李 楠

(連云港市通榆河北延送水工程管理處，江蘇 連云港 222000)

在信息技術(shù)日新月異的今天，大多數(shù)河道管理手段落后，加之河道大多流經(jīng)偏遠(yuǎn)地區(qū)，管理人員不足，管理工作及時、準(zhǔn)確、全面到位存在一定的難度。河道管理工作中，自動化監(jiān)測技術(shù)水平較低，大多用于觀測河道水位等簡單工作[1]，運用在線實時監(jiān)測河道工程運行狀態(tài)以及實時數(shù)據(jù)共享技術(shù)水平有待提高。此外，河道工程各類數(shù)據(jù)資料還不夠規(guī)范和連續(xù)。

1 河道管理系統(tǒng)

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”新模式，運用信息化手段，以更加精準(zhǔn)、動態(tài)、實時的方式，實現(xiàn)河道管理工作信息化。河道管理信息平臺主要是通過GPS定位技術(shù)、傳感器，數(shù)據(jù)采集終端、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遠(yuǎn)程客戶端等在線監(jiān)測設(shè)備，實時監(jiān)測河道運行工況，通過管理信息平臺，對各類河道數(shù)據(jù)信息有機整合，將河道管理工作數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時分析與處理，作出相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理分析報告，上傳共享到各終端用戶，為河道綜合管理工作提供決策支持。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示[2]：

圖1 河道管理系統(tǒng)架構(gòu)

2 系統(tǒng)研發(fā)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計思路

通過建立河道管理信息平臺，能有效解決河道管理工作中普遍存在的業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)“孤島”現(xiàn)象，更好地實現(xiàn)水、雨、工情等工程資料的完整性、及時性和準(zhǔn)確性，工程檔案資料主要包括基本信息、水質(zhì)信息、水雨情信息、工程運行工況等[3]。河道管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測河道水質(zhì)數(shù)據(jù)、水情數(shù)據(jù)、水域變化數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)、污水實時排放數(shù)據(jù)等，真實記錄問題處理數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)、科學(xué)的統(tǒng)計與分析等，為水安全、生態(tài)安全以及工程安全管理決策提供科學(xué)依據(jù)。

2.2 監(jiān)測設(shè)備選址

河道管理系統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備主要應(yīng)用于河道工程本身、各支流匯入河道入口處、河道關(guān)鍵斷面水質(zhì)監(jiān)測點、沿河岸線重要取水口、河道沿線設(shè)置的排污口、河道沿線設(shè)置的污水處理廠出水口以及節(jié)點水利工程等重點部位[4]。

2.3 監(jiān)測站點設(shè)置安裝要求

結(jié)合河道工程實際情況，實時監(jiān)測站、點安裝設(shè)置的基本要求，監(jiān)測站安裝要求如下：應(yīng)選擇平緩，空曠地段安裝監(jiān)測站，同時做好防雷保護(hù)措施，確保設(shè)備安全運行；取水方便的地方安裝現(xiàn)場監(jiān)測站；較易取市電方便的地方安裝監(jiān)測站，無法接入市電的，空曠地優(yōu)先選用太陽供電方式供電。實時監(jiān)測點安裝要求如下：在河道上游入口處和下游出口處各選擇一個實時監(jiān)測點；在河道中選擇流水較緩的斷面做實時監(jiān)測點；所有的實時監(jiān)測點不宜設(shè)置在擾動較大的或排污較重的斷面，避免在航道上或者養(yǎng)殖區(qū)域；所有實時監(jiān)測點避免設(shè)置在易結(jié)冰水體中，以防造成監(jiān)測設(shè)備損壞。

2.4 功能模塊

2.4.1 數(shù)據(jù)采集模塊

河道岸線監(jiān)測系統(tǒng)模塊通過直觀、真實、有效、實時監(jiān)控河道岸線現(xiàn)場情況，及時監(jiān)測河道運行情況、河堤交通狀況以及岸線違法情況等；能夠客觀地記錄河道管理范圍內(nèi)各類事件發(fā)生的全過程，為河道安全運行管理工作提供真實、準(zhǔn)確、全面、有效的數(shù)據(jù)資料；視頻監(jiān)控主要是對水域岸線違法行為進(jìn)行實時記錄，通過現(xiàn)場追蹤，提供水行政執(zhí)法依據(jù)[4]?？梢暬h(yuǎn)程監(jiān)控作為河道管理信息系統(tǒng)的重要組成部分，可以與水利大數(shù)據(jù)中心聯(lián)動、共享功能。河道岸線監(jiān)測模塊如圖2所示：

圖2 河道岸線監(jiān)控模塊

水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)模塊通過現(xiàn)場終端配置有水質(zhì)分析儀表、GPS定位器、浮標(biāo)、太陽能供電系統(tǒng)、無線傳輸模塊等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，在后臺數(shù)據(jù)管理中心或移動終端進(jìn)行數(shù)據(jù)管理與維護(hù)；同時集視頻監(jiān)控與數(shù)據(jù)傳輸于一體，遠(yuǎn)程測控終端包含傳感器、采集器和供電單元；在線監(jiān)管系統(tǒng)包括在線監(jiān)管軟件、手機APP客戶端和手機短信報警終端；按照設(shè)定時間向數(shù)據(jù)處理中心發(fā)送現(xiàn)場采集的各類數(shù)據(jù)信息。水質(zhì)監(jiān)測模塊如圖3所示：

