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水库水雨情监测系统

解决方案

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目录

一、 概述 1

1.1政策导向 1

1.2存在痛点 1

1.3行业现状 1

1.4行业趋势 2

二、 系统设计的原则和依据 2

三、 系统总体设计 5

3.1系统组成 5

3.2系统工作流程 6

3.3系统拓扑图 7

四、 水库安全监测基本内容和方法 7

4.1 监测内容 7

4.2 监测方法 8

4.3 监测周期 8

4.4 监测频率 8

五、 水库水雨情监测建设 8

5.1一体化水雨情气象监测站 8

5.2主要设备介绍 10

六、 设备清单 14

七、 平台软件系统 15

7.1水库全景信息展示模块 15

7.2安全监测汇总展示模块 15

7.3预警报讯管理模块 16

7.4智能巡检模块 16

7.5调度运用管理模块 17

7.6资料整编管理模块 17

7.7安全鉴定模块 17

7.8应急管理模块 17

7.9日常管理模块 17

八、 移动端APP 17

8.1水雨情监测APP简介 18

8.2 水雨情监测APP模块介绍 20

概述

1.1政策导向

随着国民经济的迅猛发展，水利水库工程在国民经济中所起的作用越来越大，水库防汛更是直接影响国民经济发展的一个重要方面。

近年来，国家提出了建设“数字水利”的目标，全面实施水利信息化建设，一方面加快水利工程的信息化进程，提高其建设的效率，另一方面可以将防汛抗旱的工作逐步从被动转为主动，通过完善的预警机制和应急指挥系统，达到最大程度降低灾害影响，在汛期的时候，一些异常状况的图像清晰准确地在第一时间即时传送到监控中心，工作人员可实时地对可能或正在发生的汛情、险情、灾情进行动态监视，随时了解现场情况，以便采取相应的预防和补救措施。

1.2存在痛点

我国中小型水库管理目前普遍存在安全监测还不够全面、数据不准确、无实时视频数据、上报不能及时等现象。按照国家水利工程管理标准规范和各地方政策，水库水雨情监测项目建设主要是从信息采集（雨量、水位、视频）、网络传输（4G和有线）、综合数据管理、智能巡检等方面。

1.3行业现状

虽然近年来水利水库工程的监测能力有了提高，但整体水平与面临的形势和任务相比，存在的问题不容乐观:

1）一些小型水利设施如水库等，安全监管不到位。有些尚未建成自动化监测系统，难以确保在恶劣条件下数据采集的及时可靠。已建成的监测设施中，也存在设备过时，如2G网络通信，数据延时、丢失、可靠性低等问题。

2）部署的水文监测设施，仅仅只能提供数据信息，发生情况时，缺乏对现场直观的了解，管理者无法动态地了解当地水利现场工况，心里没底，无法做出正确的决策。

3）部分水利设施地处偏僻，在白天无人和夜晚的时候，需要对其周边进行监控，防止人为的破坏。

4）视频监控以“被动监控”为主，需要值班人员时刻监控，大多数时间只适用于事件追溯的视频查阅，不能在发生险情的第一时间发生报警，以便相关人员采取对应措施。

1.4行业趋势

当前经济社会发展与信息技术的不断发展引发了数据的飞速增长，数据资源已成为国家层面战略资源之一。国土资源部于2016年7月印发的《关于印发促进国土资源大数据应用发展实施意见的通知》文件里即指出，当前我国正面临由“数据大国”至“数据强国”转变之机遇期，有效利用好数据规模方面之优势，实现数据质量、规模、应用水平一同提升，将数据资源的潜在价值挖掘、释放，将数据资源的战略性作用充分发挥，对提升我国的竞争力至关重要。水库水雨情作为水利资源数据的重要组成，对水库的监测、预警、调查、评价、防治及管理等过程中也会产生海量的相关数据信息，这些数据对于各级政府部门、水利部门等对水库防汛的调查研究、评价防治等工作。

