大型水库监控系统的应用研究

黄 艳

(铁岭市南城子水库管理局，辽宁 铁岭 112304)

大型水库监控系统的应用研究

黄 艳

(铁岭市南城子水库管理局，辽宁 铁岭 112304)

文章主要阐述了利用现代自动化技术搭建完善的水库监控系统，通过前端监测监控终端和后端监控中心与管理平台软件系统两大模块，实现对水库库区进行全天候、多方位监控以及突发事件的预警与应急，有效地解决了水库特别是大型水库监控难、管理难的问题，为管理人员提供工作参考和技术支撑。

水库监控；自动化；监控平台；突发事件预警

1 建设内容

大型水库监控系统主要由前端监测监控终端和后端监控中心与管理平台软件系统两大模块组成，结构拓扑图如图1所示。所有前端基站的远程控制以及前端基站的监控图像、报警信息、管理信息、GIS信息、输出展示等均经由无线传输网络在监控中心处理完成[1]。监控中心与管理平台软件系统是整个智能监控的核心部分，通过既定算法完成数据处理，最终发布预警和应急指挥指令。

图1 水库大型监控系统

2 监测监控终端

前端智能监测基站主要由以下几个部分组成：①系统设备；②供电系统；③防盗系统；④防雷接地系统；⑤传输系统。各个系统相互协作，保证前端监控终端的准确性和可靠性。

2.1 系统设备

前端监测监控终端主要依靠前端智能监测基站完成信息收集工作，由红外热像仪数字机、高清装置、高精度云台、ARM处理器、基站控制板、道仪防雷器等设备构成，实现监控系统前端监测图像采集、红外热成像智能识别并自动报警和可疑热源自动数据采集等功能。

2.2 供电系统

对于基站周边有市电或者要求利用市电时，由于基站设备大部分为直流电源设备，电压的不稳定容易造成基站设备损坏，需利用稳压电源设备保护基站设备的用电安全。对于没有农市电或者电路敷设困难的特殊场景，建议采用太阳能发电系统，根据前端所有设备的供电要求配置太阳能发电系统。

2.3 防盗系统

由于系统前端基站基本上处于人工监视范围之外，防盗设计显的尤为重要，常见的防盗方式可以分为三种，可以结合基站所处现场情况、环境条件、防范级别、成本费用等方面选用合理的防盗方式。

(1)GPS设备定位防盗。这种防盗方式成本高，防盗效果好[2]。能够24 h检测设备所在位置。当设备非法移动后，改变其原有的经纬度GPS防盗系统将通过短信或互联网终端发送警报信息，并实时传输其所在位置，续航时间达数小时，利于设备追踪。

(2)隐蔽监控防盗。这种防盗方式是在前端基站隐蔽处安装摄像头实时监控基站的运行情况和周边环境，是利用率最高的防盗方式。

(3)异形防盗螺丝防盗。将前端基站用异形落实安装固定，利用“逆向锁定”方式防盗。此防盗方式实施方便，成本低。

2.4 防雷接地系统

前端基站多处于野外露天，且相对位置比较高，所以防雷措施是基站安全的重要一环，主要包括基站立杆防雷、电源防雷以及信号防雷。防雷设备包括避雷针、避雷带、引下线、接地极以及内部设备防雷器等[3]。

2.5 传输系统

根据前端基站与监控中心的距离以及所需带宽选择不同的天线和5.8 G无线网桥，分别如表1和表2所示。

表1 天线选择类型表

表2 5.8 G无线网桥类型表

3 监控中心与管理平台软件系统

后端监控中心由联网监控管理软件、系统管理平台、控制平台、支撑软件的硬件服务器、监控管理PC机、报警相关的软硬件、显示系统及相关控制器、控制台，以及综合布线等构成。系统能够实现工作人员日常对前端的远程集中监测，并通过数字传输网络对库区监测的数据进行采集、分析、定位、自动报警、指挥调度等功能。

水库管理平台既是数据接收平台，又是业务系统的运行平台，此外，还是与外界信息交换平台。系统界面如图2所示，主要功能模块有GIS显示模块、在线实时监控模块、基站信息管理模块、事故预警模块、历史记录管理模块、日志管理模块、系统用户管理模块、监控系统移动端模块。

