1建設(shè)背景

近年來隨著“智慧城市”的建設(shè)，各地都把“智慧城市”視為轉(zhuǎn)變政府職能、提高服務(wù)管理水平、破解城市發(fā)展難題的重要手段。水務(wù)的信息化監(jiān)測和智慧化管理無疑是“智慧城市”建設(shè)當(dāng)中的重要一環(huán)，目前多個城市已經(jīng)開展智慧水務(wù)建設(shè)項(xiàng)目。智慧水務(wù)將傳統(tǒng)水利與現(xiàn)代信息化技術(shù)高度融合，利用現(xiàn)代傳感技術(shù)對水利、水文、環(huán)保、氣象等數(shù)據(jù)進(jìn)行全面實(shí)時監(jiān)測并分析。

問道信息化磁翻柱液位計(jì)通過對水情、水質(zhì)、閘壩等在錢監(jiān)測設(shè)備實(shí)時感知水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，通過數(shù)據(jù)采集儀、傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至控制中心，并采用可視化的方式有機(jī)整合水務(wù)管理部門與供排水設(shè)施，基于實(shí)時感知數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。流域信息化監(jiān)測管理總體設(shè)計(jì)緊緊圍繞“監(jiān)測立體化、決策科學(xué)化、管理協(xié)同化、服務(wù)主動化、控制自動化”的戰(zhàn)略目標(biāo)，堅(jiān)持“民生優(yōu)先、人水和諧”的治水理念，深入分析河道流域治理實(shí)際需求。本文以中國電建集團(tuán)參與投資、建設(shè)的鄭州市賈魯坷綜合治理工程PPP項(xiàng)目為例，提出問道信息化磁翻柱液位計(jì)建設(shè)總體框架，為以后類似河道綜合治理項(xiàng)目提供借鑒與參考。

2系統(tǒng)架構(gòu)

2.1管理平臺架構(gòu)

管理平臺擬建立1個管理中心和5個分區(qū)管理中心。何道視頻信息就近接人分區(qū)管理中心進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，閘壩控制信息通過專網(wǎng)上傳至調(diào)度中心。水質(zhì)監(jiān)測、水位、流量監(jiān)測等信息可通過專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)或者元錢方式直接上傳至調(diào)度中心。在調(diào)度中心利用管理平臺實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存儲、備份以及計(jì)算分析。配置大屏顯示與會商系統(tǒng)以及工作站，供值班人員日常監(jiān)視管理。信息化磁翻柱液位計(jì)總體架構(gòu)見圖1。

2.2邏輯架構(gòu)

整個信息化磁翻柱液位計(jì)由采集層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、支撐層、應(yīng)用層和用戶層組成，整體應(yīng)用架構(gòu)見圖2。

其中采集層包括視頻監(jiān)控、水質(zhì)監(jiān)測、水位與流量監(jiān)測以及閘壩自動化監(jiān)控等數(shù)據(jù)采集與控制的設(shè)備F網(wǎng)絡(luò)層包括光纖專網(wǎng)、水利專網(wǎng)、有線寬帶、無線3G/4G網(wǎng)絡(luò)z數(shù)據(jù)層包括從各監(jiān)測站直接獲取的實(shí)時數(shù)據(jù)、由人工錄入的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及空間數(shù)據(jù)等。支撐層為應(yīng)用層提供支撐平臺，應(yīng)用層通過統(tǒng)一的業(yè)務(wù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對水量水質(zhì)監(jiān)測、水量調(diào)度、基礎(chǔ)地圖訪問等專題服務(wù)之間的相互調(diào)用；用戶層面向運(yùn)營單位、水務(wù)管理部門和社會公眾，提供包括內(nèi)部生產(chǎn)管理、Web門戶、移動APP和微信公眾號等不同的訪問人口。

2.3系統(tǒng)集成

問道信息化磁翻柱液位計(jì)集成是運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)將分布在各個現(xiàn)場站采集的信息以及外部單位的數(shù)據(jù)集成到調(diào)度中心，并實(shí)現(xiàn)各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的集成，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)互通和數(shù)據(jù)資源共享，打造一體化的信息化磁翻柱液位計(jì)。

3功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

河道信息化磁翻柱液位計(jì)主要建設(shè)內(nèi)容包括水雨情監(jiān)測系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、閘壩監(jiān)控系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)、調(diào)度與應(yīng)急指揮中心、管理應(yīng)用平臺、安全系統(tǒng)建設(shè)等內(nèi)容。

3.1水雨鋪監(jiān)測系統(tǒng)

3.1.1監(jiān)測目標(biāo)

水雨情監(jiān)測主要對問道關(guān)鍵斷面、關(guān)鍵位置的水位與流量進(jìn)行監(jiān)測，并實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動化采集、顯示與遠(yuǎn)傳，方便管理人員掌握河道實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，為運(yùn)行調(diào)度提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.1.2布點(diǎn)原則

在攔水壩、涵閘上下游、人工開挖湖泊濕地等部位設(shè)置水位監(jiān)測設(shè)備，在重要支流匯入口處布設(shè)流量計(jì)。

3.2水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)

