水文智慧平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、    水文智慧平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    曾瑞 龔朝海 曹貫中 陳佳偉摘要：基于水文信息的各項(xiàng)工作職能，在充分整合業(yè)務(wù)和測(cè)站資源的基礎(chǔ)上，借助物聯(lián)網(wǎng)、spring boot 微服務(wù)、前端vue開(kāi)發(fā)框架、谷歌地圖api等技術(shù)，建立起一套以業(yè)務(wù)為主線、管理為主體、宣傳服務(wù)為驅(qū)動(dòng)，集水雨沙情、人員分工、資料整編、黨建廉建、安全生產(chǎn)、儀器管理為一體的綜合信息化管理智慧平臺(tái)，并將該平臺(tái)作為實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理的主要技術(shù)手段，初步形成平臺(tái)整合、數(shù)據(jù)協(xié)同的布局，對(duì)測(cè)站精細(xì)化管理、水利信息化建設(shè)具有積極的推動(dòng)意義。關(guān)鍵詞： 智慧平臺(tái);水文信息;物聯(lián)網(wǎng);大數(shù)據(jù);精細(xì)化管理中圖法分類(lèi)

2、號(hào)：p33文獻(xiàn)標(biāo)志碼：adoi：10.15974/ki.slsdkb.2021.04.014：1006 - 0081（2021）04 - 0079 - 041 研究背景水文是信息密集的基礎(chǔ)行業(yè)。水文信息既是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會(huì)發(fā)展中一切水事活動(dòng)決策的依據(jù)，也是水文行業(yè)服務(wù)于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、生態(tài)和國(guó)防等領(lǐng)域的主體信息產(chǎn)品。一方面，信息化工程是水利改革發(fā)展總基調(diào)中的一項(xiàng)重要短板，隨著水文測(cè)報(bào)新技術(shù)應(yīng)用水平的提升，水利信息感知網(wǎng)的進(jìn)一步完善以及長(zhǎng)江流域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)水文信息服務(wù)能力的要求越來(lái)越高，智慧水文建設(shè)工作的要求越發(fā)迫切;另一方面，當(dāng)前的各類(lèi)水文信息平臺(tái)存在條塊分割的現(xiàn)象，各類(lèi)數(shù)據(jù)源形成信

3、息孤島、無(wú)法共享，以及各類(lèi)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、整合困難等，制約了信息共享與社會(huì)服務(wù)水平1-4。基于信息收集、數(shù)據(jù)整理與服務(wù)社會(huì)的各項(xiàng)工作職能，基層水文測(cè)驗(yàn)業(yè)務(wù)部門(mén)對(duì)規(guī)范化、精細(xì)化和信息化管理的需求日趨強(qiáng)烈。長(zhǎng)江委水文下游局南京分局在充分整合業(yè)務(wù)和測(cè)站資源的基礎(chǔ)上，形成了一套以數(shù)據(jù)為核心，集成業(yè)務(wù)管理的一體化信息化智慧平臺(tái)。2 主要技術(shù)與總體架構(gòu)長(zhǎng)江委水文下游局南京分局智慧平臺(tái)主要技術(shù)包括物聯(lián)網(wǎng)、spring boot 微服務(wù)、前端vue開(kāi)發(fā)框架、谷歌地圖api等5-9?？傮w架構(gòu)涵蓋：數(shù)據(jù)同步微服務(wù)，實(shí)時(shí)同步下游局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù);安裝gps定位傳輸模塊硬件，將船舶實(shí)時(shí)位置、航速、航向信息傳輸至數(shù)據(jù)同

4、步微服務(wù);數(shù)據(jù)分析微服務(wù)，通過(guò)匯總分析測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合算法，精確計(jì)算;用戶層web端，以先進(jìn)的vue前后端分離框架，結(jié)合主流圖表化組件，集成谷歌地圖api，調(diào)取數(shù)據(jù)分析微服務(wù)提供的計(jì)算結(jié)果，直觀展示信息，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。3 功能設(shè)計(jì)智慧平臺(tái)將轄區(qū)內(nèi)各類(lèi)水文河道信息借助物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)架構(gòu)進(jìn)行整合輸出，提供水文信息的匯聚、存儲(chǔ)、供給與服務(wù)，平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。目前設(shè)計(jì)模塊有：人員排班、實(shí)時(shí)汛情、站點(diǎn)概覽、船舶管理、儀器設(shè)備管理、黨建廉建、安全生產(chǎn)等。同時(shí)設(shè)置數(shù)據(jù)上傳及新聞上傳模板，支持用戶權(quán)限管理、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出、歷史查詢、統(tǒng)計(jì)分析等。通過(guò)賬號(hào)管理和授權(quán)管理等方式用來(lái)支撐平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)安全和信息安全

