隨著水利建設(shè)投入力度加大，對大中型水庫進行除險加固，提升水庫綜合調(diào)蓄能力，包括防洪、灌溉、兼顧發(fā)電、城市供水、養(yǎng)殖、航運、旅游等綜合利用。要實現(xiàn)這些效能，首先是對的閘壩進行除險加固，其次是通過現(xiàn)代的電子測控、現(xiàn)代通信、通訊技術(shù)、視頻監(jiān)控、計算機編程等實現(xiàn)對水庫的蓄水、泄洪、灌溉和發(fā)電等，確保水資源的有效最大化利用，在滁州芝麻等25座水庫遠程水情信息綜合調(diào)度系統(tǒng)就是一個成功的案例。

　　系統(tǒng)概況

　　滁州芝麻等25座中型水庫的水情信息綜合調(diào)度系統(tǒng)主要包括三個子系統(tǒng)：一是水文信息系統(tǒng)，主要通過水文自動測報系統(tǒng)將各測站水情信息用超短波或GPRS的方式傳到各個自動測報分中心，分中心再將收到的數(shù)據(jù)傳往中心站，數(shù)據(jù)在中心站入庫上網(wǎng)，供防汛部門查詢使用;二是水庫遠程無線視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)，通過現(xiàn)今非常成熟的3G無線通信技術(shù)，通過調(diào)度中心或調(diào)度分中心對分布于25座水庫的現(xiàn)場進行遠程圖像監(jiān)視、直觀實時地監(jiān)視水庫周圍、雨水后水庫水位上升值，開閘放水給下游的發(fā)電廠發(fā)電以及農(nóng)田抗旱灌溉或泄洪時閘門運行情況。確保水文與圖像監(jiān)視二個子系統(tǒng)有效集成和融合;三是水情綜合調(diào)度信息中心或分中心建設(shè)，實現(xiàn)水資源最大效能，發(fā)揮水庫的綜合經(jīng)濟效益。

　　建設(shè)目標

　　系統(tǒng)將綜合運用電子測控、現(xiàn)代通信、視頻監(jiān)控、計算機編程等技術(shù)，實現(xiàn)對雨水情的實時動態(tài)監(jiān)測管理。結(jié)合地區(qū)降雨及數(shù)據(jù)管理特點，建設(shè)有效的、符合國家標準、及時、準確的防汛雨水情自動監(jiān)測體系以及水庫遠程視頻圖像信息監(jiān)控。在充分利用現(xiàn)有先進的成熟技術(shù)和已有成果資源的基礎(chǔ)上，建立一個集多種信息采集、傳輸共享、安全存儲、智能化分析管理等為一體的高可靠信息化系統(tǒng)，為各級管理部門的防汛抗旱管理工作以及水電站提供全面、及時、準確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和支持平臺。

　　在技術(shù)手段上，采用目前國內(nèi)行業(yè)先進水平主流技術(shù);系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上達到架構(gòu)清晰，層次分明，系統(tǒng)功能完善;設(shè)備性能上達到穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)測報及時準確。最終實現(xiàn)“信息采集自動化、傳輸網(wǎng)絡(luò)化、管理數(shù)字化、決策科學化”的工作目標。

　　可實時動態(tài)的對汛期和非汛期水庫水位的漲幅變化進行監(jiān)控、預警、及時調(diào)蓄水位，包括水庫正常水位、枯水位、高水位以及超警戒水位的監(jiān)控，實現(xiàn)水庫的城市供水、發(fā)電、泄洪、灌溉等功能，保證投資、效益統(tǒng)一化、最大化。

　　建設(shè)內(nèi)容

　　在滁州市芝麻等25座中型水庫建設(shè)25個雨量、水位遙測站點，配置25套水文自動測報設(shè)備、25個水庫接收平臺;在庫區(qū)上游建設(shè)19個雨量遙測站點，配置19套水文自動測報設(shè)備;在庫區(qū)放水閘上下游建設(shè)25個視頻監(jiān)控站點，配置視頻監(jiān)控設(shè)備50套，在各縣、市建立8個信息處理分中心，建立1個信息采集、處理調(diào)度指揮中心。

