水库标准化运行管理平台研发关键技术及其应用示范研究

2019.No.3四川水利-119-水库标准化运行管理平台研发关键技术及其应用示范研究，杨莉英1，张天辉1，郭翔宇2,李腾2，黄林根3（1.四川省武都引水工程建设管理局，四川绵阳，621000； 2.四川省水利科学研究院，成都,610072；3.浙江禹贡信息科技有限公司，杭州，310009）!摘要】为补齐水库管理信息化短板，构建针对现代水库标准化管理的云平台，本文以四川省大型水库武都水库为例，首先针对水库运行管理体系缺失、工程数据标准不统一和工程现代化管理手段落后等问题提出了水库标准化管理云平台总体架构；其次，详细论述了水库标准化运行管理云平台研发的关键技术；最后，进行了水库标准化运行管理平台的研发与应用示范。

实践证明，水库标准化运行管理云平台规范了水库运行管理操作流程、系统整合了数据资源，并且全面提升了水库运行管理的效率和水平，具有很强应用价值和示范作用。

!关键词】标准化云平台武都水库运行管理总体架构中图分类号:TP319：TV697.1文献标识码:A文章编号：2095-1809（2019）03-0119-06引言活及环境供水的大（I）型水利枢纽工程。

主要建2019年1月，全国水利网信工作会议明确提出了“水利工程补短板，水利工程强监管”的水利改革发展总基调,要求尽快补齐信息化短板，在水利信息化建设上提档升级，按需构建安全实用、智慧高效的水利信息系统，以水利信息化驱动水利现代化，全面提升水利业务管理的效率，为我国水资源管理、水安全保障、水生态修复提供技术支撑。

而水库运行管理是水利工程标准化管理的重中之重，结合水库安全运行管理的实际需求构建水库标准化管理平台很有必要。

武都引水工程是四川省“西水东调”总体规划中确定的大型综合利用水利工程，曾被邓小平同志誉为“第二个都江堰”。

工程共分二期建设,其中第一期工程包括取水枢纽、总干渠和涪梓灌区（灌溉&47万hm2）渠系及沉抗囤蓄水库等已建成;第二期工程包括武都水库、西梓灌区（灌溉7万hm2）等。

武都水库位于四川省江油市境内的涪江干流上，是已建成的武都引水一期工程和在建的武都引水二期灌溉工程及蓬船灌区工程的水源工程，可控灌溉面积达到21.33万hm2；是一座以防洪、灌溉为主，结合发电,兼顾城乡工业、生筑物有:拦河坝、坝后式电站厂房等。

拦河坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高120.34m，正常蓄水位658m；总库容5.72亿53，装机容量为150MW，装机利用时数4064h，多年平均发电量6.1亿kW-h%工程于2012年底建成并投入运行使用％二期灌区工程于2013年全面开工建设,现仍在建设之中％随着建设不断深入和配套工程的不断完工,如何“建管并重”和“补短板、强监管”成为当前亟待解决的问题⑵％为提水库标理水，齐水库管理信息化短板，本文通过系统分析水库运行管理的，基于信息理水库标行理总体构建及关键技术，最后以武都水库为试点进行了水库标准化运行管理平台的研发与应用示范,结果表明,水库标行理是行水库行理的有力工具，具有很强的实用性和可操作性％1水库标行理容主要标化管理体系研究、标准化运行管理手册编制和水库标准化运行管理云平台的研发三部分内容[3]%基金项目：四川省水利厅2018年度科研项目计划（川水科2019016号），四川省水利科学研究院基本科研业务费项目（20191090582015）-120 -杨莉英，张天辉,郭翔宇，李腾潢林根:水库标准化运行管理平台研发关键技术及其应用示范研究2019. No. 3中标理体系 主要 理体系、决策体系、安 监测体系、执 体系、应急管理体系、维修 体系、安 考核体系 ；标 理手册主要 组织手册、 手 I操作手册的编制;水库标 行管理的主要 库建设、功能建设、基环境搭建的内容，功能涵盖了水库基 理、安 理、 行 理、 理、 急理、信息总览、 理、库区管理、安 标考核等〔4]o 结合水库日 行管理 ，水库标 理 体架构如图1所示，由智能感知层、智能互联层、 中、业 系统、标 及其安 体系构成。

