姚大中 王琴

摘要：长江水利委员会水文局荆江水文水资源勘测局宜都分局以高坝洲水文站全部水文要素在线监测为基础，建设了远程在线水文监测平台。介绍了宜都分局远程在线水文监测平台的初期实践运用情况。监测平台的改进与升级增加了视频监控模块、数据传输存储模块、数据分析模块、预警模块、工况监控模块、安全监控模块和系统展示模块等，提高了测站管理的工作效率。可为水文监测精细化管理及长江“智慧水文”发展奠定基础。

关键词：在线监测;智慧水文;宜都水文分局

中图法分类号：P335

文獻标志码：A

DOI：10.15974/j .cnki.slsdkb.2019.08.015

2005年，长江水利委员会水文局（以下简称“长江委水文局”）在国内率先实现了118个中央报汛站自动报汛;2007年长江委水文局启动方式方法创新，工作历时3a，取得了丰硕成果;2016年，长江委水文局发布了关于推进“四个水文”的实施意见，提出了推进“社会水文”、构建“绿色水文”、发展“智慧水文”、实现“和谐水文”的目标[1-2]。长江委水文局荆江水文水资源勘测局（以下简称“荆江局”）围绕“四个水文”的战略布局.推动了一系列工作，其中宜都分局远程在线水文监测平台升级建设，是荆江局发展“智慧水文”的重要基础[3-4]。

1 在线监测的目标与条件

1.1 在线监测目标

2016年水利部印发深化水文监测改革指导意见，意见中指出：要大力推进流量、泥沙等监测自动化，积极推动巡测工作;要充分应用空间技术、云计算、移动互联、大数据、物联网等高新技术，加快实现水文监测自动化和信息化。在线监测依托各水文要素测量、记录、传输、存储的自动化，为“驻巡结合，巡测优先，测报自动，应急补充”的水文测验改革奠定基础。

1.2 现有条件

荆江局宜都分局位于湖北省宜昌市宜都市，管辖范围内有2个水文站、7个水位站，分布在长阳县、宜都市、枝江市、松滋市4个县市内，其中有5个中央报汛站和1个流域报汛站（见图1）。水文测验项目包括水位、流量、泥沙、降水量、蒸发量、水温。

宜都分局高坝洲水文站（以下简称“高坝洲站”）现有的水位、流量、降水量、蒸发量、水温等测验项目均已实现在线监测。其中，最重要的一个环节流量在线监测已随着H-ADCP的成功应用获得突破。其余各水位站的水位、降水量监测均已实现自记。因此，宜都分局具有良好的在线监测基础。

2 远程在线水文监测平台初期实践

宜都分局远程在线水文监测平台（以下简称为“监测平台”）于2013年开始应用，主要用于高坝洲站各水文要素的在线监测、资料远程传输和视频远程监控等工作（见图2，3）。

监测平台由前端系统和后端系统两部分组成。前端系统（水文测站）主要由水文要素传感器、固态存储器、报汛控制器、数据库服务器、视频服务器、监控摄像头、存储系统、视频解码器、电源系统等单元构成。后端系统（宜都水文分局）主要由监控平台、电视墙、操作电脑和电源系统等构成。系统以SDH专线为依托，基于IP网络构建。

目前，在宜都分局监控室内可通过登陆高坝洲站服务器，远程查看H-ADCP运行状态、蒸发量、水温数据，实现远程在线监测;可借助远程桌面将数据库拷贝回本地计算机，实现资料远程传输;多个摄像头可供远程监控站房内外安全状态。

宜都分局现有监测平台可完成高坝洲站的在线监测，但也存在一些问题：监测平台未能有效将全部终端数据整合到一个数据库内;监测平台仅完成了一个测站的在线监测功能;监测平台使用不便、无预警功能等。

在流量在线监测方面，受上游水库频繁调蓄影响，原有的H-ADCP仅有半年时间能实现流量在线监测，与缆道流速仪法切换衔接仍然较为麻烦。2017年，高坝洲站完成H-ADCP新平台的建设，并于2018年6月完成H-ADCP的比测投产工作，大部分水位级情况下均可实现流量在线监测，少部分枯水流量在线监测拟考虑用电波流速仪法作为补充监测手段。另外，H-ADCP与压力式水位自记仪的水位比测结果已应用于《水文巡测规范》的修订。H-ADCP新平台的建设完成和H-ADCP的比测投产，为宜都分局远程在线监测平台的改进与升级奠定了基础。