　　水文信息系統(tǒng)設(shè)計

　　水文信息系統(tǒng)主要由中心站或分中心站、傳輸通道以及遙測站等組成，實現(xiàn)對25座水庫的水位、雨量等信息進行采集、傳輸、存儲、入庫、分析等。(圖1)為水庫遠程水情信息綜合調(diào)度系統(tǒng)組網(wǎng)示意圖。

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　　系統(tǒng)組網(wǎng)方式

　　遙測站選擇全球移動通信系統(tǒng)(GPRS)為通信網(wǎng)的主信道，選擇短信(GSM)為備用信道，遙測終端機(RTU)實現(xiàn)主備信道的設(shè)置和自動切換;RTU自動接收信息采集設(shè)備的信息，選擇GPRS信道將遙測信息和狀態(tài)信息發(fā)送到水情信息采集中心，水情信息采集中心通過帶公網(wǎng)IP的專用數(shù)據(jù)服務(wù)器接收遙測信息，服務(wù)器自動將遙測站數(shù)據(jù)傳至省中心，在落地進數(shù)據(jù)庫的同時，分揀信息將各縣、市分中心需要的本轄區(qū)信息通過網(wǎng)絡(luò)直接發(fā)送至各縣、市防辦。

　　數(shù)據(jù)流程

　　遙測站采用自報-確認體制工作模式采集相關(guān)數(shù)據(jù)，即測站發(fā)送出數(shù)據(jù)以后，等待接收方返回確認信息，如果未收到確認信息，測站會自動重發(fā)數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)接收方可靠收到數(shù)據(jù)。采用自報-確認的機制既能保證了數(shù)據(jù)發(fā)送的及時性，又能保證數(shù)據(jù)的無錯接收，同時測站的耗電會大大降低。

　　測站的數(shù)據(jù)采集終端、水位傳感器、GSM/GPRS模塊等處于掉電工作狀態(tài)，每當設(shè)定的時間到時或有雨量觸發(fā)等，測站的數(shù)據(jù)采集終端自動觸發(fā)上電，打開傳感器電源，待傳感器穩(wěn)定工作后，采集水位等數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)和時標寫入自記內(nèi)存，如果滿足發(fā)送條件時，啟動GSM/GPRS模塊，發(fā)送采集到的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，測站重新返回低功耗值守狀態(tài)。

　　系統(tǒng)功能

　　1、遙測站主要功能

　　· 遙測站按照自報方式自動采集傳感器的信息，并分析處理、存儲和控制通訊單元，向中心站發(fā)送最新遙測信息。

　　· 操作人員可以在遙測現(xiàn)場人工觀測數(shù)據(jù)，并用人工置數(shù)的方式，將觀測數(shù)據(jù)、觀測時間、數(shù)據(jù)類型等參數(shù)發(fā)回中心站。

　　· 遙測站具有智能功能，支持軟、硬件故障自檢測，自保護，并滿足操作人員在遙測現(xiàn)場，對遙測設(shè)備進行基于控制指令的測試功能。

　　· 遙測站自動檢測自身的設(shè)備和電路單元故障，并以設(shè)定的時間間隔，定時向中心站告警。

　　· 具有數(shù)據(jù)在站存儲功能，配備后備電池保證數(shù)據(jù)不丟失，用于水文數(shù)據(jù)整編。具有主用、備用信道自動切換功能。

　　2、中心站功能

　　· 數(shù)據(jù)采集：實時接收系統(tǒng)各測站來數(shù)并糾、檢錯。

　　· 數(shù)據(jù)處理：實時對接收到的數(shù)據(jù)進行合理性檢查、處理及分類寫入數(shù)據(jù)庫。

　　· 告警處理、輸出：實時判斷水位、雨量等數(shù)據(jù)越限狀態(tài)，分析遙測站的工作狀態(tài)和電池電壓，實時告警顯示及事故記錄輸出。

　　· 信息查詢：管理人員和水情人員可以使用這一功能模塊以交換方式查看所存水、雨、工情數(shù)據(jù)，系統(tǒng)運行狀況，測站和系統(tǒng)的特征參數(shù)等。

