農村防汛預報預警系統(tǒng)建設研究

李 成，時訓利

(1.淮安市淮陰區(qū)防汛防旱指揮部辦公室，江蘇 淮安 223300；2.盱眙縣水利設計室，江蘇 盱眙 211700)

1 概述

我國廣大農村地區(qū)受防洪工程和措施不到位、防汛避險理念落后、防汛搶險救援難度大等諸多因素制約[1- 2]，一旦經受洪水侵襲，廣大人民生命財產安全將受到極大威脅，因而農村防汛預報預警是防汛工作中的重中之重。但是，從近年的洪澇災害防御工作實踐來看，針對農村基層防汛預報預警方面還沒有形成完整的防御體系，仍然存在以下薄弱環(huán)節(jié)[3- 5]：尚未進行系統(tǒng)的洪澇災害調查評價工作、水雨情自動監(jiān)測站點覆蓋密度不足、重點工程及險工險段視頻監(jiān)測站缺乏、基層預警設施設備不足、缺乏統(tǒng)一調度指揮的監(jiān)測預警平臺。

淮陰區(qū)位于江蘇省北部平原的中心，地形平坦，屬暖溫帶半濕潤季風氣候，四季分明，季風顯著，年降水量基本穩(wěn)定在1000mm左右，區(qū)域內京杭大運河、淮沭河、鹽河、古黃河、張福河等多條河流交匯，歷史洪澇災害頻發(fā)。針對廣大農村基層防汛預報預警方面存在的薄弱環(huán)節(jié)，淮陰在進行了系統(tǒng)的洪澇災害調查評價工作基礎上，建設了水雨工情數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、閘泵站遠程控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、無線預警廣播系統(tǒng)，防汛監(jiān)控預警系統(tǒng)，實現(xiàn)水雨工情數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理和預警消息發(fā)布等功能，并集成以上功能構建了防汛監(jiān)控預警一體化平臺。

2 建設內容

2.1 洪澇災害調查評價

通過對淮陰區(qū)易受外洪和低洼易澇威脅的不同類型區(qū)的行政村開展調查，掌握易洪、易澇行政村分布及人口分布、水文氣象、地形地貌、社會經濟、歷史洪澇災害、涉水工程以及洪澇災害防治現(xiàn)狀等基本情況，建立調查成果數(shù)據(jù)庫。

針對易受外洪影響、低洼易澇等易災村落，在內業(yè)調查和現(xiàn)場調查的基礎上，深入分析洪澇災害防治區(qū)暴雨洪水特性和社會經濟情況，研究歷史洪澇災害情況，綜合分析評價防治區(qū)村落、行政村和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的防洪現(xiàn)狀，劃定洪澇災害危險區(qū)，確定雨量、水位等預警指標和閾值，為及時準確發(fā)布預警信息、安全轉移人員提供了有力支撐。

2.2 汛情自動監(jiān)測系統(tǒng)

2.2.1水雨工情數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

水雨工情情數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由前端傳感器(水位計、雨量計、閘門開度儀、電流變送器)、數(shù)據(jù)采集終端、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)接收與存儲等四部分組成。利用浮子式水位計采集水位，遙測翻斗式雨量計采集雨情，閘門開度儀采集閘門開度、電流變送器采集水泵工作電流等工作狀態(tài)，并將以上采集的水位、雨量、工情等信息自動傳輸?shù)绞兴姆种行拇鎯?，區(qū)水利局和市水利局通過水利專網讀取水文分中心的水情數(shù)據(jù)進行展示，為防汛指揮決策提供基礎數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)報表分析服務。系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 水雨工情數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結構圖

2.2.2遠程控制系統(tǒng)

閘泵站在保留原有現(xiàn)地控制方式下，新建遠程控制系統(tǒng)，實時采集閘門開度、閘門升降狀態(tài)、泵電流、泵運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)，視頻監(jiān)控閘門啟閉狀況、泵運行狀態(tài)、外河閘口及水面的情況，并可以通過控制中心向閘泵站的控制柜傳輸指令，實現(xiàn)對閘、泵進行開、關、停止等遠程操作，并可以查詢閘泵站的歷史操作記錄。

2.2.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)由前端采集設備、視頻傳輸、管理中心、監(jiān)控中心四部分組成，主要監(jiān)控機組運行情況與閘泵站周圍情況。夜間無人值守狀態(tài)時，可通過實時錄像監(jiān)控現(xiàn)場情況；監(jiān)測泵閘站的周邊環(huán)境，起到安防作用，并通過租用運營商的VPN專網光纖接入?yún)^(qū)級視頻監(jiān)控平臺，實現(xiàn)一體化管理。

2.3 無線預警廣播系統(tǒng)

無線預警廣播系統(tǒng)主要由預警廣播終端和預警廣播平臺兩部分組成。無線預警廣播終端安裝在水利局、水管單位、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及村部等合適位置，實現(xiàn)預警信息的發(fā)布和提醒。無線預警廣播平臺用于統(tǒng)籌管理區(qū)域內所有無線預警廣播終端，實時監(jiān)測預警設備、數(shù)據(jù)管理和遠程發(fā)布預警信息等。