3.2.1監(jiān)測目標(biāo)

通過建設(shè)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)可實(shí)時監(jiān)測重要站點(diǎn)的pH值、化學(xué)需氧量（COD）、懸浮物（SS）、總氮(TN）、氮氧（NH,-N）、總磷（TP）等指標(biāo)，分析各河道段商出水水質(zhì)是否低于同道進(jìn)水水質(zhì)。系統(tǒng)能夠自動、準(zhǔn)確、及時地獲得并傳輸水質(zhì)數(shù)據(jù)，能對獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和評價(jià)，提出分析、評價(jià)結(jié)果，為預(yù)防和及時發(fā)現(xiàn)污染事故提供輔助決策功能，見圖3。

3.2.2監(jiān)測內(nèi)容

儀表分析單元由多參數(shù)分析儀、氮氧分析儀、高鍾酸鹽分析儀、總磷分析儀等組成，采水／配水／預(yù)處理單元將水樣采集、處理后供各分析儀表使用：系統(tǒng)泵間及輔助設(shè)備由PLC控制系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行控制z各儀表數(shù)據(jù)經(jīng)RS232/RS485接口由工控機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集和處理，視頻動環(huán)數(shù)據(jù)通過各自設(shè)備主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，zui后，所有系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過有錢或無線兩種方式傳輸至調(diào)度中心。

3.2.3布點(diǎn)原則

該項(xiàng)目在具體布設(shè)水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)時參考以下原則z監(jiān)測斷面在總體和宏觀上能反映水系或所在區(qū)域的水環(huán)境質(zhì)量狀況z根據(jù)流域規(guī)劃和重點(diǎn)目標(biāo)確定監(jiān)測斷面F在河道兩側(cè)的排水涵閘附近區(qū)域；在河道經(jīng)過的湖泊區(qū)域；在干支流交匯處。

3.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)

3.3.1監(jiān)測任務(wù)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)將對建設(shè)何段的涵閘、閘門啟閉機(jī)房、攔水壩及閘門水位標(biāo)尺、問道拐彎處、河道周界、河道重要斷面、河道水質(zhì)監(jiān)測站以及湖泊濕地的情況進(jìn)行全方位的監(jiān)視和管理，使河道運(yùn)行情況能夠得到有效監(jiān)控。

3.3.2功能實(shí)現(xiàn)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)建成后將實(shí)現(xiàn)監(jiān)測點(diǎn)位遠(yuǎn)程圖像傳輸、錄像顯示、遠(yuǎn)程控制、視頻動態(tài)檢測、視頻智能分析、錄像檢索及回放等功能，通過在分區(qū)管理中心或指揮調(diào)度中心的實(shí)時監(jiān)控可全方位掌握河道動態(tài)信息。

3.4閘壩監(jiān)控系統(tǒng)

3.4.1控制目標(biāo)

河道沿線閘壩較多，涉及范圍廣，為實(shí)現(xiàn)信息化監(jiān)測管理站的要求，各閘壩先期建設(shè)現(xiàn)地控制系統(tǒng)，完成現(xiàn)地分散的自動化控制，然后通過自建光纜及電信運(yùn)營商的公共電信網(wǎng)絡(luò)將各閘壩、調(diào)度與應(yīng)急指揮中心互聯(lián)，形成專用的控制網(wǎng)絡(luò)，完成調(diào)度與應(yīng)急指揮中心以及各分區(qū)管理中心對各閘壩的集中控制與調(diào)度。

3.4.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

閘壩監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上的每個節(jié)點(diǎn)設(shè)備均有自己特定的功能，實(shí)現(xiàn)功能的分布，保證某一設(shè)備故障只影響局部的功能，又便于今后功能的擴(kuò)充。調(diào)度與應(yīng)急指揮中心平臺軟件應(yīng)采用C/S和BIS相結(jié)合構(gòu)架，設(shè)置容錯的1/0采集服務(wù)器、操作員工作站，I/0采集服務(wù)器直接讀取監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上所有現(xiàn)地控制設(shè)備現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)采集的實(shí)時性和一致性，管控平臺的業(yè)務(wù)應(yīng)用均取自于該容錯服務(wù)器的數(shù)據(jù)源，保證數(shù)據(jù)的一致性和weiyi性。

系統(tǒng)按控制層次分成“中心集控”“分區(qū)管理級”“現(xiàn)地級”三級，各級之間相互閉鎖。系統(tǒng)的經(jīng)常運(yùn)行模式采用“中心集控”模式，當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)異常時，采用“分區(qū)管理級”單站控制模式。“現(xiàn)地級”作為調(diào)試以及應(yīng)急使用。

3.5公共廣播系統(tǒng)

3,5.1建設(shè)目標(biāo)

公共廣播將對河道沿岸人員聚集區(qū)、閘壩等重要設(shè)備區(qū)域提供業(yè)務(wù)信息覆蓋、突發(fā)事故的緊急廣播功能。對危險(xiǎn)情況發(fā)布警示信息，避免發(fā)生涉水等意外事故。

