，68.