張雯，孔衛(wèi)瑞

(河南省水利勘測有限公司，河南 鄭州 450003)

0 引言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，1954—2006年，中國各類水庫失事3 496座，其中小型水庫3 370座，占失事總數(shù)的96.40%以上。故近年來，多個地區(qū)都進(jìn)行了小型水庫除險(xiǎn)加固與日常巡查等工作，以保證當(dāng)前水庫安全以及后期安全問題排查。安全監(jiān)管工作看似得到保證，但實(shí)際上小型水庫巡查人員水平良莠不齊，巡查任務(wù)執(zhí)行多靠人員自覺，常會巡查不到位，以致水庫安全仍然存在安全隱患，并未從源頭保證精細(xì)化安全巡查。因此，如何規(guī)范小型水庫巡查工作保證水庫安全成了難點(diǎn)問題。

針對規(guī)范水庫巡查工作的問題，多地開發(fā)了水庫巡查監(jiān)管系統(tǒng)，從信息化角度監(jiān)督水庫日常巡查工作。但是，傳統(tǒng)信息化監(jiān)管在實(shí)際運(yùn)行中仍存在一定弊端，如在巡查過程中，水庫巡查員信息化接受能力不一，如果巡查APP功能過多、上報(bào)過程煩瑣、操作難度高，常會導(dǎo)致巡查人員操作失誤，進(jìn)而使信息化、規(guī)范化監(jiān)管的意義大打折扣。在巡查監(jiān)管體系上，小型水庫安全巡查工作涉及地市多、層面廣，各地巡查標(biāo)準(zhǔn)不一，從縣級到市級再到省級，逐級監(jiān)督、上報(bào)，若不統(tǒng)一巡查標(biāo)準(zhǔn)，會導(dǎo)致信息混亂，更難以從省級層面快速掌握全省水庫整體巡查情況，使水庫多層面監(jiān)管存在一定局限性。因此，如何開發(fā)實(shí)用型強(qiáng)的巡查APP與面向?qū)ο髲V的巡查監(jiān)管后臺，是規(guī)范小型水庫日常精細(xì)化巡查、從源頭保證水庫安全運(yùn)行與監(jiān)管的關(guān)鍵問題。

針對上述問題，文章首先有效簡化巡查APP功能與操作流程，將多數(shù)功能集成為一個模塊，實(shí)現(xiàn)簽到、巡查上報(bào)、簽退的一站式操作流程，功能全，讓巡查人員易上手；然后設(shè)計(jì)面向?qū)用鎻V的小水庫巡查監(jiān)管后臺，形成從省到縣、自上而下監(jiān)督管理體系，有助于監(jiān)管人員高效監(jiān)督；最后以河南省為背景開展實(shí)際應(yīng)用，分析該系統(tǒng)的實(shí)用性。

1 小水庫安全巡查管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

小水庫安全巡查管理系統(tǒng)基于B/S與C/S架構(gòu)，綜合利用了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和GIS技術(shù)系統(tǒng)架構(gòu)包括用

戶層、應(yīng)用層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層四個層面，為水庫各級管理人員及巡查人員提供系統(tǒng)服務(wù)。總體框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

用戶層根據(jù)業(yè)務(wù)流程及不同使用人員，主要分為四級，分別為省級管理人員、市級管理人員、縣級管理人員和水庫巡查人員。

應(yīng)用層由移動巡查APP和巡查監(jiān)管后臺兩部分組成。移動巡查APP使用對象為水庫巡查人員，用于巡查前查看規(guī)劃線路、在巡查過程中進(jìn)行過程上報(bào)、巡查結(jié)束后查看歷史巡查記錄、有重大臨時(shí)問題時(shí)也可與后臺視頻通訊。巡查監(jiān)管后臺使用對象為各級管理人員，各級人員下發(fā)任務(wù)，分權(quán)限監(jiān)督管轄范圍內(nèi)的巡查過程與巡查結(jié)果，并提供用戶角色，實(shí)現(xiàn)角色的權(quán)限賦予與用戶的角色綁定。

服務(wù)層主要包括“一張圖”綜合地圖、統(tǒng)一身份認(rèn)證、保證數(shù)據(jù)傳輸安全的加密、工作流中間件，以及各應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用等幾部分服務(wù)。

數(shù)據(jù)層是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支持與保證，構(gòu)建小型水庫巡查管理信息數(shù)據(jù)庫，包括巡查項(xiàng)、制定的巡查內(nèi)容、巡查結(jié)果、巡查過程中上報(bào)的問題、水庫基本信息、系統(tǒng)管理信息以及照片等多媒體信息等。

1.2 業(yè)務(wù)流程

小水庫安全巡查管理系統(tǒng)基于地理信息系統(tǒng)，將所有功能在系統(tǒng)上進(jìn)行整合，按照巡查任務(wù)制定、巡查任務(wù)執(zhí)行、巡查任務(wù)監(jiān)督三大部分以實(shí)現(xiàn)整個小型水庫安全巡查管理流程。

