一款水政監(jiān)察動態(tài)管理系統(tǒng)的方案與實現(xiàn)

摘 要：利用現(xiàn)代信息技術(shù)實現(xiàn)對河道溪流某些特定內(nèi)容進行動態(tài)管理，將改變現(xiàn)今水政監(jiān)察的被動工作方式，能夠主動發(fā)現(xiàn)問題，及時遏制水事違規(guī)違法行為，把違法事件消除在萌芽狀態(tài)，保護水資源，保護生態(tài)環(huán)境，更好地為水利事業(yè)的運作保駕護航。文章就動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)的工作原理和技術(shù)路線以及所能帶來的社會效益進行了深入的研究。

關(guān)鍵詞：水政監(jiān)察；動態(tài)管理；方案

前言

惠安縣地處福建東南沿海，境內(nèi)分布著四大溪流，灘淺水緩，沙質(zhì)豐優(yōu)，長期以來非法采砂破壞河床的現(xiàn)象十分猖獗，侵損河岸污染河道的事件也時有發(fā)生，這給水政監(jiān)管帶來很大的壓力。由于未能及時發(fā)現(xiàn)，故很難有效治理，違法者往往采用突擊的形式“作案”，監(jiān)管人員到來后則遁去，與執(zhí)法者玩起“躲迷藏”，盜采者因此而屢屢得逞，危害巨大。如何杜絕此類似事件的發(fā)生，一直是地方政府考慮的重要問題之一。若能在其“作案”之初則給予立即監(jiān)管，把非法盜采和侵損河床河岸的行為消滅在萌芽狀態(tài)，那么此類事件的發(fā)生率將大幅降低。據(jù)此思路，本文提出的應(yīng)用信息遙感技術(shù)——水政監(jiān)察動態(tài)管理平臺，對河道的重要部位進行實時監(jiān)控，及時拍照、攝像，使得非法侵損河道、非法采砂等違法行為無處遁形。此外，管理平臺還兼顧有河道受自然災(zāi)害威脅預(yù)警之保護功能。以下介紹水政監(jiān)察動態(tài)管理平臺的構(gòu)造、原理以及其技術(shù)要求等內(nèi)容。

1 系統(tǒng)組成

水政監(jiān)察動態(tài)管理平臺信息遙感技術(shù)主要由水文監(jiān)測（雨量、水位、流量）和視頻監(jiān)控以及信息傳輸三個部分組成。通過現(xiàn)場檢測到的各種數(shù)據(jù)的變化進行分析，最后綜合判斷現(xiàn)場出現(xiàn)的狀況：是自然災(zāi)害對河岸的威脅，還是人為非法采砂或?qū)影逗哟?、植被的侵損，進而作出采取相應(yīng)行動的決定，有效保護水利工程設(shè)施，杜絕非法破壞行為。

1.1 雨量計

雨量計采用翻斗式雨量計，雨量每增加1mm即雨量計輸出一個電信號，送至終端機上轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號，最后經(jīng)手機模塊轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€代表雨量數(shù)值的射頻信號向外界發(fā)射（短信或GPRS信號）。

1.2 水位計

水位計采用氣泡式水位計，其水位傳感頭安裝在河流或水庫中，每當水位增加或減少一定數(shù)值（可按需設(shè)定，如5cm等），即氣泡水位計輸出一個能反映水位的電信號，送至終端機上轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號，再經(jīng)手機模塊轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€代表水位數(shù)值的射頻信號向外界發(fā)射（短信或GPRS信號），最后借助移動通信把信息傳輸至機房控制中心。

1.3 流量計

流量計安裝在河流某中能反映某種典型信息的重要河段，每當河流流量發(fā)生變化，且變化量超過某設(shè)定的數(shù)值時，流量計即輸出一個相應(yīng)的電信號，并送至終端機上轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號，再經(jīng)手機模塊轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€代表流量數(shù)值的射頻信號向外界發(fā)射（短信或GPRS信號），最后借助移動通信把信息傳輸至機房控制中心。

1.4 視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控由紅外攝像頭和控制云臺與微波視頻傳輸系統(tǒng)等組成，現(xiàn)場視頻圖像將通過攝像頭轉(zhuǎn)換成視頻信號再經(jīng)過微波發(fā)射裝置，把反映現(xiàn)場情景的視頻圖像信號傳輸至單位里的機房控制中心。

1.5 支持設(shè)備

監(jiān)控現(xiàn)場所有傳感設(shè)備的工作都依賴于一個共同的支持系統(tǒng)，那就是電源供給系統(tǒng)，它由太陽能電池板和蓄電池及充電設(shè)備等組成，夜間或陰雨天時，由蓄電池供電，白天由太陽能向蓄電池充電，這樣，電能就能一直保持下去，保持一段相當長的時間，蓄電池至少可以使用5年。

