長江宜都水文分局遠程在線水文監測平臺概述

姚大中 王琴

摘要：長江水利委員會水文局荊江水文水資源勘測局宜都分局以高壩洲水文站全部水文要素在線監測為基礎，建設了遠程在線水文監測平臺。介紹了宜都分局遠程在線水文監測平臺的初期實踐運用情況。監測平臺的改進與升級增加了視頻監控模塊、數據傳輸存儲模塊、數據分析模塊、預警模塊、工況監控模塊、安全監控模塊和系統展示模塊等，提高了測站管理的工作效率。可為水文監測精細化管理及長江“智慧水文”發展奠定基礎。

關鍵詞：在線監測;智慧水文;宜都水文分局

中圖法分類號：P335

文獻標志碼：A

DOI：10.15974/j .cnki.slsdkb.2019.08.015

2005年，長江水利委員會水文局（以下簡稱“長江委水文局”）在國內率先實現了118個中央報汛站自動報汛;2007年長江委水文局啟動方式方法創新，工作歷時3a，取得了豐碩成果;2016年，長江委水文局發布了關于推進“四個水文”的實施意見，提出了推進“社會水文”、構建“綠色水文”、發展“智慧水文”、實現“和諧水文”的目標[1-2]。長江委水文局荊江水文水資源勘測局（以下簡稱“荊江局”）圍繞“四個水文”的戰略布局.推動了一系列工作，其中宜都分局遠程在線水文監測平臺升級建設，是荊江局發展“智慧水文”的重要基礎[3-4]。

1 在線監測的目標與條件

1.1 在線監測目標

2016年水利部印發深化水文監測改革指導意見，意見中指出：要大力推進流量、泥沙等監測自動化，積極推動巡測工作;要充分應用空間技術、云計算、移動互聯、大數據、物聯網等高新技術，加快實現水文監測自動化和信息化。在線監測依托各水文要素測量、記錄、傳輸、存儲的自動化，為“駐巡結合，巡測優先，測報自動，應急補充”的水文測驗改革奠定基礎。

1.2 現有條件

荊江局宜都分局位于湖北省宜昌市宜都市，管轄范圍內有2個水文站、7個水位站，分布在長陽縣、宜都市、枝江市、松滋市4個縣市內，其中有5個中央報汛站和1個流域報汛站（見圖1）。水文測驗項目包括水位、流量、泥沙、降水量、蒸發量、水溫。

宜都分局高壩洲水文站（以下簡稱“高壩洲站”）現有的水位、流量、降水量、蒸發量、水溫等測驗項目均已實現在線監測。其中，最重要的一個環節流量在線監測已隨著H-ADCP的成功應用獲得突破。其余各水位站的水位、降水量監測均已實現自記。因此，宜都分局具有良好的在線監測基礎。

2 遠程在線水文監測平臺初期實踐

宜都分局遠程在線水文監測平臺（以下簡稱為“監測平臺”）于2013年開始應用，主要用于高壩洲站各水文要素的在線監測、資料遠程傳輸和視頻遠程監控等工作（見圖2，3）。

監測平臺由前端系統和后端系統兩部分組成。前端系統（水文測站）主要由水文要素傳感器、固態存儲器、報汛控制器、數據庫服務器、視頻服務器、監控攝像頭、存儲系統、視頻解碼器、電源系統等單元構成。后端系統（宜都水文分局）主要由監控平臺、電視墻、操作電腦和電源系統等構成。系統以SDH專線為依托，基于IP網絡構建。

目前，在宜都分局監控室內可通過登陸高壩洲站服務器，遠程查看H-ADCP運行狀態、蒸發量、水溫數據，實現遠程在線監測;可借助遠程桌面將數據庫拷貝回本地計算機，實現資料遠程傳輸;多個攝像頭可供遠程監控站房內外安全狀態。

宜都分局現有監測平臺可完成高壩洲站的在線監測，但也存在一些問題：監測平臺未能有效將全部終端數據整合到一個數據庫內;監測平臺僅完成了一個測站的在線監測功能;監測平臺使用不便、無預警功能等。

在流量在線監測方面，受上游水庫頻繁調蓄影響，原有的H-ADCP僅有半年時間能實現流量在線監測，與纜道流速儀法切換銜接仍然較為麻煩。2017年，高壩洲站完成H-ADCP新平臺的建設，并于2018年6月完成H-ADCP的比測投產工作，大部分水位級情況下均可實現流量在線監測，少部分枯水流量在線監測擬考慮用電波流速儀法作為補充監測手段。另外，H-ADCP與壓力式水位自記儀的水位比測結果已應用于《水文巡測規范》的修訂。H-ADCP新平臺的建設完成和H-ADCP的比測投產，為宜都分局遠程在線監測平臺的改進與升級奠定了基礎。

