西河水库安全监测信息化系统实施方案

　　▌项目概述

　　1.1项目背景

　　西河水库信息化工作已开展多年，但是由于西河水库监测设备都已经老化或者损坏，现有设备已渐渐不能满足新时期西河水库信息化和现代化发展需求。因此，灌区管理局拟在运用现代信息和通信技术手段感测、分析、整合水库运行核心系统的各项关键信息，构建西河水库综合信息管理平台，从而对包括工程安全、水资源综合利用等在内的各项业务需求提供智能响应，实现西河水库智慧式管理和运行。

　　1.2建设目标

　　本项目旨在借助信息化技术，建立全面的水库运行管理系统，以满足水库管理单位的需求。通过转变传统工程管理模式，实现由建设向管理服务的转变，集中资源优化水利服务，提高水库工程效益，保障工程安全及下游人民生命财产安全。系统将整合计算机网络、视频监控、地理信息等技术，建立自动化、智能化、网络化的信息化平台，实时监测水情、雨情、渗压、渗流、大坝位移、闸门工情等信息，为决策提供支持。

　　1.3建设任务

　　项目主要分为六大部分：大坝安全监测、水雨情自动测报、闸门监控、视频监测、业务应用和基础运行环境。具体建设内容如下：

　　1.3.1大坝安全监测系统

　　-渗压监测：安装弦式渗压计，通过无线传输数据以满足人工和自动监测需求。

　　-变形监测：使用GNSS监测一体机实现实时位移监测，数据通过4G网络传输。

　　-渗流量监测：在背水坡脚设置监测设施，采用渗流量监测设备，数据传输至管理用房。

　　1.3.2水雨情自动测报系统

　　-建设监测点、气象站等设施，实现水情数据管理。

　　-在流域内建设雨量监测站，形成全面实时数据体系。

　　1.3.3闸门监控系统

　　-在关键位置建设闸门监控系统，实现现地和远程控制。

　　1.3.4视频监测系统

　　-在关键区域建设视频监测系统，包括主坝、溢洪道等。

　　1.3.5数据库

　　-建设水库综合数据库，管理基础、实时和台账信息。

　　1.3.6应用支撑平台

　　-在库区管理站和灌区管理中心搭建管理软件，实现数据查看和远程监管。

　　1.3.7业务应用系统

　　-建设水库综合业务应用系统，包括综合数据库、应用支撑平台、运行管理系统、移动应用系统和后台管理系统。

　　1.3.8基础运行环境

　　-包括防火墙、交换机、服务器等设备，以及系统通信建设，确保平台正常运行。

　　1.4建设原则

　　-实用为先：需根据实际需求开展需求分析，充分利用现有资源，促进信息共享和平稳过渡。

　　-分步实施：按步骤进行内外部、上下部分的建设，统一规划，满足各方应用需求。

　　-技术领先、安全可靠：利用现代技术，确保系统安全、可靠运行。

　　-统一标准、开放扩展：统一规划和整合，促进资源互联互通和共享。

　　-平台共用、资源共享：利用公共基础设施，建设统一的信息资源管理基础设施。

　　-建管并重、加强维护：注重项目建设和后续管理维护，保证系统安全、稳定运行。

　　▌系统总体设计

　　2.1设计依据

　　为确保水库信息化方案设计质量，本项目严格遵循国家建设标准和行业相关标准，以及各级部门制定的规范、规程和技术标准。设计依据主要包括以下方面：

　　2.1.1行业相关标准

　　2.1.2软件开发及网络安全相关标准

　　2.2设计思路

　　系统设计采用分层原则，将信息化综合管理系统划分为多个子系统，实现信息采集、传输、存储、分析和业务管理的一体化。分层结构有助于任务分解，减少建设周期。系统设计思路包括：