　　· 水文數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算：各類水文參數(shù)日、月、年平均值、最大、最小值等特征數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、計算。

　　· 編制水文圖表：按照預定的項目和圖表格式顯示和打印各類水文數(shù)據(jù)的報表、指定時段的雨量分布圖、各類水文參數(shù)過程線圖等。

　　· 數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理：數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫由雨水情數(shù)據(jù)、系統(tǒng)和測站特征參數(shù)、歷史雨水情特征數(shù)據(jù)三類數(shù)據(jù)組成;數(shù)據(jù)庫管理程序具有保證數(shù)據(jù)、圖像文件的安全性、一致性，并具有數(shù)據(jù)庫的初始化、文件轉(zhuǎn)存與恢復功能，以及接收由鍵盤、數(shù)字化儀等外圍設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)、圖像并寫入數(shù)據(jù)庫的功能。

　　· 數(shù)據(jù)庫維護、檢索和統(tǒng)計：管理和維護實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，支持數(shù)據(jù)記錄的形成、存盤、查詢、修改、轉(zhuǎn)貯、刪除、統(tǒng)計等主要功能。

　　· 兼容、擴展性：軟件采用“國家防指”數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，支持B/S和C/S方式的網(wǎng)絡(luò)工作方式設(shè)計，便于預報、調(diào)度、決策、GIS、OA等的功能擴展，系統(tǒng)軟件支持防汛指揮調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)要求。

　　遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

　　遠程無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要在25座水庫放水閘以及重點壩段的上、下游分別安裝室外快速球型攝像機，通過視頻管理軟件操控，可實時遠程監(jiān)控水庫及其放水閘周圍的情況，包括對大壩區(qū)域的庫情、水情實現(xiàn)無人執(zhí)守及遠程視頻安全監(jiān)控。本系統(tǒng)采用中國電信的3G無線傳輸網(wǎng)絡(luò)作為主傳輸通道，配置相關(guān)3G視頻服務(wù)器以及開發(fā)的軟件平臺等實現(xiàn)遠程無線視頻圖像監(jiān)控的目標，主要具備以下功能：

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　　1、汛期的水庫安全防衛(wèi)工作，時刻注意水庫的水位，如果水位到了警戒線，有了險情，馬上報警;

　　2、水庫重點區(qū)域的防范，包括監(jiān)控閘門、大壩的正常工作和穩(wěn)固程度;

　　3、水庫水面情況的實時遠端監(jiān)控：水面上是否有漂浮物、漂流物;

　　4、水庫水岸情況的實時遠端監(jiān)控：岸上的物體(如人、獸)是否進入危險區(qū)(如閘門口、大堤上)，是否有可疑的情況(如有人想要破壞水庫);

　　5、對水庫天氣情況的實時監(jiān)控 ;

　　6、防汛控制中心與水庫現(xiàn)場的語音通訊，遇到情況時能夠做到遠距離的指揮工作。

　　系統(tǒng)功能設(shè)計

　　安裝在前端的攝像機通過3G無線視頻服務(wù)器通過3G無線網(wǎng)絡(luò)將信號傳送到信息監(jiān)控中心，實現(xiàn)真正意義上的數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)。用戶在監(jiān)控中心通過視頻管理軟件對前端3G無線視頻服務(wù)器進行管理，用于控制權(quán)限認證、圖像處理等，機房管理人員在其計算機上就可實現(xiàn)對異地機房的實時管理，及時了解現(xiàn)場環(huán)境情況。

