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“智”守碧水 “慧”及民生:蔚可云构建水库数字孪生底座

作者:蔚可云 时间:2022-12-07

 项目背景 


01 政策导向

国务院办公厅印发《关于切实加强水库除险加固和运行管护工作的通知》提出,要加快推进水库除险加固,及时消除安全隐患,加强监测预警设施建设,健全常态化管护机制,确保水库安全长效运行。


02 发展趋势

水利工程是重要的民生基础设施工程。据统计,小型水库占我国各地水库总数量的90%以上,但普遍存在管理问题,受传统水库管理模式影响,工程中存在着较大安全隐患,不但影响水库自身发展,也给防汛安保工作带来了极大的压力。因此,亟需改革升级为智慧化管理


03 现状及问题

全国中小型水库9.3万余座,其中4万余座存在病险,1954年至今,约有3500余座发生溃坝事故,小型水库占90% 以上。小型水库大坝安全监测水平薄弱。全国水库大坝安全监测调研结果显示:小型水库90%以上无安全监测。


因接近或达到设计使用年限,或因超标洪水、地震等原因,工程老化毁损,很多水库渐渐出现病险溃坝、防洪标准不足、坝体结构工程受损、渗流、裂缝或坍塌等隐患,除了工程方面存在的问题,管理方面的问题也较为突出,给人民 生命财产安全和生态环境带来严重损失和威胁!


“智”守碧水 “慧”及民生:蔚可云构建水库数字孪生底座


04 需求分析

  • 视频监控:水库流域沿线盗采、盗挖、盗渔监控;水库水面漂浮垃圾监控;水库流域生态整治成果可视化展示;排污口视频监控。

  • 水文监测:水库水域降雨量监测;水库水域水位监测;水库流域温湿度、风量监测;排污口流量监测。

  • 水质监测:跨界水质断面水质监测;排污口水质监测;水质超标报警;水质数据叠加。

  • 信息发布:水库流域采用电子化信息发布屏;统一管理发布的信息内容;生动展示水库流域相关动态、政策;水库水域责任人信息变更及时发布。


05 建设方案

强“建设”

  • 建设高效能监测体系,提升全要素水信息感知能力;

  • 利用太阳能+蓄电池+雷达测位+无线网络传输的数字化集成模式开展水位监测站建设;

  • 实现各监测站水位数据及采集设备运行状态实时显示;

强“监测”

  • 对水雨情、工程运行状态等全程全要素实时监测、动态分析;

  • 建立智能数据采集监测平台;

  • 在线实时掌握降雨量和警戒水位线时间预测,并通过系统的短信自动下发功能,管理员可及时获知预警情况;

强“运管”

  • 组织安全管理业务培训和技术指导,熟练操作平台系统;

  • 系统操作简易,缩减系统操作人员点对点沟通成本;

  • 对全域信息化设备进行定期运管维护和不定期巡察相结合,避免安全隐患;


智慧水库综合解决方案

构建智慧化管理,实现降本增效


在各个应用场景部署对应的传感器终端,通过视频遥测监控终端统一对各传感器数据进行数据收集、数据运算,保障全面监控和管理模式正常运行。


“智”守碧水 “慧”及民生:蔚可云构建水库数字孪生底座

整体架构


  • 数据通过4G/5G/LoRa/NB-IoT/光纤等多种通讯方式实现传输汇聚,利用数据存储、分析及其他多种技术提供数据支撑服务。

  • 通过标准水文/水资源协议实现与各系统平台的数据交换。

  • 通过数据可视化模型分析,将水库的整体安全感情况通过BIM信息化系统进行可视化展示,实现对库体,坝体全方位的“一张图”的监测感知。


各业务系统之间通过API或数据接口实现数据共享,当紧急情况出现时,系统监测到触发报警阈值,广播预警系统将自动将报警信息对外扩散广播,实现从预警到疏散的一站式闭环式管理



水库安全监测预警

水库安全监测预警系统由水库智能感知、物联网信息通信、 云端智慧监控管理平台组成。


水库安全监测预警系统云平台具有监测数据智能分析预警功能,实现了水库运行状态感知监测、运行态势分析、安全管理、巡视检查在线管理等全面业务支持, 既能支持单个水库管理,也能支撑全省、各县水库群管理



监测系统技术架构


大坝综合监测系统感知因素

变形位移(GNSS)、渗压渗流(振弦式渗压计/磁致式量水堰计)、图像视频(AI智能/视频监控)、雨量(翻斗式雨量计)、应力应变(固定式测斜仪)、水位变量(雷达水位计/超声波流量计)。



雨水情测报系统


雨水情监测主要实现库区雨水情视频监测、入库流量视频监测溢洪道下泄流量视频监测和坝体视频监控等。针对水情、雨情全过程的远程自动采集、视频监视,实时记录水库雨量、水位、流量的动态变化过程。通过对监测的雨情、水情数据进行分析,为水库管理部门提供评估辅助决策依据,实现科学调度配置。