5、。平臺(tái)將整個(gè)分局轄區(qū)內(nèi)涵蓋江蘇、安徽兩省的共2個(gè)水文站，1個(gè)直管水位站，以及5個(gè)共建共管水位站在gis地圖集成，實(shí)現(xiàn)了分局一張圖;將實(shí)時(shí)水情、雨情、沙情集成展示，實(shí)現(xiàn)汛情一張圖;同時(shí)將測(cè)站管理中常用的儀器設(shè)備出入庫(kù)、人員排班安排、黨建廉建、安全生產(chǎn)及測(cè)站文化建設(shè)等項(xiàng)目整合在一起，實(shí)現(xiàn)測(cè)站全要素管理。各個(gè)模塊設(shè)計(jì)合理，項(xiàng)目劃分清晰，覆蓋面廣，分工明確，便于控制與落實(shí)，可作為分局實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理的有力載體（圖3）。4 平臺(tái)應(yīng)用與特性展示4.1 實(shí)時(shí)汛情展示實(shí)時(shí)汛情以水文勘測(cè)分局為單位，集中展示長(zhǎng)江下游干流水情。包含站點(diǎn)概況，長(zhǎng)江下游干流（安慶、大通、南京）水位過(guò)程線，滁河流域共建共管站水位過(guò)程線，大

6、通、南京流量過(guò)程線，大通、南京沙情過(guò)程線等。通過(guò)平臺(tái)展示各測(cè)站水、流、沙的變化，可以比較分析上下游水沙平衡情況，并根據(jù)水沙變化趨勢(shì)，分局或測(cè)站管理人員能夠及時(shí)準(zhǔn)確地增加流量、含沙量測(cè)次，掌握洪峰與沙峰變化情況，同時(shí)后臺(tái)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)生成各類(lèi)歷史極值、均值圖表，對(duì)水情報(bào)汛、防洪抗災(zāi)、資料整編起到積極作用。4.2 測(cè)站特性差異化動(dòng)畫(huà)展示長(zhǎng)江委水文下游局南京分局下轄南京水文實(shí)驗(yàn)站和大通水文站兩個(gè)水文站。2014年，南京水文實(shí)驗(yàn)站在線測(cè)流系統(tǒng)正式投產(chǎn)運(yùn)行（圖4），使長(zhǎng)江下游感潮河段流量的實(shí)時(shí)報(bào)汛和整編成為可能，滿足了長(zhǎng)江下游防洪減災(zāi)、水資源優(yōu)化配置的需要，為感潮河段以及易受各種水力因素影響河段的流量報(bào)汛及整

7、編提供一種科學(xué)、有效的方法。大通水文站2014年起開(kāi)始采用落差指數(shù)法進(jìn)行流量整編，且精度滿足規(guī)范要求，提高了大通水文站受感潮影響下流量的整編精度。智慧平臺(tái)通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示及單值化曲線實(shí)時(shí)更新對(duì)測(cè)站特性進(jìn)行直觀展示，提高了“一站一策”信息化管理水平。4.3 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)連續(xù)性預(yù)警提示智慧平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水情，并生成水位預(yù)警和指標(biāo)流速預(yù)警兩類(lèi)預(yù)警表。對(duì)應(yīng)站點(diǎn)水位值超過(guò)警戒水位時(shí)，通知水位告警;系統(tǒng)規(guī)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)未同步到水位數(shù)據(jù)，通知無(wú)數(shù)據(jù);主備用自記儀器記錄差值超過(guò)3 cm時(shí)通知差值告警。南京水文實(shí)驗(yàn)站在線測(cè)流系統(tǒng)中規(guī)定時(shí)長(zhǎng)內(nèi) 2個(gè)指標(biāo)流速有數(shù)據(jù)缺少時(shí)，通知數(shù)據(jù)缺失;系統(tǒng)固定時(shí)段未同步到數(shù)據(jù)時(shí)，通知無(wú)數(shù)據(jù)等，便于