建立完整的水库水雨情监测系统（包括水雨情、上下游水位、视频等）、数据传输网络、数据库中心。

通过建设自动化的信息采集系统、多样化的传输网络、先进的综合数据分析、智能巡检等技术，最终实现水库“全流程、痕迹化、可追溯”的综合管理目标。

最终实现水库水雨情监测的自动化，日常办公的移动化，调度决策的智能化，水库管理的标准化。

系统设计的原则和依据

2.1设计原则

适用性

系统设计应以满足专业监测系统建设工作的实际需要为目标，针对地质环境基础数据管理多元异构实时数据采集、专业监测信息化管理、大数据综合分析预警、信息化辅助决策、预警信息发布、应急决策支撑、事件处置后评估等重要工作环节设计相应功能，内容完备、功能适度。

规范性

系统的通信与接口协议等符合相关国家安全标准、国家标准、行业标准。

先进性

本系统的开发选择当今先进且相对成熟的技术，采用物联网及云计算、GIS等技术，充分满足地质灾害监测预警及应急指挥的实际需求。

可靠性

地质灾害监测预警工作复杂，涉及的数据量大、种类繁多，要求软件及硬件系统应具有很高的可靠性。在技术框架的选择、网络及运算能力的设计、数据接口设计、运行环境设计等方面，充分保证系统稳定可靠运行并满足大数据容量承载的要求，其中的野外终端设备满足远程数据传输和野外抗恶劣环境的要求。

实时性

保证野外专业监测数据及应急现场多类型数据能够快速、持续、稳定的回传，软件系统能够及时做出分析预警，为领导及专家提供真实可靠的可视化辅助决策支撑，同时中心下达的各项指令和数据也能实时传到现场，用以指导现场应急救援。

兼容性

系统按照国土资源部对地环数据结构、数据格式及数据接口要求进行合理、统一的设计，以最大限度的保证系统的兼容性，满足系统多元设备接入、数据交换、系统后续扩展和升级需要。