鉴于防洪工作的重要性，随着最严格水资源管理的实施以及河湖长制的全面推进，社会各界都对水情信息时效性和准确性提出了更高要求，需要监测平台优化升级，更高效地提供水文要素监测数据。互联网技术的进步、服务器及终端传感器等硬件性能的提升则为监测平台升级提供了软硬件基础。

3 远程在线水文监测平台的改进与升级

监测平台的改进与升级将结合现有的互联网技术，采用B/S结构，使宜都分局管理人员无论身处何处都可访问监测平台。升级后的监测平台将宜都分局2个水文站、7个水位站的各终端信息全部纳入数据库中（见图4）。

3.1 增加功能

（1）视频监控模块。在每个测站水尺附近增加摄像头和配套的供电、视频照片传输设备，用于远程观测水位，随时可检查水位自记仪数据是否正确。

（2）数据传输存储模块。整合所有测站水雨情信息到监测平台数据库。监测平台将定时自动下载水情分中心各遥测终端水位、降水量、H-ADCP、水温、蒸发量等数据。

（3）数据分析模块。监测平台将收集到的各遥测终端水雨情信息形成列表、过程线图或柱状图，实现上下游对照、邻近站对照、单站水位一流量对照等，并进行实时显示，供宜都分局管理人员检查判断遥测终端是否正常运行。

（3）预警模块。分局管理人员可根据每站的水雨情特征，对水位、降水量、流量、蒸发量、水温等项目按月单独设置变率阈值、极值阈值。监测平台将收集到的数据进行实时与阈值比对，超出阈值时推送提示信息到指定的多个手机号。

（4）工况监控模块。监测平台增加仪器工况监测功能，当各遥测设备电压等参数低于设定阈值时，推送提示信息到指定的多个手机号。

（5）安全监控模块。在巡测车辆、水文测船上安装定位仪，定位仪将车辆船舶的定位信息实时发送到监测平台，通过监测平台可实时查看到车辆船舶的动态定位，实现对车辆船舶安全管理和精细化管理。

（6）系统展示模块。增加对外展示功能，通过大屏动态展现分局简介、测站简介、水雨情信息、过程图等信息，且向全社会公开。

此外，拟开发远程在线水文监测平台手机APP，测验人员不依赖计算机也可随时随地访问监测平台，使用手机也可完成相关查詢工作。

3.2 与现有系统的关系

长江委水文局正在大力推动“互联网+水文测验”的水文监测APP建设，推进各水文要素原始数据入库、校核的网上作业流程，实现全部原始观测数据（包括人工观测数据、作业流程）的电子化。宜都分局的监测平台侧重于日常过程数据的辅助分析、对仪器设备工况实时监控和对车辆船舶的动态安全监控等方面，可与水文监测APP形成有效互补。

3.3 预期效果

监测平台优化升级后，分局测验人员将不再局限于只在监控室才能查看水雨情信息和仪器运行状态。实时监控各遥测终端的运行状态，可大幅度降低巡测强度。整合多渠道遥测终端数据，可使原始数据的交换更高效准确，提高水文要素观测数据的时效性。同时，通过查看水文要素观测数据的列表和过程图，可分析仪器的运行状态。

4 结语

监测平台的优化升级，需要水文测验人员与软件开发人员共同合作，才能贴近测站生产需要，促进测站工作效率的有效提高。监测平台优化升级是荆江局“智慧水文”构建的一项基础工作，需要集合全局多个部门力量配合进行。

随着AI技术的不断发展和普及，监测平台的再次升级方向将包括与上下游水文站、水利工程调度数据的联动，提升监测平台预警预报功能、自动数据整理整编功能等，以期进一步释放人力，提升工作效率。

参考文献：

[1]王俊.长江水文发展与思考[J].中国水利，2017 （19）：7-10.

[2] 许弟兵，“智慧水文”构建初探[J].中国水利，2017（19）：15-18.

[3] 长江水利委员会水文局荆江水文水资源勘测局，水文荆江局推进“四个水文”的初步实施方案[R].荆州：长江水利委员会水文局荆江水文水资源勘测局，2018.

[4] SL195-2015水文巡测规范[S].