對于人口居住較分散的村，合理布設無線預警廣播，實現(xiàn)預警信息遠距離傳輸并延伸到村級，有效解決預警信息發(fā)布“最后一公里”瓶頸。當預測到洪澇災害將要來臨時，通過無線預警廣播，及時發(fā)布預警信息，通知到戶、到人，極大程度地減少人身財產損失。對于過漁船且流量較大的重要漫水閘，也可安裝無線預警廣播設備，當漫水閘開閘放水時提前通知漁民安全撤離。

3 防汛監(jiān)控預警一體化平臺

3.1 總體架構

防汛監(jiān)控預警一體化平臺邏輯上分為：數(shù)據(jù)層、支撐服務層、應用層、用戶層4個部分。數(shù)據(jù)層包括以上提到的水雨工情數(shù)據(jù)庫、視頻圖像庫，另外還有工程信息庫、氣象數(shù)據(jù)庫等，囊括了防汛工作所需的大部分數(shù)據(jù)信息；支撐服務層包括：短信服務平臺、報表服務平臺、地理信息平臺和視頻發(fā)布平臺，提供對數(shù)據(jù)層信息的瀏覽和分析功能；用戶可以在電腦和移動終端使用，對應的應用層為電腦端的防汛監(jiān)控預警系統(tǒng)和移動端的防汛微信預警平臺，可供不同用戶在不同情境下方便使用。具體的層次關系以及各層的模塊功能如圖2所示。

圖2 防汛監(jiān)控預警一體化平臺總體架構圖

3.2 防汛監(jiān)控預警系統(tǒng)

基于江蘇省防汛指揮系統(tǒng)建設指導書規(guī)范要求，集成已建防汛決策支持系統(tǒng)，打造城鄉(xiāng)一體化的防汛監(jiān)控預警平臺。除以上提到的水雨工情數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、閘泵站遠程控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、無線預警廣播系統(tǒng)，防汛監(jiān)控預警系統(tǒng)還引入了防汛綜合信息管理和氣象專題監(jiān)視等功能。

3.2.1防汛綜合信息管理

(1)防汛檢查信息管理

對水利工程安全巡查、汛前檢查、工程檢查、安全檢查、防汛防臺工作組督查等工作過程中編制、收發(fā)、采集到的各種材料的查詢檢索服務，包括各種文檔資料、圖片資料、匯報資料、總結材料等。對巡查檢查過程中發(fā)現(xiàn)的問題根據(jù)問題性質、問題類型等及時進行預警發(fā)布。

(2)防汛組織管理

提供列表和地圖兩種模式。列表模式，顯示所有搶險隊伍信息列表，輸入工程名稱，進行條件查詢工程信息名列表，點擊某條記錄顯示詳細信息。地圖模式，頁面地圖上顯示查詢到的所有搶險隊伍所在地點。

(3)防汛預案管理

收集整理淮陰防汛管理相關工程調度方案、控制運行計劃、應急預案，開展屬性與關聯(lián)指標數(shù)據(jù)的提取，根據(jù)工程調度方案、控制運行計劃、應急預案屬性數(shù)據(jù)與關鍵指標，結合實時汛情信息建立合理的方案預案啟用預警機制，當實時報訊信息達到或將要達到方案預案啟用條件時，通過系統(tǒng)發(fā)出方案預案的啟用提醒。

(4)防汛物資管理

建立防汛物資倉庫電子臺賬系統(tǒng)，與現(xiàn)有的紙質臺賬結合起來，保證資料的完整性和安全性；建設防汛物資庫存數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)信息共享，對現(xiàn)有物資，調出物資，剩余物資的統(tǒng)計，物資在系統(tǒng)中可根據(jù)易耗和重復使用進行細化分類；實現(xiàn)防汛物資維護預警功能，對于庫存及需定期進行維護保養(yǎng)的設備在平臺上進行預警提醒；對于低于最低庫存要求及達到使用壽命的設備也可進行預警，提醒及時采購或更換。

3.2.2氣象監(jiān)視

引入氣象信息作為防汛輔助，包括衛(wèi)星云圖、臺風路徑、降雨預報、雷達云圖等，實現(xiàn)對歷史氣象信息的瀏覽、報表分析以及對未來氣象的預報。

3.3 防汛微信預警平臺

基于微信平臺打造淮陰防汛監(jiān)控預警的移動平臺，系統(tǒng)服務端部署運行在淮陰區(qū)水利局數(shù)據(jù)機房服務器，通過與微信平臺的對接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和功能調用，可查看電腦端即防汛監(jiān)控預警系統(tǒng)上的所有信息，實現(xiàn)內部的專業(yè)移動辦公以及對公眾的信息發(fā)布互動。

4 應用效果

淮陰區(qū)防汛工作人員通過開展農村基層洪澇災害調查評價，實施農村基層防汛預報預警體系建設，不斷完善洪澇災害防御體系，提高綜合防御水平，極大限度地減少了人員傷亡和財產損失，滿足經濟社會發(fā)展的需求，為促進社會經濟環(huán)境協(xié)調發(fā)展提供了良好的安全保障，收到了較好的社會經濟效益，為廣大農村的防汛預警工作提供了重要的技術支持和借鑒意義。