扩展性

在系统架构、系统容量、系统接口、系统安全性等方面进行合理设计，以适应软硬件、场地升级，部门人员、业务事项变更等，并为日后系统扩展和升级预留空间。

2.2设计依据

《中华人民共和国水法》(2016年7月修订)；

《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》（中发[2011]1号）

《中华人民共和国水污染防治法》（2008年修订）；

《取水许可和水资源费征收管理条例》（国务院令2006年第460号）；

《中华人民共和国河道管理条例》（国务院令第3号发布）；

《建设项目环境保护管理条例》（国务院令第253号）；

《水量分配暂行办法》（水利部令2007年第32号）；

《建设项目水资源论证管理办法》（水利部令2002年第15号）；

《入河排污口监督管理办法》（水利部令第22号2004年10月）；

《水资源费征收使用管理办法》（财综[2008]79号

《水利水电工程安全监测设计规范》（SL725-2016）；

《国家一、二等水准测量规范》(GB12897-2006)；

《水工建筑物强震动安全监测技术规范》（DL/5416-2009）；

《水电工程安全监测系统专项投资编制细则（试行）》（水电规造价）

《大坝安全监测自动化技术规范》（DL/T 5211-2005）；

《大坝安全自动监测系统设备基本技术条件》（SL268-2001）；

《土石坝安全监测技术规范》（SL551-2012）；

《混凝土坝安全监测技术规范》（DL/T 5178-2016）；

《土石坝安全监测资料整编规程》（DL/T5256-2010）；

《土石坝监测仪器系统型谱》（DL/T947-2005）；

《小型水库水雨情自动测报系统建设规划编制大纲》（**_*）；

《水文自动测报系统技术规范》（SL61-2015）；

《水文站网规划技术导则》（SL34-2013）；

《水文情报预报规范》（GB/T22482-2008）；

《水文监测数据通信规约》（SL651-2014）；

《水文自动测报系统设备遥测终端机》（SL180-2015）；

《水利视频监视系统技术规范》（SL515-2013）；

《水文基础设施建设及技术装备标准》（SL276-2002）；

《实时雨水情数据库表结构与标识符》（SL323-2011）；

《水情信息编码标准》（SL330-2011）；

《水文监测数据通信规约》（SL651-2014）；

《水文自动测报系统设备遥测终端机》（SL 721-2015）；

《水位观测标准》（GB/T50138-2010）；

《降水量观测规范》（SL21-2015）；

《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）；

《水位观测平台技术标准》（SL384-2007）；

《公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GB T 28181-2016）；

《水文设施工程可行性研究报告编制规程》（SL505-2011）；

《水文设施工程初步设计报告编制规程》（SL506-2011）；

《计算机场地安全要求》（GB9361-200X）；

《现代设计工程集成技术的软件接口规范》（GB/T 18726-2011）；

《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）；

《工程测量规范》GB50026-2007；

《计算机软件开发规范》(GBJ566-88)；

《基础水文数据库表结构及标识符标准》（SL324-2005）；

《水利系统政务信息编码规则与代码（一）》（SL/T200-97）；

《水利信息共用数据元》（SL475-2010）；

《水利信息处理平台技术规定》（SL538-2011）；

《水资源监测设备质量检验》（SZY 205-2012）；

《基础数据库表结构及标识符》（SZY 301-2013）；

《监测数据库表结构及标识符》（SZY 302-2013）；

《空间数据库表结构及标识符》（SZY 304-2013）。

系统总体设计

3.1系统组成

水库水雨情监测系统由数据采集子系统、数据传输子系统、数据处理子系统、水库水雨情管理平台、辅助子系统等系统组成。

系统架构图

3.1.1数据采集

数据采集由水雨情遥测站采集。

水雨情遥测站站点由摄像头、雷达水位计、雨量计、遥测终端机RTU、太阳能板、蓄电池、防雷器等组成。采用太阳能供电，实时采集降雨量、水库水位等数据及视频流，并按规定格式上传。

3.1.2数据传输

数据传输采用有线为主，4G备用的方式进行数据传输，当有线链路出现问题时，自启动4G进行数据传输，保持设备传输数据不丢失。

3.1.3数据处理

数据处理系统可连续实时接收监测站上传的数据，设备远程管理、数据召测等功能，可与第三方SQL SERVER、ORACLE数据库进行对接，提供各种应用数据支持。

3.1.4水库水雨情管理平台

水库水雨情管理平台包含用户管理、水库基础信息管理、监测站管理、GIS、视频及图片查询管理管理、水文自动测报、水文数据查询与管理、数据分析、预报预警等多个水库群信息化模块，能够及时准确地将前端监测站数据采集入库并自动汇总、分析、成果数据及发出预报预警，用户可通过平台及时掌握水库群的降水、库水位等库区水情，从而及时作出管理决策。

结合基础地理信息数据库，提供基于GIS的水库安全信息管理与决策支持系统．建立水库安全防治决策支持的数据库、模型库、方XX、知识库及其管理平台，建立有效的分析和决策机制。以水库大坝的空间图形信息和属性信息为基础，依托数学评价、预测和预报模型以及GIS系统的空间分析能力，形象地进行水库大坝灾害和处置方案的风险评估，为职能部门有效控制、防治、处置水库大坝隐患、降低水库大坝灾害造成的损失提供科学决策依据，并根据预警等级采用短信、网页、邮件、LED屏、大屏幕等方式自动发布预警、告警信息。

3.1.5其它辅助系统

包含预警广播系统、会商系统、信息发布（LED发布或短信）、指挥系统、决策系统等。

3.2系统工作流程

系统中遥测站水文要素一旦发生变化，遥测终端设备即刻进行数据采集、资料经通信设备传输至中心站完成资料预处理后进入数据库，然后通过计算机网络向有关部门分发、通报。系统数据采集、传输和预处理全过程流程框。见下图：

3.3系统拓扑图

水库水雨情监测系统主要由一体化监测站设备（包含雨量监测、气象监测、水位监测、视频监控）、现地通信设备、用户自建的监控中心配合基于物联网技术、云计算的监测与预警服务平台、用户终端信息设备及应用软件等主要部分组成。

系统网络拓扑图

水库安全监测基本内容和方法

4.1 监测内容

监测水库大坝上下游水位、雨量、气象、视频等自动化水库水雨情监测系统内容。

4.2 监测方法

1)数据采集与传输：雨量、水位、视频等数据通过4G或者有线等数据传输技术；

2)监测预警信息的发布：通过建立专业的水库监测管理平台，将监测预警数据统一发布并发给相关水库单位管理人员。

4.3 监测周期

监测周期为长期的动态监测。

4.4 监测频率

自动化专业监测可按分、小时、天、周某某等单位采集监测数据，根据实际需要可对监测频率进行调整，如晴天适当减少监测频次，阴雨天适当加大监测频次，当遇到暴雨或特大暴雨时雨量可按分为单位，其它监测手段根据实际情况适当增加。