鑒于防洪工作的重要性，隨著最嚴格水資源管理的實施以及河湖長制的全面推進，社會各界都對水情信息時效性和準確性提出了更高要求，需要監測平臺優化升級，更高效地提供水文要素監測數據。互聯網技術的進步、服務器及終端傳感器等硬件性能的提升則為監測平臺升級提供了軟硬件基礎。

3 遠程在線水文監測平臺的改進與升級

監測平臺的改進與升級將結合現有的互聯網技術，采用B/S結構，使宜都分局管理人員無論身處何處都可訪問監測平臺。升級后的監測平臺將宜都分局2個水文站、7個水位站的各終端信息全部納入數據庫中（見圖4）。

3.1 增加功能

（1）視頻監控模塊。在每個測站水尺附近增加攝像頭和配套的供電、視頻照片傳輸設備，用于遠程觀測水位，隨時可檢查水位自記儀數據是否正確。

（2）數據傳輸存儲模塊。整合所有測站水雨情信息到監測平臺數據庫。監測平臺將定時自動下載水情分中心各遙測終端水位、降水量、H-ADCP、水溫、蒸發量等數據。

（3）數據分析模塊。監測平臺將收集到的各遙測終端水雨情信息形成列表、過程線圖或柱狀圖，實現上下游對照、鄰近站對照、單站水位一流量對照等，并進行實時顯示，供宜都分局管理人員檢查判斷遙測終端是否正常運行。

（3）預警模塊。分局管理人員可根據每站的水雨情特征，對水位、降水量、流量、蒸發量、水溫等項目按月單獨設置變率閾值、極值閾值。監測平臺將收集到的數據進行實時與閾值比對，超出閾值時推送提示信息到指定的多個手機號。

（4）工況監控模塊。監測平臺增加儀器工況監測功能，當各遙測設備電壓等參數低于設定閾值時，推送提示信息到指定的多個手機號。

（5）安全監控模塊。在巡測車輛、水文測船上安裝定位儀，定位儀將車輛船舶的定位信息實時發送到監測平臺，通過監測平臺可實時查看到車輛船舶的動態定位，實現對車輛船舶安全管理和精細化管理。

（6）系統展示模塊。增加對外展示功能，通過大屏動態展現分局簡介、測站簡介、水雨情信息、過程圖等信息，且向全社會公開。

此外，擬開發遠程在線水文監測平臺手機APP，測驗人員不依賴計算機也可隨時隨地訪問監測平臺，使用手機也可完成相關查詢工作。

3.2 與現有系統的關系

長江委水文局正在大力推動“互聯網+水文測驗”的水文監測APP建設，推進各水文要素原始數據入庫、校核的網上作業流程，實現全部原始觀測數據（包括人工觀測數據、作業流程）的電子化。宜都分局的監測平臺側重于日常過程數據的輔助分析、對儀器設備工況實時監控和對車輛船舶的動態安全監控等方面，可與水文監測APP形成有效互補。

3.3 預期效果

監測平臺優化升級后，分局測驗人員將不再局限于只在監控室才能查看水雨情信息和儀器運行狀態。實時監控各遙測終端的運行狀態，可大幅度降低巡測強度。整合多渠道遙測終端數據，可使原始數據的交換更高效準確，提高水文要素觀測數據的時效性。同時，通過查看水文要素觀測數據的列表和過程圖，可分析儀器的運行狀態。

4 結語

監測平臺的優化升級，需要水文測驗人員與軟件開發人員共同合作，才能貼近測站生產需要，促進測站工作效率的有效提高。監測平臺優化升級是荊江局“智慧水文”構建的一項基礎工作，需要集合全局多個部門力量配合進行。

隨著AI技術的不斷發展和普及，監測平臺的再次升級方向將包括與上下游水文站、水利工程調度數據的聯動，提升監測平臺預警預報功能、自動數據整理整編功能等，以期進一步釋放人力，提升工作效率。

參考文獻：

[1]王俊.長江水文發展與思考[J].中國水利，2017 （19）：7-10.

[2] 許弟兵，“智慧水文”構建初探[J].中國水利，2017（19）：15-18.

[3] 長江水利委員會水文局荊江水文水資源勘測局，水文荊江局推進“四個水文”的初步實施方案[R].荊州：長江水利委員會水文局荊江水文水資源勘測局，2018.

[4] SL195-2015水文巡測規范[S].