農(nóng)村水電生態(tài)流量及下游安全監(jiān)管移動互聯(lián)云平臺的研究及設(shè)計(jì)

盧蔚瑤，張仁貢，徐楊花（.浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 33；.浙江禹貢信息科技有限公司，浙江 杭州 3006）

農(nóng)村水電生態(tài)流量及下游安全監(jiān)管移動互聯(lián)云平臺的研究及設(shè)計(jì)

盧蔚瑤1，張仁貢1，徐楊花2
（1.浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，浙江 杭州 311231；2.浙江禹貢信息科技有限公司，浙江 杭州 310016）

在分析農(nóng)村水電對河流生態(tài)環(huán)境影響及目前生態(tài)水電建設(shè)措施的基礎(chǔ)上，構(gòu)建水電站生態(tài)流量及下游安全監(jiān)管移動互聯(lián)云平臺，通過該平臺，監(jiān)管部門可對量大面廣的農(nóng)村水電站生態(tài)流量的下泄情況通過移動終端隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)控和管理，同時(shí)洪水期又可對電站下游的危險(xiǎn)點(diǎn)及時(shí)進(jìn)行監(jiān)視和報(bào)警，避免安全事故的發(fā)生。該平臺的研究及實(shí)際應(yīng)用對水利信息化建設(shè)和“智慧水利”建設(shè)具有實(shí)際意義。

水電站；生態(tài)流量；安全監(jiān)管；移動互聯(lián)；云技術(shù)

1　引言

浙江省是水電資源較為豐富的省份，而農(nóng)村水電是浙江省水利事業(yè)的重要組成部分。近年來，浙江著力實(shí)施中央水電新農(nóng)村電氣化縣建設(shè)、水電增效擴(kuò)容更新改造工程和省級“千站改造惠農(nóng)保安工程”［1-2］，取得了很好的成效。實(shí)踐證明，農(nóng)村水電在加快山區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，增加能源供應(yīng)，改善農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施，提高農(nóng)田灌溉保障等方面發(fā)揮了重要作用。但也出現(xiàn)了一些問題，例如，農(nóng)村水電建設(shè)期間造成了局部的植被破壞、水土流失和環(huán)境污染，引水式電站改變了河流的天然流態(tài)，導(dǎo)致部分河段脫水，影響了河流的自然形態(tài)［3-4］。近幾年，“農(nóng)村生態(tài)水電”概念得到政府、行業(yè)以及有關(guān)專家的支持，并在技術(shù)和制度上開展了許多有益的探索［3-4］。

農(nóng)村水電站大多地處高山峽谷，廠房工程多沿河沿谷而建，量大面廣，且農(nóng)村水電又具有一定的經(jīng)營性，其利益主體相對復(fù)雜，因此，農(nóng)村生態(tài)水電建設(shè)的困難依然較多，普遍存在的問題有：

（1）雖然農(nóng)村水電建設(shè)中采取了保護(hù)生態(tài)環(huán)境的工程措施，但是，建設(shè)期后由于非工程措施（制度）缺乏或管理成本較高，影響了工程措施功能的發(fā)揮［6］；

（2）一些老舊水電站經(jīng)過電氣化改造，雖然自動化程度得到提高，但為了獲取最大經(jīng)濟(jì)效益，其經(jīng)營主體違反規(guī)定不顧下游生態(tài)環(huán)境和民眾生活需求，任意取水的現(xiàn)象也屢有發(fā)生；

（3）現(xiàn)有的水電站監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送對象基本停留在固定的微機(jī)層面，在互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的時(shí)代，監(jiān)管的時(shí)效性有待提高。

農(nóng)村水電生態(tài)流量及下游安全監(jiān)管的移動互聯(lián)云平臺是基于云技術(shù)、大數(shù)據(jù)服務(wù)、移動互聯(lián)技術(shù)、微信平臺技術(shù)而開發(fā)的系統(tǒng)。隨著智能手機(jī)、ipad等移動互聯(lián)終端的增加和普及，為移動互聯(lián)技術(shù)在農(nóng)村水電生態(tài)建設(shè)應(yīng)用提供了便利，此系統(tǒng)可滿足隨時(shí)隨地的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)管需求。

2　總體框架設(shè)計(jì)

農(nóng)村水電生態(tài)流量及下游安全監(jiān)管的移動互聯(lián)云平臺主要為行業(yè)監(jiān)管生態(tài)水電的生態(tài)流量和保障水電站壩下沿河村莊的人員生命安全服務(wù)，總體框架如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)總體框架圖

3　主要功能描述

農(nóng)村水電生態(tài)流量及下游安全監(jiān)管的移動互聯(lián)云平臺功能框圖如2所示，其主要功能為：

（1）生態(tài)流量視頻監(jiān)控：可以根據(jù)生態(tài)水電建設(shè)的需要，遠(yuǎn)程無線監(jiān)控引水式或壩后式電站的水庫生態(tài)流量放水口，尤其是在枯水期通過手機(jī)隨時(shí)隨地監(jiān)視生態(tài)流量的情況，這對行業(yè)監(jiān)管和生態(tài)水電的建設(shè)具有重要意義。

（2）下游河道安全監(jiān)控：可以根據(jù)實(shí)際的需要沿途監(jiān)控下游河道，在枯水期監(jiān)控生態(tài)流量的情況，監(jiān)視河流是否斷流；在洪水期監(jiān)控河道的水位情況，以保沿途村莊和城鎮(zhèn)的安全。