8、管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)與排除問(wèn)題。4.4 基于物聯(lián)網(wǎng)的船舶動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)展示測(cè)船是水文測(cè)驗(yàn)工作中的重要工具，船舶管理模塊對(duì)所管轄的4艘水文測(cè)船進(jìn)行遠(yuǎn)程管控，為測(cè)船加裝gps傳輸模塊，掌握每條船舶的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。通過(guò)平臺(tái)界面可查看每艘測(cè)船在地圖上的動(dòng)態(tài)位置，開(kāi)展水文測(cè)驗(yàn)時(shí)，管理人員可以通過(guò)船舶當(dāng)前位置、航行距離、航向、航速、航行時(shí)間等掌握測(cè)驗(yàn)進(jìn)度，為測(cè)驗(yàn)任務(wù)和生產(chǎn)安全工作提供了更細(xì)致、更有力的保障。4.5 儀器設(shè)備出入庫(kù)動(dòng)態(tài)管理儀器設(shè)備模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)各類(lèi)測(cè)驗(yàn)設(shè)施設(shè)備的需求、配置、檢定、使用等各方面全過(guò)程的管控，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了儀器設(shè)備在線管理功能。該模塊對(duì)儀器進(jìn)出庫(kù)進(jìn)行登記，同時(shí)具有儀器的檢定及檢查時(shí)間提醒功能，確保儀

9、器在使用期內(nèi)發(fā)生變化實(shí)時(shí)更新、同步上報(bào)。做到備品備件調(diào)配科學(xué)、合理，設(shè)備狀態(tài)、存放地點(diǎn)、責(zé)任人員的管理規(guī)范有序，一目了然。5 結(jié) 語(yǔ)長(zhǎng)江委水文局下游局南京分局以測(cè)站信息化為依托，將平臺(tái)建設(shè)與管理作為實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理的一項(xiàng)重要技術(shù)手段。水文智慧平臺(tái)關(guān)注當(dāng)下測(cè)站管理中信息散亂、共享困難的痛點(diǎn)，抓住了分局各個(gè)測(cè)站實(shí)時(shí)汛情綜合實(shí)時(shí)展示、水文數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析的重點(diǎn)，增加了船舶動(dòng)態(tài)管理、測(cè)站特性差異化展示等亮點(diǎn)，整體提升水文測(cè)站的工作效率、信息化程度和管理決策水平，實(shí)現(xiàn)水文信息服務(wù)共享的功能。自2019年4月試運(yùn)行后，該平臺(tái)不僅服務(wù)于分局信息化、精細(xì)化管理，更是通過(guò)實(shí)時(shí)展示南京水文實(shí)驗(yàn)站在線測(cè)流系統(tǒng)水位、指

10、標(biāo)流速及流量數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)更新大通站水位-流量單值化曲線，動(dòng)態(tài)提醒水位超警等模塊，于汛期為地方政府決策提供服務(wù)。在智慧水文的整體規(guī)劃下，初步形成平臺(tái)整合、數(shù)據(jù)協(xié)同的布局，對(duì)測(cè)站精細(xì)化管理、水利信息化建設(shè)具有積極的推動(dòng)意義。同時(shí)保留了平臺(tái)二次開(kāi)發(fā)的接口，便于后續(xù)進(jìn)一步完善更新。但是平臺(tái)開(kāi)發(fā)及后期軟硬件運(yùn)行、升級(jí)、維護(hù)等需要測(cè)站投入較多的人力物力，外包開(kāi)發(fā)公司存在技術(shù)人員流動(dòng)頻繁等問(wèn)題，給平臺(tái)管理增加了難度，這也是類(lèi)似智慧平臺(tái)建設(shè)需要解決的共性問(wèn)題。參考文獻(xiàn)：1 陳春華，陳雅莉.基于共享服務(wù)中心的長(zhǎng)江水文信息服務(wù)模式構(gòu)想j.人民長(zhǎng)江，2020，51（增1）：258-261，268.2 陳春華，程海云，

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