1.2.1 巡查任務(wù)制定

首先，從省級層面統(tǒng)一巡查標(biāo)準(zhǔn)，明確水庫巡查“是什么，做什么”，然后下發(fā)至各地市，地市根據(jù)情況向縣級下達(dá)巡查任務(wù)，明確“巡什么，怎么巡”；最后縣級管理員再根據(jù)水庫實(shí)際現(xiàn)狀、來水情況等當(dāng)前基本信息，針對性制定不同水庫的巡查內(nèi)容、巡查要求、巡查路線等具體巡查任務(wù)，并根據(jù)巡查人員的賬號自動將任務(wù)下發(fā)至巡查APP端。

1.2.2 巡查任務(wù)執(zhí)行

巡查人員根據(jù)賬號登錄移動巡查端，登錄后無須進(jìn)行任務(wù)選擇，可自動查收巡查路線和任務(wù)，然后按規(guī)定周期、規(guī)定內(nèi)容一一進(jìn)行巡查。

1.2.3 巡查任務(wù)監(jiān)督

巡查人員在巡查過程中，實(shí)時(shí)將巡查情況及存在問題上報(bào)至web服務(wù)器，巡查管理后臺即可查看任務(wù)執(zhí)行情況并解決問題。同時(shí)，縣、市級后臺管理系統(tǒng)可監(jiān)控人員位置、回放巡查軌跡、查詢?nèi)蝿?wù)進(jìn)度、統(tǒng)計(jì)巡查次數(shù)，以監(jiān)督記錄巡查人員工作進(jìn)度；省級后臺管理系統(tǒng)可監(jiān)督各地市水庫管理情況。最后各級管理人員可根據(jù)需求自動生成巡查值班記錄表、巡查結(jié)果統(tǒng)計(jì)表、巡查問題匯總表、水庫巡查情況匯總表等巡查報(bào)表。

圖2 巡查業(yè)務(wù)流程圖

2 實(shí)例應(yīng)用

2.1 研究區(qū)概況

河南省位于華北平原南部的黃河中下游地區(qū)，總面積16.70萬km2，人口9 640萬人。全省共有小型水庫2 541座，數(shù)量多且分布分散，其安全監(jiān)管均以縣或市為主管單位，采用人工巡查、紙質(zhì)記錄、上報(bào)、存檔的模式，存在各地市監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)體系不統(tǒng)一，巡查員學(xué)習(xí)能力整體偏低、巡查難到位，巡查記錄難保存等監(jiān)管盲點(diǎn)和弊端。統(tǒng)一監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)、提高日常巡查水平、增強(qiáng)監(jiān)管效率成為當(dāng)務(wù)之急。

2.2 主要功能實(shí)現(xiàn)

小水庫安全巡查管理系統(tǒng)一共有兩個端口，即移動巡查APP和巡查管理后臺，其中移動巡查APP端主要負(fù)責(zé)水庫巡查任務(wù)，巡查管理后臺主要負(fù)責(zé)管理、統(tǒng)計(jì)的任務(wù)。

2.2.1 巡查管理后臺功能實(shí)現(xiàn)

任務(wù)管理。通過該功能可實(shí)現(xiàn)各級管理人員對任務(wù)的分配與管理。河南省級人員可向各地市下發(fā)巡查標(biāo)準(zhǔn)；各地市根據(jù)省級下發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)開展工作并向縣級傳達(dá)；縣級則分別為各個水庫配置巡查員的巡查內(nèi)容及巡查周期，然后下發(fā)至巡查人員移動巡查APP端。

三維監(jiān)管與軌跡優(yōu)化。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對巡查過程的三維展示與巡查軌跡的優(yōu)化，不同層級人員可根據(jù)權(quán)限查看管轄范圍內(nèi)的巡查過程。主要包括：①巡查監(jiān)管。實(shí)現(xiàn)對巡查人員巡查路徑、巡查過程的實(shí)時(shí)監(jiān)督，可回放巡查軌跡及巡查路線，直觀顯示巡查員在大壩、溢洪道、涵洞等各部位的停留時(shí)間；②三維展示?？汕袚Q至三維方式展示建筑物結(jié)構(gòu)及巡查人員在建筑物上的三維巡查軌跡；③軌跡優(yōu)化。系統(tǒng)直接通過GPS點(diǎn)位生成的巡查軌跡常有大幅度跳動，現(xiàn)采用去燥、卡爾曼濾波算法、抽稀算法對異常點(diǎn)位進(jìn)行優(yōu)化，使巡查軌跡更為準(zhǔn)確(如圖3)；④視頻通訊。若有臨時(shí)任務(wù)下發(fā)，或巡查員遇緊急問題時(shí)，可實(shí)時(shí)視頻通訊。

圖3 軌跡優(yōu)化對比圖

巡查結(jié)果管理。系統(tǒng)可對巡查結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、結(jié)果上報(bào)與預(yù)警，主要包括：①巡查記錄。建立歷史巡查臺賬，包括巡查路徑、上報(bào)內(nèi)容、照片等，便于后期查詢；②隱患合并與推送。管理人員可以根據(jù)不同的管理權(quán)限，進(jìn)行隱患的忽略、合并、對比、上報(bào)、整改、關(guān)閉等操作，并自動通過微信或短信推送至相關(guān)負(fù)責(zé)人。

