水利水电工程安全监测通用化信息管理平台

水利水电工程安全监测通用化信息管理平台

徐磊,张原铭,张峻珲,李胜亮, 许峥

辽宁清原抽水蓄能有限公司 辽宁抚顺 113300

摘要：“水利水电工程安全监测通用化信息管理平台”是长江勘测规划设计研究有限责任公司独立完成的软件平台与科技创新成果。依托国家、行业和工程项目3个层次的需求，针对现有水利水电工程安全监测系统通用性不足、可视化表达能力有待完善等问题，运用模块化结构设计理念，集成功能模块动态组合与数据源热配置技术，开发了该平台，同时研发了安全监测数据多维动态可视化技术和智能化报告自动生成技术，实现了水利水电工程安全监测数据的高效管理与动态展示，提高了安全监测业务工作效率，促进了传统安全监测行为模式向数字化、网络化和智慧化转型，为推动新阶段水利高质量发展作出贡献。

关键词：水利水电工程；安全监测；信息管理平台

引言

水利工程智能化，即实现水利智能技术与水利管理的结合，从而实现水利工程管理效率的根本提升。因此，水利工程智能化不只是水利智能技术与水利工程运行管理个各个环节的表面结合，而是与之深度结合。水利工程智能化运行管理是以数据为基础的。因此，开展水利智能化运行管理应当先加强工程运行各个环节相关数据的收集、整理、数字化、信息化工作，从而为水利工程智能化运行管理打好基础。相关工作人员应当加强相关知识和技术的学习，尽快掌握数字化、信息化、智能化的水利工程管理手段。

1.电子信息技术在水利工程中的应用

目前，电子信息技术已广泛应用于水利工程中，主要体现在水利信息管理、水利工程计算及水利工程规划等方面。水利信息管理是通过计算机规范、整编、校准数据资料，将其存入数据库中，提供便利的查询、应用服务。如广西水库管理信息系统应用计算机网络和GIS（地理信息系统）等高新技术，利用Client/Server（客户机/服务器）和Browser/Sever（浏览器/服务器）相结合的模式，建立了水利普查数据资料管理信息系统。水利工程计算在计算机、大数据及云计算技术的支持下，具有准确、高效的特点，如abquse等有限元计算分析软件，可以通过建立模型，对拟建建筑结构进行相关应力分析，保证结构的安全性。水利工程规划是专门针对某一水利建设项目进行规划，属于流域规划、地区水利规划、专业水利规划的一部分，地理信息系统、信息查询技术等在流域规划中也得到了广泛应用。

2.水利水电工程安全监测现状

2.1网络信息安全不足

我国的数据技术，在某些领域内，已经达到国际一流水平，但在智能水利方面，还与发达国家有一定差距。目前，我国的水利智能化管理系统主要依靠进口。使用过程中必须连接到国外的网络。因此，存在较为严重的信息安全隐患，甚至会被国外黑客攻击。网络安全如果无法得到有效解决，无法尽快解决相关技术的自主性。我国的水利工程智能化运行管理就不可能稳定和安全，就不可能有长远的发展。

2.2缺欠基础设施，支撑力脆弱

“智慧监管触角”没有延伸到基层，到水闸站所、监管一线、水利施工企业等“最后一公里”的网络通道没有打通，致使重大危险源、高危风险点情况掌握几乎空白，“下不着地”的问题突出。智慧监管系统虽然已经完成等保测评和备案，但还没有安装网络审计等硬件设备，系统保障水平亟须提升。

2.3信息管理软件设计与实现

Java语言是由美国计算机公司于1995年开发，具有简单、面向对象、分布式、平台独立、安全性、可移植性、多线程等诸多优点的编程语言。计算机系统软件的设计和开发大多采用Java语言，管理软件与数据库之间的连接可通过Java数据库连接技术实现，Java数据库连接技术在软件设计和开发过程中有着广泛应用。通过Java编程语言搭建了水利工程信息管理平台。主要包括以下3个结构：一是基础模块，主要包含数据查询和数据下载两部分，该模块可以满足普通用户和高级用户的功能需求。二是管理模块，提供了数据资料和用户添加、修改和删除功能，该模块为管理员用户提供了操作空间。三是系统登录模块，主要包括用户登录、用户注册和用户注销功能。