　　遠程無線圖像傳輸

　　系統(tǒng)采用標準的TCP/IP協(xié)議，可應(yīng)用在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和無線網(wǎng)絡(luò)上。視頻服務(wù)器提供3G無線網(wǎng)絡(luò)接口、RJ-45以太網(wǎng)接口，可直接接入無線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)交換機或HUB上，同時，設(shè)備可任意設(shè)置網(wǎng)關(guān)，完全支持跨網(wǎng)段的遠程視頻監(jiān)控環(huán)境。信息監(jiān)控中心安裝視頻監(jiān)控服務(wù)器，局域網(wǎng)中的授權(quán)用戶可通過IE瀏覽器遠程監(jiān)控現(xiàn)場。系統(tǒng)可將全區(qū)的水庫視頻監(jiān)控點聯(lián)成一個網(wǎng)絡(luò)，授權(quán)各級領(lǐng)導可通過網(wǎng)絡(luò)對任一前端情況進行監(jiān)控，不同的監(jiān)控用戶可根據(jù)自己的監(jiān)控需求靈活切換到任一監(jiān)控現(xiàn)場，可多人同時觀看一個水庫圖像監(jiān)控現(xiàn)場，也可以不同用戶選擇任一水庫圖像監(jiān)控現(xiàn)場。

　　遠程設(shè)備監(jiān)控

　　監(jiān)控用戶可授權(quán)不同的控制權(quán)限，控制權(quán)限高的用戶可優(yōu)先對設(shè)備進行控制，如：控制云臺轉(zhuǎn)動選擇監(jiān)視區(qū)域?qū)ο蟆⒄{(diào)節(jié)攝像機鏡頭改變監(jiān)視范圍和觀察效果、以及對指定的其他現(xiàn)場設(shè)備開關(guān)進行控制操作等。

　　多畫面監(jiān)視、輪巡

　　系統(tǒng)具有在同一客戶端上同時監(jiān)視4路、8路或者16路圖像的功能，用戶點擊某一路圖像時可放大實時監(jiān)控。用戶可將監(jiān)控現(xiàn)場在特定的時間間隔內(nèi)按順序輪流切換，也可以在一個圖像框內(nèi)輪巡全部的圖像畫面，畫面切換間隔時間可靈活設(shè)置、調(diào)節(jié)。

　　其它功能

　　· 系統(tǒng)控制權(quán)限管理機制完善，可以給不同級別的用戶分配相應(yīng)的控制權(quán)限。

　　· 系統(tǒng)采用分布式存儲管理技術(shù)，實現(xiàn)存儲的層次化、網(wǎng)絡(luò)化，具有計劃、聯(lián)動、手動等多種錄像方式，錄像檢索和回放方便快捷，可實現(xiàn)計劃、水位過高自動錄像、手動錄像、存儲管理以及回放。

　　· 在系統(tǒng)實時監(jiān)控時，對于重點可疑情況可及時進行抓圖。用戶可以在監(jiān)控的同時，將一些重點情況保存。

　　· 提供安全完善的用戶帳號密碼管理功能和嚴格的控制權(quán)限分級制度。只有經(jīng)過授權(quán)、擁有帳號密碼的用戶才能瀏覽或控制攝像機。

　　· 系統(tǒng)采用嚴格的操作密碼保護機制，現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備-視頻服務(wù)器有用戶級密碼保護。維護人員如需修改設(shè)備設(shè)置，必須輸入授權(quán)的用戶名和密碼。

　　· 采用系統(tǒng)訪問認證機制，用戶進入遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)必須事先進行輸入用戶名和密碼注冊，系統(tǒng)管理員根據(jù)用戶授予相應(yīng)的權(quán)限監(jiān)視和控制權(quán)限，同一時刻只允許同一用戶登錄一次。

　　· 用戶可遠程登錄中心管理服務(wù)器，集中管理系統(tǒng)內(nèi)各種設(shè)備和資源。

　　· 支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持動態(tài)IP，前端設(shè)備可支持撥號接入網(wǎng)絡(luò)，支持3G無線網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)支持視頻監(jiān)控點擴展功能。

　　系統(tǒng)組網(wǎng)方式

　　對于庫區(qū)攝像點與3G服務(wù)器信號之間的傳輸距離不遠，系統(tǒng)采用銅質(zhì)電纜進行傳輸，而對于庫區(qū)與調(diào)度中心以及分中心之間主要利用電信運營商的3G無線通訊網(wǎng)絡(luò)平臺進行信號的傳輸，包括圖像、控制以及高水位報警信號等。

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