图2 水库监控系统平台界面

3.1 GIS显示模块

以水库管理区域为底图，显示前端各基站的地理位置、监控范围、运行情况等信息，通过鼠标点击可以查询每个基站的详细信息。

3.2 在线实时监控模块

在前端基站列表中，可以选择显示各类基站的实时信息。其中，通过调整基站监控的方式、角度以及变焦设置，可以获取到基站防盗隐蔽摄像头的监控图像。

3.3 基站信息管理模块

主要负责对前端基站信息以及安装场地信息进行管理。

3.4 事故预警模块

通过前端基站设备包括高清摄像机、热成像摄像机，可以捕获非法闯入水库管理区的人员、车辆、船只、火源热点等影像，并实现定位追踪(如图3所示)，再以系统弹出窗口、GIS地图图标爆闪和短信息等形式通知一级管理员。在一级管理员最终确认的情况下，方可下放权限，系统自动以上述方式通知相关责任人。

3.5 历史记录管理模块

主要负责对各前端基站的监控数据进行编码和存储，同时可以按照前端基站的编号、时间段等条件查询历史影像信息。

3.6 日志管理模块

主要包括对系统信息管理日志、前端基站管理信息日志、预警报警信息日志、参数设置日志的存储与管理[4]。

3.7 系统用户管理模块

各部门、各级别管理人员可以通过网络对系统进行访问，登陆后对相关数据进行查询管理。其中，系统一级管理员可以根据业务需求对其他级别管理员分配访问和管理权限[5]。

图3 四种事故预警情景

3.8 监控系统移动端模块

通过智能手机APP应用，用户可以根据等级权限随时访问系统平台数据并实时监控图像。同时，一旦系统平台事故预警模块被触发，移动端模块将发出警报，及时提示用户注意。在用户许可的情况下，可以将手机所在位置实时传输到系统平台，并在GIS显示模块中显示，为应急处置提供方便。

4 结 语

大型水库监控系统以相关监控硬件设备为终端，以无线传输为纽带，以软件平台为载体，通过整合实时监控数据这一性能，打破了人工巡库费时费力的传统模式，满足了水库管理部门对库区全天侯监控的要求。自动监控及自动报警功能也解决了突发应急事件发现难、取证难的问题。与此同时，监控系统可以作为一个监控节点，经局域网或广域网将实时监控数据同步至省、市、县区公安或其他监管部门，能够有效地针对突发事件做到“第一时间发现，第一时间解决”，从而保障水库正常运行以及国有资产的安全。

[1] 戴波, 陈波. 基于混沌的大坝监测序列小波 RBF 神经网络预测模型[J]. 水利水电技术, 2016, 47(2): 80-85.

[2] 梁朝博, 刘润华, 张德勇. 基于Attiny13的投影仪防盗器设计[J]. 电子设计工程, 2009, 17(6): 47-48.

[3] 杨静. 浅谈无线通信防雷接地[J]. 中国新通信, 2012, 14(7): 59-61.

[4] 赵小敏, 侯强, 陈庆章. 系统日志的安全管理方案与分析处理策略[J]. 计算机工程与科学, 2003,25(3)：44-47.

[5] 张洪伟. 峡山水库方家屯泵站集中监控系统的设计与实施[J]. 南方农机, 2016, 47(7): 61-62.

Research on application of large reservoir monitoring system

HUANG Yan

(TielingChengnanziReservoirAuthority,Tieling112304,China)

This paper mainly discussed the use of modern automation technology to build a thorough reservoir monitoring system. The system consisted two modules, front-end monitoring terminal and back-end monitoring center and management platform software system. In this way, the reservoir area was monitored for all-weather and multi-direction, and emergency warning and response was realized. The problems of difficulties in monitoring and management were solved effectively, especially for large reservoir. The work reference and technical support can be both provided for management staff.Key words:

reservoir monitoring; automation; monitoring platform; emergency warning

TP227；TV62

A

2096-0506(2017)11-0044-05

黄 艳(1970-)，女，辽宁铁岭人，工程师，主要从事水文与水资源研究工作。E-mail:876458981@qq.com。