3.水利水电工程安全监测通用化信息管理平台的应用

3.1水利数据管理与备份

我国从“七五”时期开始水利信息化建设，经过几十年发展已经具备完整体系，形成了以基础设施、业务应用和网络安全为主的水利信息化综合系统。随着水利信息化向智慧水利的转变与推进，信息技术快速、广泛地应用于水利防汛调度、工程管理的各个环节，水利应用持续增加，水利数据迎来爆发性增长。通过前端设备采集到水利数据，经传输网络传输至本地机房或云端存储，依托各类水利数据交换平台，实现水利数据汇集。面对本地机房突发情况以及自然灾害等，各地水利相关单位针对水利业务系统以及水利数据，或多或少都建有本地备份或异地容灾备份的容灾系统，在突发情况后可以有效保护水利数据安全，恢复业务系统，减少损失。核心数据存储承不仅要考虑到存储本身的安全可靠，还要考虑到存储是否能够支持本地容灾、远程容灾等诸多高级特性。考虑到水利核心业务对高性能和高可靠性的双重需求，水利核心存储采用IPSAN部署方式，使用阵列双活功能构建存储双活系统，另使用一套分布式存储构建文件存储资源池存储采集的监控数据，并使用备份一体机进行数据备份。

3.2水利工程管理与智能技术的深度融合

智能技术，实践来看，具有显著的提升工作效率的作用。例如，最新的多层人工神经网络或“深度学习”的算法最近在许多众所周知的应用中取得了显著的成果，如图像分类、语音识别和自动驾驶汽车。智能技术与水利工程管理结合，能够提供以下功能：一是监控网络的优化设计。监测和控制网络是物理管道的数字副本，是水利工程智能化的结果之一。AI算法提供了基于客观信息的标准来定义特定网络中给定数量的传感器的位置，以便以最低的资本支出提取关于整个系统的最大量的信息。二是节能优化设计。人工智能算法可以通过两种不同的方法使用随机优化技术来指导网络操作中的节能：首先，通过定义符合以下条件的最有效的操作程序给定设施预定配置的最低服务水平；三是应急计划和协议的定义。人工智能能够设计优质的应急计划，从而在最大程度上降低企业的损失。此外，一些设备问题，很可能会造成严重的后果。人工智能算法有助于根据风险水平优化响应。四是主动资产管理计划。大多数水利公司都有明确的策略，将维护和更换结合起来，以支持最佳服务水平并最大限度地降低成本。主动资产管理是先采取行动，而不是对外部随机事件做出反应。算法有助于根据资产使用寿命、关键程度和其他变量的统计定义来确定监控和替换资产的最佳计划。因此，水利工程运行管理应当与智能技术深入融合。

3.3兴云端管服

采用“云+网+端”一体化模式，遵循“集中、开放、云化”原则，结合本地水利发展实际，将水利安全信息化全部应用系统部署于当地政府统一建设的政务云平台，或部署于安监云平台，以覆盖全面、集约高效、互通共享的云管理和云服务，实现水利安全“来源可查、去向可追、责任可究、规律可循、形势可判”。云管理层提供用户管理、运行状况监测、性能优化、资源部署与管理，云服务层提供云主机、云存储、云备份、私有云、负载均衡、安全隧道访问、虚拟防火墙、内容分发网络和云桌面等服务，实现水利安全监管决策的全覆盖、自动化、科学化和智能化。

结束语

水利工程数据资料的管理是电子信息技术在水利行业应用中不可分割的部分，是水利信息化的重点建设内容。分析了电子信息技术在水利工程中的应用现状，设计了水利工程信息管理系统的主要功能，基于SQLSever数据库建立了全面、详实、准确的水利信息资料数据库，运用Java语言开发了操作简便、可扩展性强的信息管理软件，实现了信息化管理和数据资料的高效共享。

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