2 監(jiān)控原理

通過獲取來自雨量計、水位計、流量計及視頻監(jiān)控這些傳感設(shè)施的各種數(shù)據(jù)圖像，即可進行綜合分析，判斷所保護的河段是否正在遭受人為的破壞（包括非法采砂、侵損河岸河床等）或正受自然災(zāi)害的威脅或破壞，從而作出正確行動的決定。

2.1 雨量水位流量監(jiān)控

當監(jiān)測點附近下大雨且雨量達到一定預(yù)警數(shù)值時，河水水位也必將跟著上漲，來自水位傳感器的水位數(shù)值將不斷增加，當水位增加達到一定的預(yù)警值時，且雨量值仍在不斷攀升，則預(yù)示著被監(jiān)測段的河岸可能會受洪水的威脅，此時指揮中心就會作出決定，通知做好該河段的防護工作，包括加密巡護，做好加固搶險的準備。此外，當檢測段河流水位低至一定程度時，其不遠的上游就可能出現(xiàn)干涸，人為非法采砂現(xiàn)象就會增多，此時就需要加強巡查，把非法采砂破壞河床的事件消滅在萌芽狀態(tài)，提高巡查效率。同樣，當被監(jiān)測河段水位增加到一定程度時，就必須注意巡查，以防采砂船的侵擾。同理流量數(shù)據(jù)也同樣能夠反映出河道的水量多寡，通過掌握流量與水量的關(guān)系，即能有效地判斷出非法采砂和破壞河道事件發(fā)生的幾率大小。

2.2 視頻監(jiān)控

利用視頻攝像頭對重要河段重要區(qū)域進行全天候的視頻監(jiān)控，能夠有效地遠程監(jiān)控被監(jiān)控的區(qū)域是否有違法水事案件、入河排污、河道污染等事件的發(fā)生。視頻攝像頭把現(xiàn)場場景轉(zhuǎn)換成視頻信號，傳輸至視頻處理中心，再加載至射頻信號中，通過微波傳送，把加載有視頻信息的微波信號發(fā)送至指揮中心的微波接收裝置上，再輸送至計算機的數(shù)據(jù)處理中心，經(jīng)信息圖像處理軟件處理后在顯示屏上還原出相應(yīng)的視頻場景，值守人員通過監(jiān)控圖像即可及時發(fā)現(xiàn)侵損河岸河床以及非法采砂等違法行為。

3 技術(shù)指標

3.1 水位計：量程0-15m，精度+5mm，分辨率1mm/0.1mBar；測量間隔1min-24h。

3.2 雨量計：分辨率1mm，雨強測量范圍0-4/min，允許通過最大雨強8mm/min。

3.3 太陽能板：工作電壓≥16V，工作電流≥2A，峰值功率40W。

3.4 蓄電池：12V，100Ah；浮充壽命≥5年。

3.5 視頻攝像：200萬像素，旋轉(zhuǎn)角度水平0-360°，垂直0-105°，

水平視角55.4-2.9度（廣角-遠望），焦距20倍光學變焦。

3.6 遙測終端機：雨量范圍0-9999mm，可循環(huán)，水位0-4095cm，信源編碼BCD，信道編碼BCH，數(shù)據(jù)傳輸模式采用異步傳輸，工作電源12V，靜態(tài)電流≤2.5mA。

3.7 GPRS/GSM/CDMA模塊：工頻支持雙頻GSM/GPRS，發(fā)射功率2W（900MHz），功耗≤150mA（工作），靜態(tài)功耗≤10Ma。

4 結(jié)束語

據(jù)不完全統(tǒng)計，每年遭受盜采的河沙以及河床河岸遭受破壞的損失達到上千萬元之多，其社會危害所造成的損失更是巨大。而水政監(jiān)察動態(tài)管理系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，變被動管理為主動管理，及時遏制水事違法事件的發(fā)生。隨著系統(tǒng)布點的增多，水政監(jiān)管工作將有了質(zhì)的飛躍，增強執(zhí)法能力，減少盲目“疲勞作戰(zhàn)”的無用功，提高執(zhí)法效率，每年可遏制非法采砂事件50起以上，減少大量水土流失，減少河流污染以及侵占破壞河道河岸的事件發(fā)生，由此所產(chǎn)生的效益非常巨大，所帶來的社會效益更是不可估量。

參考文獻

[1]陳敏，張仁陵.水雨情自動測報系統(tǒng)[J].中國水利，2007（11）.

[2]蔡孝燕，李伯全，孫林林.水文信息自動測報系統(tǒng)[J].南京信息工程大學學報（自然科學版），2011（5）.

作者簡介：林菁（1965，10-），女，籍貫：泉州市惠安縣，工作單位：惠安縣水利局，研究方向：水資源管理與保護，大專學歷，助理工程師。endprint