3.5.2功能設(shè)計(jì)

河道公共廣播服務(wù)區(qū)范圍包括問道沿河兩岸人員聚集區(qū)、易涉水區(qū)等區(qū)域，主要功能包括2公共廣播、定時播放、分區(qū)控制、可視對講、緊急呼叫、報(bào)警聯(lián)動等，一旦調(diào)度與應(yīng)急指揮中心接到緊急情況信號后，直接傳給廣播終端，觸發(fā)廣播系統(tǒng)立即切入緊急廣播狀態(tài)。

3.5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

公共廣播系統(tǒng)主要由廣播系統(tǒng)管理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)編碼器、音源設(shè)備、相關(guān)系統(tǒng)接口組成。系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)化架構(gòu)，從調(diào)度與應(yīng)急指揮中心、分區(qū)管理中心到其他各個解碼終端均通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)字傳輸。

3.6調(diào)度與應(yīng)急指揮中心

3.6.1建設(shè)任務(wù)

調(diào)度與應(yīng)急指揮中心是整個信息化監(jiān)測管理的核心，為工程建成后運(yùn)營單位的日常監(jiān)控、管理、調(diào)度以及應(yīng)急會商提供基礎(chǔ)，并通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與分區(qū)管理中心互聯(lián)互通。調(diào)度與應(yīng)急指揮中心建設(shè)包括大屏顯示系統(tǒng)、會商系統(tǒng)、機(jī)房、應(yīng)急指揮設(shè)備。

3.6.2建設(shè)內(nèi)容

大屏顯示系統(tǒng)在視頻信息監(jiān)控、信息發(fā)布及處理中的直觀性、靈活性、可擴(kuò)充性、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)適用性等優(yōu)勢受到用戶的肯定和重視。其中，用戶控制系統(tǒng)中眾多的子系統(tǒng)，包括視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、視頻會議子系統(tǒng)等專業(yè)系統(tǒng)，都將集中接入到控制室中并要求顯示在大屏幕上指定區(qū)域，再分別由各個專業(yè)的人員獨(dú)立控制該應(yīng)用區(qū)域的內(nèi)容顯示。

會商中心通過視頻會議系統(tǒng)與各分區(qū)管理中心、水利部門及事件現(xiàn)場進(jìn)行雙向音視頻通信，實(shí)現(xiàn)視頻會商和視頻指揮。

應(yīng)急指揮設(shè)備主要應(yīng)用在搶險(xiǎn)應(yīng)急指揮現(xiàn)場，包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與攝像、通信傳輸、綜合應(yīng)用等功能。

3.7管理應(yīng)用平臺

何道信息化監(jiān)測管理應(yīng)用平臺是項(xiàng)目建設(shè)重點(diǎn)，主要由以下幾個部分組成：綜合管理、河道監(jiān)測、防洪調(diào)度、配水調(diào)度、生產(chǎn)運(yùn)維、污染源監(jiān)測以及應(yīng)急指揮，這幾個系統(tǒng)所含信息可以根據(jù)不同用戶提供不同訪問權(quán)限。

3.8安全系統(tǒng)建設(shè)

安全系統(tǒng)主要結(jié)合各業(yè)務(wù)系統(tǒng)、軟硬件環(huán)境及通信網(wǎng)絡(luò)，保障信息系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全運(yùn)行。其安全性主要從系統(tǒng)安全、網(wǎng)絡(luò)安全、應(yīng)用安全、管理安全等方面實(shí)現(xiàn)。根據(jù)信息安全三級等級保護(hù)要求，結(jié)合安全需求，將中心站劃分為外聯(lián)區(qū)、核心區(qū)、存儲與服務(wù)器區(qū)、內(nèi)網(wǎng)辦公區(qū)和管理區(qū)，在不同區(qū)域邊界處實(shí)施安全加固，根據(jù)對信息化磁翻柱液位計(jì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，進(jìn)行各安全區(qū)域的防護(hù)部署。

4結(jié)語

鄭州市賈魯柯綜合治理工程河道信息化磁翻柱液位計(jì)是落實(shí)智慧鄭州、實(shí)施智慧水務(wù)流域統(tǒng)籌管理的重要管理平臺，是建設(shè)貫徹科學(xué)發(fā)展觀和可持續(xù)發(fā)展觀，能整體提升詞道水務(wù)管理自動化與智能化管理水平，實(shí)現(xiàn)河遭流域信息資源共享與交互，使河道水務(wù)管理信息化建設(shè)在全國水利行業(yè)達(dá)到領(lǐng)先水平．

河道綜合治理工程信息化磁翻柱液位計(jì)，將有效提高河道水資源、水環(huán)境、水安全管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化水平，對保障擁道沿岸的水安全、水環(huán)境狀況以及水資源的可持續(xù)利用和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展有著重大意義；對建設(shè)生態(tài)文明城市、實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的水資源管理、緩解水資源供需矛盾、促進(jìn)水資源有效利用、實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置具有重要意義。