水库标准化运行管理平台巡查设备移动电脑便携平板办公电脑综合大屏应用层协同服务数据中心智能互联智能感知动态业务管理实时数据监测[安全运行评价” 经济运行分析”办公统一审批J2关键技术水库标 行管理 的 与 是系统工程，涉及的核 很多，一些通用技如互联网 、 构架 、安全加密技、APP 「 、流程 本文限于篇不再累述。

本文重点论述 库、全景图 、NFC 安 查巡检 [8]及流程 设 ⑼ 。

2. 1 库有 有 不断的 时才有 ，因此，有 水库 （水位、雨情、工情等）、静态 （工程信息、管理制、设 、组 构、岗位职 ）、态（行、巡查录、 检查记录等），形水库标 行管理的 库尤为重要〔10]。

库 通过建立标准的数标 活可 的 采集标准，对原始 行 的格式 编标 采集工，最 通信上对采用Web Service 和HTTP Service 协 行有〔11]。

对接已建平台保留数据接口取水枢纽 安全监测气象监测 泥沙观测11水质监测图2数据集成图1水库标准化管理平台总体设计框架中智能感知层主要水＜、雨情、工情、视频监控、设 状态信息等, 取水枢纽、安监测、气象监测、泥沙观测、水质监共享数据;智能互联层主要 互联网、物 网、3G/4G5G 通信网； 中采架，由静态库、 库、动态 库、基础库等构成;业 系统是进行业理的集中窗口，可通过登录 态业务理、监、安 行评价、经济行分、批， 盖信息总、 行 理、 急 理、理、理、 基理、 修、 安 理、 库区 理、[5 -7]2.2 720。

全景图基于地理信息景图 建立系统展示界面，、观地反映工程运行管理全貌。

全景图 采 的 720。

中景。

全景 上只是 对周围景象以某种几何关系进行映射 的 图片，只有通过全景 器的矫正处理才能成为 景（全景特指水平360。

，上下360。

全能观看的，能 “、地”的景），本 建设拟载相机完 坝上空1处、大坝下游1处、库区2处、 理 1 处， 总 5 处 景图 。

（1） 720。

全景 采 要低空720。

全景采集高度为距 I 摄物50m 左右，范围涉及重要闸、坝及泵站工程全2019. No. 3四川水利-121 -貌及其上下游河道与左右岸各100m 围，分辨率在0.2m 左右。

相机视角:360。

（水平）x 180°（垂直）。

拼接 素：（3000万%（2）景拼接的全景相机采集的 ，都要对每一景的行 的景拼接处理，拼接后得到720°全景 ％最 的全景图片长 为2：1的固 例，对于 的天者水面的 要 图 行 色、优 处理。

2. 3 NFC 安全巡查巡检技术近场通信（Near Field Communication ）即 NFC 是 的 〔8* , NFC 的设备（如手机）可 彼此 的情况下进行 J 交换，是 非接触式射频识别"RFID ）及互连互通合演变而来，通过在单一芯片上 感应式读卡器、感 式卡 点对点通信的功能，本系利用该技术，结合、物网 、 互网 、GPS 定位 最先 行构架，基于SaaS 互 网+架构的新型架图3 NFC 感应物联网技术构模式，流程如图3所示。

从图3可知，触器1将触 录界面，启动APP 应用程序，以便录 完 ，并完成 任务数据传输到云数据库〔⑶；触发器2将触发GPS 定位，记录位， 绘 ，传库;触 器3将触 ， 信息进行记录并 库中;所有 可 达 电脑程序进行处理。