水库下游预警系统


水库下游预警系统采用了先进的智能感知、物联网通信、云计算、水库预警模型等技术,通过对水库降雨、水位实时采集,结合气象预报数据,对水库库容、入库流量和纳雨能力等进行分析,当水库计划放水、气象预警超过纳雨能力或水库水位超过警戒水位时,水库管理人员可通过该系统对下游受威胁区域进行预警, 以便当地村民有较充分时间做好应急避险。



水库泄洪监测预警系统


水库泄洪监测预警系统是水库单位泄洪发布预警的重要工作平台,系统通过在水库泄洪口建设水位监测设备,当发生突发性泄洪或调节性放水时,下游预警设备及时发布预警,避免因泄洪或放水引起的人员财产损失。系统监测端由雨量水位、图像监测设备组成:预警发布端由大功率预警广播、电子警示牌组成。


“智”守碧水 “慧”及民生:蔚可云构建水库数字孪生底座


 水库泄洪监测预警平台展示 


水库泄洪监测预警系统依托物联网、人工智能、大数据等技术,充分利用云、管、端的技术优势,按照“省级 部署、多级应用”的技术架构组织开发。


实现中小水库水位动态实时监测、库容变化智能分析、水库放水/泄洪提前预警、水库安全监管,为水库安全泄洪预警发布提供有力的信息化支撑。



智慧管理-信息化监测平台


“智”守碧水 “慧”及民生:蔚可云构建水库数字孪生底座



信息化监测平台包含用户管理、基础信息管理、监测站管理、GIS、视频及图片查询管理、水文自动测报、水文数据查询与管理 、数据分析、预报预警等多个信息化模块,能够及时准确地将前端监测站数据采集入库并自动汇总、分析、成果数据及发出预报预警,可通过平台及时掌握降水、水位等库区水情,从而及时作出管理决策。



智慧管理-管理应用平台


“智”守碧水 “慧”及民生:蔚可云构建水库数字孪生底座


围绕水库业务需求,充分利用高新技术,构建2大管理平台+2 个移动应用基座,实现水库管理“可视、可知、可控、可预测”


系统配备移动APP,让监测管理更加科学智慧,打开智慧水库管理应有,每日巡检情况和预警信息跃然“手”上,各水库 基本信息、运行管理一目了然,可实时查看水情、雨情。水库监管人员可第一时间判断水库存在的安全隐患,提高监管效 率。同时保证了巡查管护全流程闭环,实现问题反馈、处理闭环监管。


智慧管理-巡查应用


巡查应用:管护全流程闭环,实现问题反馈、处理闭环监管


  • 水库管理人员通过电脑端下发巡检任务,巡检人员可根据app完成巡检任务。

  • 具有巡检统计、巡检记录、巡检轨迹、问题记录、实时数据查看等功能

  • 既方便了巡检人员实时查看水库情况,拍照或文字描述上报水库存在问题,提高了水库管理人员的监管效率。同时保证了巡查管护全流程闭环,实现问题反馈、处理闭环监管。


“智”守碧水 “慧”及民生:蔚可云构建水库数字孪生底座

水库“一张图”智慧管理


 水库雨水情测报和大坝安全监测平台 

分为Web版、移动终端版,主要包括水库监管一张图、水雨情数据分析、水库大坝数据总览、报警查询管理、视频监控、巡检管理等功能模块,可按具体需求进行功能定制。支持级联管理,可用于省、市、区县各级水库监管平台建设。


智慧管理-标准化管理系统

加强水库运行管护,提升信息化管理能力,助力水库运行管护解决水库难问题,提高管护能力和水平。




智慧水库方案优势

多端协同、一站式全覆盖、闭环式管理



多端协同

  • 提供PC端和移动端的信息化管理系统,管理者可随时随地对水库  情况、信息发布进行查看与管理。

  • 满足不同层级,不同应用场景下的使用需求。



一站式,全覆盖安全监控方案

  • 提供水库智能安全监控整套解决方案,包含信息化管理平台与终端传感器,一站式服务。

  • 方便事前的预警监测,事中的预警通知,事后的应急会商。


高性价比、易落地

  • 提供灵活多样的部署方式,私有化部署,从根本上以客户实际情况与需求为出发点,降低客户建设系统的成本。


数据高共享,易沉淀

  • 打破系统与设备之间的信息孤岛,实现数据的共享和应用;

  • 构建水库大数据分析框架,提取数据中极具潜在应用价值的信息和规律,为后续安全加固提供决策和指导。


预警流程闭环式管理

  • 将预警广播系统进行系统集成,通过系统层面的高度融合打通,实现灾害预警全程的自动化,可视化。

  • 减轻监管者管理的工作强度,提供“0延时”的预警广播。


智慧水库打破了传统水库的管理模式,让科技真正的融入到水库当中,推动水库管理走向多元化、智能化。蔚可云今后将继续发挥企业优势,围绕水库场景,打造出更完善的解决方案和产品服务,为智慧水库发展注入强劲动力。

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