水库水雨情监测建设

5.1一体化水雨情气象监测站

XX区位于XX区北端、XX东北部，地处阿尔泰山中段西南麓、准尔.噶盆地北部。降雨和风等环境因素是诱发和加剧水库大坝灾害的主控因素，降雨将影响地表汇流、水库水位、地下水位、压力等因素的变化，对水库大坝安全直接产生影响。水雨情监测主要是掌握区域内降雨量的分布，初步确定降雨量的不同级别预警值，并根据实际影响程度逐渐对其进行修正。

水雨情监测拟选择一体化水雨情监测站，对水库安全监测系统中降雨监测、水库水位监测、视频实时监测，具有雨量、水位数据和视频流智能采集，长期固态存储和远距离传输功能。监测数据可通过有线网络或者4G网络传输到水库水雨情监测系统。仪器主要结构、工作原理以及监测特点如下：

5.1.1仪器结构

一体化水雨情监测站由太阳能电池板、蓄电池、充放电控制器、视频遥测终端机、雨量计、雷达水位计、气象6要素、摄像头及一体化安装支架组成，提供多种电源管理模式，可实现低功耗工作模式下的双向通信，并具有出色的防雷特性。

5.1.2工作原理

翻斗式雨量传感器是一个机械双稳态结构，当一斗室接水时，另一斗室处于等待状态，当所接雨水容积达到预定值时，由于重力作用自己翻倒，处于等待状态。

雷达水位计是一种采用微波技术的物位探测仪，主要适用于各种水库、蓄水池等露XX渠的水位探测。雷达水位计作为一种探测终端，可有效的辅助监控水位变化状态，提供有效的水位信息。

摄像头配置要求：至少200万像素图像传感器，30倍光学变倍，16倍数码变焦；支持H.265视频格式，具有自动聚焦、自动拍照、远程设置自动拍照频率、自动关机、远程开机、远程云台控制、云台自动回位等功能。

水位、雨量和气象通过各接口由视频遥测终端实时采集数据，视频图像通过视频遥测终端(F9164-V200)接收视频画面并存储到本地，水位和视频图像通过4G将水位和视频图像数据传输到监控中心的数据服务器，从而实时记录河道水位和观看现场视频情况并做河道水位高低情况的判断依据之一。

由视频图像通过摄像机及硬盘录像机接收视频画面并存储到本地，通过有线或者4G将其传输到监控中心的数据服务器，从而实时记录观看现场视频情况并做防灾判断。

水雨情气象视频安装示意图

5.1.3监测站建设特点

优势点：前端传感器监测属于非接触测量无需接触水体，不宜损坏，免维护，精度高；全天候多维度监测，低功耗；安装施工简单。视频遥测终端属于多功能高端设备，集数据采集和视频传输存储于一体。

5.2主要设备介绍

5.2.1雷达水位计

雷达水位计参数如下：

( 测量范围：0~70M；

( 测量精度：±2mm；

( 分辨率：1mm；

( 工作温度：（-35~75）℃；

( 发射频率：24HZ；

( 信号接口：RS485；

( 工作电压：7~36VDC；

( 防护等级：IP68。

5.2.2雨量计

根据项目实际情况选用翻斗式雨量计

1）概述

本仪器为降水量测量仪表，其性能符合国家标准 GB/T11832-2002《翻斗式雨量计》和国家标准 GB/T11831-2002《水文测报装置遥测雨量计》相关要求。

本仪器的核心部件翻斗采用了三维流线型设计，使翻斗翻水更加流畅，且具有自涤灰尘、容易清洗的功能。

技术参数：

承雨口口径Φ200+0.6mm；

分辨率 1.0mm；

雨强测量范围 0～4mm/min（允许通过最大雨强 8mm/min）；

测量精度：不超过±4%；

工作环境：温度-10℃～+50℃，湿度

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