2.4流程化设计技通过工作流 设计的管理流程可容易进行工作流程调整，利用全新的Activity 引擎技 [15*，业处理的过程 逻辑从业务处理操中分 ，通过工作流 过程的优 置和重组，采 标准WFMC 工作流引擎Activity 技术对标准化流程进行了设计％2.5系 互联技当 、动态 、静态 、流程 :端后，例如视频监控系 监视图、信息采集系统、安监测系统、泵闸监控系统、标 行管理系统、水资 理系 行情 ，可采用系 互 ，以各各样的模型进行分析，分 结果可以通过 样的式进行展示。

武都水库采用拼接屏、手 端、电脑工作站等结合方式进行展示，如图4所示。

拼接显示墙---控制线---网线-----RGB 线---观颇线 ------DVT 线大屏专用控制PC （盡諧232 口和网口）所有VGA 或RGBHV 以及DVT 格式的信号（电脑接口类型）图4系统集成展示系统结构所有VIDEO 格式的信号 （BKC 接口类型）-122 •杨莉英，张天辉,郭翔宇，李腾，黄林根:水库标准化运行管理平台研发关键技术及其应用示范研究2019. No. 33应用研究并在武都水库进行应用示范，经过6个月不断测试， 行情况良好，系统信息总览界面如图5所示。

有为业务指导，基于关键技术进行水库标行管理 的 试,图5信息总览界面通过GIS ，将各类 ，如水情、形成各 的一张图管理，即综合地图管理，如情、工情、视 720。

全景图 综合地图中， 图6所示。

图6综合地图管理界面基于NFC 安全巡查巡检技术,实现了整个库所示。

区的智能化巡检。

手机端APP 巡检界面如图7巡查中巡检点武都水库-地质监测工程巡 1人巡检查路线[ .GPS 正常.临时退协同巡检282912孙巴咚19周国兴20延迟：43毫秒9101617初九 初十21 22 23 24十四 十五 十六 十七开始:2018-11结束:幵始:结束:15 11:38：441511:38:132018-111511:38:362018-111511:36:192018-111511:38:05开始:2018-111511:35:44(a)巡检界面示意结束:1511:36:09(b)巡査问题填报画& R ) ® * 3Dt iwni 404<发现问题测试N1O 正常@发现问题通知人处理人p 青输入巡检描述保存并继续巡检(c)巡检日历请选择〉择〉e2018年11月＜按住说话图7手机APP安全巡检界面2019.No.3四川水利-123-武都水库标准化运行管理需要流程管理，依《操手册》流程，以防为例,具体流程如下:水库上示单——防办下发指令单——水库按流程签发预警指令单(闸门预操作指令)进行开闸前各项准备工作(预警、工程设)——预警反馈——水库按流程签发操作令——操作完成后操向水库反馈操作情况——向上级主管部反馈操作情况％此，可通过进行操作流程的修改完善％系统界面如图-所示。

鉉水位库容厉nr,3)。

流程陽表单职责信誤览豁地图■调s调度运行记录游水闸0兴利调度(Q. G兴利调度(1. 0兴利调度(3. G兴利调度(Q-〈趣填写调度单>〔2018-09-03l f t O5:55杨向腿f g•曲复核调度方案囲发电屋管理2018-09-0310:06:35杨向砸成09调度单通知.•曲放水预警2018-09-0310:07:04杨向前完成便3闸门启闭操作前检查2018-09-0310^)8:07杨向前克成0仙箱闸门提作并庚^^9.2018-09-0310:08:52杨向前亢成图8兴利调度流程界面4结论，水库标行管理有效提都水库标行管理的水平,具有很强值和示，武都水库标行管理及示，对下、水库现代理意义重大,具体体以下：(1)基本满足了水库标行管理的功能，通过行水库运行管理水库的 理；(2)水库理及的有成，完都水库水雨情、工情闸门、流、机组行、视监控、集水合，并形成综合库，并可以通过对已有数据及其行理；(3)水库现代理的需要。