　　（1）集成架构模型

　　-使用集成架构模型，整合不同应用系统，解决不同部门间的信息共享和流程整合问题，实现应用系统之间的协同工作。

　　（2）分层思想

　　-系统通过分层将子系统进行划分，保持功能独立性，实现系统的模块化和易维护性，促进业务功能的局部变更。

　　（3）构架思想

　　-构建公共构件，将系统的功能分成基础、通用和领域构件，保证不同功能的模块可以灵活替换，提高系统的可重用性。

　　（4）统一的数据交换标准

　　-建立统一的数据交换标准，确保不同应用系统之间的数据转换，实现系统间的信息流畅交互。

　　2.3总体架构

　　-系统总体架构如图2-1所示，包括以下层次：

　　2.3.1标准规范体系与安全保障体系

　　-根据国家、部门标准，建立安全保障体系，保障系统的兼容性和信息安全。

　　2.3.2信息采集层

　　-通过物联网手段，自动采集水库相关信息，包括水位、降雨、视频监控等，为业务应用提供数据支持。

　　2.3.3基础运行层

　　-提供信息化系统运行的基础环境支持，包括机房、服务器、网络等设施。

　　2.3.4数据中心层

　　-构建水库综合数据库，存储采集到的信息资源，为业务应用和决策提供数据服务。

　　2.3.5支撑层

　　-搭建应用支撑平台，包括GIS平台、水库地图服务和报表管理组件，为业务应用提供统一的支持。

　　2.3.6业务应用层

　　-依据水库职能，构建多个业务应用系统，涵盖水库总览、综合信息、大坝安监、调度运行等领域。

　　2.4安全体系

　　-建立系统安全体系，通过预防、检测、响应和恢复等措施，保障系统的安全性和稳定性，形成综合的安全防护系统。

　　▌系统分项设计

　　3.1大坝安全监测系统

　　-水库大坝受降雨、水压力、温度等影响，可能存在安全隐患。为验证设计和施工质量，保障大坝运行安全，需要全面的安全监测。系统包括变形监测、渗流监测和渗流量监测。

　　3.1.1设计依据

　　3.1.2设计原则

　　-1.有针对性和代表性：根据技术规范重点监测变量，合理布置监测点。

　　-2.仪器稳定可靠：选用稳定的仪器设备，在实际环境下长期工作。

　　-3.先进技术：采用先进的监测仪器和方法，实现实时监测。

　　-4.人工测量接口：保证数据连续性，维护和校测。

　　-5.可维护性和扩展性：仪器设备具备维护和扩展性。

　　3.1.3监测方案

　　-变形监测：使用GNSS监测一体机，通过Lora/4G等通信方式实现小型水库大坝表面变形全覆盖自动化监测。

　　-渗压监测：在主坝内部安装弦式渗压计，通过无线4G传输数据，实现渗压监测。

　　-渗流量监测：在主坝背水坡脚设置渗流量监测设施，采用流量计和水位计，通过无线4G传输数据。

　　3.1.4站点布置

　　-1.变形监测：设置基准点和位移监测点，避免建筑物遮挡。

　　-2.渗压监测：在主坝内部设置渗压监测设施，通过有线或无线传输数据。

　　-3.渗流监测：在坝脚附近安装监测设备，采集渗流数据。

　　3.1.5系统结构

　　-变形监测系统由GNSS基准点和监测点组成，数据传入系统平台进行分析。

　　-渗压监测系统包括渗压计、MCU、遥测终端等设备。

　　3.2水雨情自动测报系统

　　-该系统通过监测设备和传感器实现对水位、降雨量和流量的远程监测，是信息采集、传输、存储和分发的基础。

　　3.2.1站点布设

　　-布设雨量站和水位站，满足监测要求，考虑流域特征和通讯畅通等。

　　3.2.2雨量监测

　　-采用翻斗式雨量计监测雨量数据，通过脉冲信号记录降雨量。

　　3.2.3系统结构

　　-自动监测站由雨量传感器、水位传感器、遥测终端、太阳能供电等构成，数据存储于服务器中。

　　3.3闸阀监控系统

　　-该系统利用传感、电子、计算机和通信技术，实现对闸门和阀门的自动监视与控制，以保障工程安全和防汛排涝。

　　3.3.1系统布置

　　-在隧洞工作阀门房和溢洪道闸门房部署现地控制系统，通过光纤自组网连接管理中心的远程控制系统平台。

　　3.3.2系统结构

　　-系统包括管理中心、闸门启闭室，通过分布式结构实现远程监视和控制。

　　3.4视频监控系统

　　-该系统在重要部位部署视频监控点，实时监控大坝安全和人员安全，以保障工程安全和管理。

　　3.4.1设计原则

　　-系统采用多媒体、自动控制、数据库管理和网络通信技术，具备高性价比和智能化特点。

　　3.4.2系统布置

　　-在主坝、阀门房等地点设置视频监控点，实现实时监控和录像查询。

　　3.4.3系统结构

　　-系统结构包括管理中心、现场监控点，通过网线或光纤将视频传输至管理中心进行集中存储和管理。

　　▌管理平台软件截图