（3）結(jié)合大數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，使視頻依據(jù)設(shè)定的要求存儲和實(shí)現(xiàn)歷史查看。

（4）安全報(bào)警功能：當(dāng)遇到洪水或者水庫開閘放水時(shí)，在沿河安裝報(bào)警裝置。

（5）微信通知功能：當(dāng)遇到洪水或者水庫開閘放水時(shí)，通過微信報(bào)警通知河長。

圖2　功能框架圖

4　關(guān)鍵技術(shù)

實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)有：

（1）基于H.264視頻編解碼壓縮技術(shù)的無線視頻通訊。通過高清視頻編解碼壓縮技術(shù)與無線通訊技術(shù)相結(jié)合，利用相對窄帶的3G通道傳輸視頻編碼后的數(shù)據(jù)，將信號傳輸?shù)揭苿咏K端，使行業(yè)監(jiān)管人員隨時(shí)隨地能夠監(jiān)管到水電站的大壩泄水口及下游河道的情況。

（2）基于云的大數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)。通過基于ISO/OSI互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)的C/S、B/S架構(gòu)體系模式的研究及云服務(wù)架構(gòu)的研究，結(jié)合Access Control（A/C）的技術(shù)研究。構(gòu)架基于大數(shù)據(jù)服務(wù)的數(shù)據(jù)庫，用以存儲視頻歷史信息和相關(guān)報(bào)警信息，便于查詢和統(tǒng)計(jì)。

（3）基于微信嵌入式開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用。通過微信嵌入式開發(fā)，實(shí)現(xiàn)微信客戶端能夠接收視頻信號，報(bào)警信號。無需安裝APP客戶端，只要關(guān)注公共號即可實(shí)現(xiàn)安裝，不但方便，而且省數(shù)據(jù)流量。

（4）基于無線通訊模塊的單片機(jī)開發(fā)，形成新型的遠(yuǎn)程移動報(bào)警裝置。該報(bào)警裝置可以通過云服務(wù)器，無線接收手機(jī)微信平臺請求進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)依據(jù)大壩下游水位具備聯(lián)動智能報(bào)警功能。

5　應(yīng)用分析

農(nóng)村水電站大多地處高山峽谷，廠房工程多沿河沿谷而建，量大面廣，隨著互聯(lián)網(wǎng)和通訊技術(shù)的發(fā)展，農(nóng)村水電生態(tài)流量及下游安全監(jiān)管的移動互聯(lián)云平臺可實(shí)現(xiàn)：

（1）行業(yè)用戶可在移動終端對電站壩下的泄水口及下游河道水流狀況、植被生長等生態(tài)環(huán)境進(jìn)行視頻監(jiān)控。便于相關(guān)工作人員和管理部門隨時(shí)隨地采用移動終端進(jìn)行實(shí)時(shí)的視頻監(jiān)控和安全管理，提高監(jiān)管的時(shí)實(shí)性、便捷性和有效性。

（2）下游河道危險(xiǎn)點(diǎn)的安全監(jiān)控和報(bào)警功能。河道堤岸人們的生產(chǎn)和生活遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，特別在交通和道路不便捷地區(qū)，當(dāng)遭遇天降暴雨，水庫泄洪等突發(fā)狀況時(shí)，可以在第一時(shí)間通過手機(jī)發(fā)送警告，實(shí)時(shí)通知下游河道堤岸生產(chǎn)和生活的人們，通知其及時(shí)地撤離或者做好準(zhǔn)備，預(yù)防下游安全事故的發(fā)生。

6　結(jié)束語

水電站生態(tài)流量及下游安全監(jiān)管［4］移動互聯(lián)云

平臺通過采用云技術(shù)、大數(shù)據(jù)服務(wù)、移動互聯(lián)技術(shù)、微信平臺技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、無線技術(shù)等，為行業(yè)監(jiān)管生態(tài)水電的生態(tài)流量服務(wù)，為水電站壩下沿河村莊的人員生命安全服務(wù)，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)督從被動防范到主動監(jiān)管轉(zhuǎn)變。該平臺的研究對水利信息化建設(shè)和“智慧水利”建設(shè)具有實(shí)際意義。

［1］浙江省水利廳.關(guān)于開展農(nóng)村水電千站改造惠農(nóng)保安工程（浙水辦電〔2012〕1號）［Z］，2012.

［2］中華人民共和國水利部.水利部關(guān)于加快開展全國水生態(tài)文明城市建設(shè)試點(diǎn)工作的通知（資源233號）［Z］，2013.

［3］許文斌.建生態(tài)水電創(chuàng)秀美山川［J］.中國水能及電氣化，2011 （4）：4-7.

［4］趙建達(dá)，程夏蕾，朱效章.農(nóng)村水電開發(fā)中的生態(tài)和環(huán)境問題及其對策［J］.中國水利，2006（10）：32-33.

［5］“水能資源開發(fā)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制研究”編寫組.水能資源開發(fā)生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制研究［M］.北京：中國水利水電出版社，2010.

［6］張仁貢，李志武.面向新農(nóng)村的生態(tài)水電建設(shè)發(fā)展模式研究［J］.人民黃河，2012，34（12）：142-145.

TV737

A

1672-5387（2016）05-0015-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.05.006

2016-03-27

浙江省水利廳科技項(xiàng)目（RC1558）

盧蔚瑤（1977-），女，講師，研究方向：電氣自動化技術(shù)及應(yīng)用。