圖3 水質(zhì)監(jiān)測模塊

監(jiān)測系統(tǒng)由整個河道工程范圍內(nèi)水雨工情實時數(shù)據(jù)傳感器、GPS定位器、數(shù)據(jù)采集單元等組成，數(shù)據(jù)監(jiān)測主要通過實時監(jiān)測軟件、手機APP客戶端以及手機短信通知等方式進(jìn)行發(fā)布。水雨工情監(jiān)測系統(tǒng)通過接入上級水利大數(shù)據(jù)中心，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)共享，實時傳輸。并通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊對河道工程的水、雨、工情數(shù)據(jù)進(jìn)行有機整合，以更精細(xì)、動態(tài)和實時的方式管理河道工程，從而實現(xiàn)水利工程管理信息化。水雨工情監(jiān)測模塊如圖4所示[2]：

圖4 水雨工情監(jiān)測模塊

2.4.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

河道管理信息平臺實時監(jiān)測采集到的水質(zhì)狀況信息、水情監(jiān)測數(shù)據(jù)、雨情監(jiān)測數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程可視化監(jiān)測河道岸線等數(shù)據(jù)信息，通過對歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計與分析，為河道管理工作預(yù)判提供參考依據(jù)。同時，對實時收集到河道監(jiān)測數(shù)據(jù)等信息，如水位、雨量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，也給洪澇災(zāi)害做出預(yù)警，提前做好各項應(yīng)急措施，為實現(xiàn)科技水利、高效水利、安全水利奠定堅實的基礎(chǔ)。

2.4.3 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理與維護(hù)

因河道工程多位于偏遠(yuǎn)地，線路較長，交通不便，給后期運行管理維護(hù)工作，帶來較大困難。該模塊運用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)指揮功能，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)實時升級更新和及時備份，以及對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測、維護(hù)、預(yù)警等，另外，對系統(tǒng)中各類用戶權(quán)限進(jìn)行分級分類管理，有效保證系統(tǒng)的安全可靠運行。

3 建議與體會

河道監(jiān)測點多、面廣、量大，設(shè)備選址非常關(guān)鍵，既要選取有代表性的監(jiān)測斷面，又要選取交通方便、便于取樣和巡查維護(hù)的地方，還要考慮設(shè)備使用的安全性等多種因素。同時，對河道水體流速、航道交通、養(yǎng)殖區(qū)域都要全面了解，確保設(shè)備測量指標(biāo)滿足實際要求。另外，對設(shè)備安裝標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境要求相對較高，有效減少后期維護(hù)頻次，提高數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性和準(zhǔn)確性，為系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析奠定基礎(chǔ)。

河道工程在整個水利工程中體量較大，河道需要設(shè)置的實時監(jiān)測點多、面廣、量大，河道管理信息系統(tǒng)主要由硬件和軟件2個部分構(gòu)成，前期需要的建設(shè)資金較大。系統(tǒng)建成以后，特別是硬件設(shè)備運行維護(hù)成本較高，再加大多數(shù)河道流經(jīng)的地方，遠(yuǎn)離城市，交通不便，維護(hù)難度較大，維護(hù)成本相對較高，信息技術(shù)產(chǎn)品日新月異，更新?lián)Q代較快，需要充足的運維資金支持。

河道管理信息系統(tǒng)無需現(xiàn)場布線，采用無線遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)，通常運用低功耗超級WiFi，LoRa，NB等方式傳輸。并且現(xiàn)場所有監(jiān)測點的布設(shè)，必需滿足有關(guān)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和要求且充分考慮環(huán)境等因素，自動監(jiān)測設(shè)備安裝完成后自動工作，河道管理工作平臺可進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)，只需定期開展對各自動測站進(jìn)行巡查維護(hù)；在河道管理系統(tǒng)平臺中，可以通過查詢模塊搜索歷史和當(dāng)前一段時期內(nèi)監(jiān)測數(shù)據(jù)，再通過統(tǒng)計分析模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，為河道管理工作提供數(shù)據(jù)支持。

要打造成一套先進(jìn)、完善、智慧的河道管理工作信息平臺，需要有專業(yè)化人才隊伍去運行管理。河道管理系統(tǒng)平臺主要是對河道管理的大數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理、分析與統(tǒng)計，要建立一個科學(xué)、先進(jìn)、規(guī)范、可靠的應(yīng)用平臺，需要更多的專業(yè)人員，做好各類基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)收集整理工作，才能更好地把河道管理信息系統(tǒng)各項的功能真正地發(fā)揮出來，更好地應(yīng)用于河道管理工作中。

4 結(jié) 語

河道管理系統(tǒng)是充分建立在河道日常管理工作的基礎(chǔ)之上，通過先進(jìn)的信息技術(shù)手段，將河道管理數(shù)據(jù)信息有機整合，形成一套完整的應(yīng)用管理信息平臺，為河道管理單位管理工作的開展提供全面、及時、準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)支持，也為公眾參與河道日常管理提供高效、便捷、及時的服務(wù)，為實現(xiàn)水利信息化建設(shè)打下堅實的基礎(chǔ)。