自動監(jiān)測與數(shù)據(jù)存檔。系統(tǒng)可對所有上報(bào)數(shù)據(jù)和水雨情數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要包括：①實(shí)時(shí)水雨情監(jiān)測。自動導(dǎo)入水情遙測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對水情數(shù)據(jù)的存儲、查詢，以便對可能出現(xiàn)的險(xiǎn)情和水庫建筑物安全做出更精確的評估；②緊急預(yù)警。若出現(xiàn)水情超范圍或巡查員上報(bào)緊急問題時(shí)，則觸發(fā)緊急預(yù)警并及時(shí)推送；③自動化報(bào)表?？煞治鼋y(tǒng)計(jì)當(dāng)前或歷史巡查內(nèi)容，并自動生成報(bào)表，存檔保存；④績效考核。記錄巡查人員考勤、任務(wù)完成、工作表現(xiàn)等情況。

用戶及角色管理。實(shí)現(xiàn)用戶的增刪改查，將角色分為省、市、縣、巡查員四級，為各級角色賦予不同權(quán)限，然后為用戶綁定角色，實(shí)現(xiàn)分級分權(quán)限管理。

2.2.2 移動巡查APP端功能實(shí)現(xiàn)

巡查上報(bào)。巡查員手持移動終端簽到后自動定位至所在水庫，然后可開始巡查。選擇巡查上報(bào)內(nèi)容，以選擇或語音描述形式上報(bào)存在問題及照片，如圖4所示。任務(wù)上報(bào)后會自動消失，直至該頁面無任務(wù)時(shí)，當(dāng)次巡查才可結(jié)束、簽退，否則無法簽退。當(dāng)所有任務(wù)巡查周期滿后會再次出現(xiàn)，以供下次巡查。該模塊從簽到到巡查上報(bào)再到簽退，一站式操作流程可有效降低巡查難度，簡單易學(xué)，更適合巡查人員使用。

圖4 巡查上報(bào)圖

線路規(guī)劃。系統(tǒng)根據(jù)提前設(shè)定好的巡查內(nèi)容，為巡查人員規(guī)劃出一條最優(yōu)巡查路線，以保證巡查內(nèi)容正確、全面。

巡查記錄。用于存儲歷史巡查記錄與上報(bào)內(nèi)容，便于后期調(diào)取與查看。

2.3 應(yīng)用效果分析

將該系統(tǒng)從河南省省級層面開始布設(shè)，從省到市再到縣，級級滲透，通過系統(tǒng)完成整個小水庫安全巡查過程。該系統(tǒng)已于2019年11月開始在河南省省級、登封市和舞鋼市試運(yùn)行，將應(yīng)用結(jié)果與系統(tǒng)應(yīng)用前的巡查過程進(jìn)行對比，以分析系統(tǒng)的應(yīng)用效果。對比結(jié)果如表1所示，從對比結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)。

表1 系統(tǒng)應(yīng)用對比結(jié)果表

移動巡查APP功能全，涵蓋簽到上報(bào)、線路規(guī)劃等內(nèi)容，一體化提醒式操作流程，逐項(xiàng)進(jìn)行，可保證巡查內(nèi)容準(zhǔn)確、全面，更適合專業(yè)水平參差不齊的巡查員使用，有效避免了流程復(fù)雜、技術(shù)難等問題，足以滿足一整次巡查過程。

系統(tǒng)建設(shè)將網(wǎng)絡(luò)部署在省級，由省至縣，在各層級間實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)下發(fā)、任務(wù)制定、巡查過程及成果監(jiān)督全過程，從省級也可全面快速地掌握所有小水庫實(shí)際情況，避免了各地市層層上報(bào)導(dǎo)致的差異。

從任務(wù)制定、下發(fā)，到巡查，再到成果監(jiān)督，以信息化方式實(shí)現(xiàn)全過程高效巡查與監(jiān)管，不再通過紙質(zhì)形式記錄、整理、上報(bào)。

3 結(jié)語

小水庫安全巡查管理系統(tǒng)從省級層面建立標(biāo)準(zhǔn)，由省至縣，通過移動巡查APP和巡查管理后臺兩部分貫穿整個巡查過程。從水庫直管部門規(guī)劃巡查內(nèi)容及路線，然后下發(fā)至移動巡查APP，巡查人員以下發(fā)任務(wù)為指導(dǎo)開展巡查，最終上報(bào)至后臺，由后臺監(jiān)管?！伴]環(huán)式”操作流程簡單便捷，有效避免了巡查不到位及監(jiān)管遺漏的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了水庫安全巡查監(jiān)管由被動變主動，由標(biāo)準(zhǔn)分散到統(tǒng)一，由地市整理上報(bào)到省級直接監(jiān)督的高效化監(jiān)管方式。