摘要：针对中小水电站集控后，现场采用“无人值班、少人值守”的方式进行运作，同时相关维护人员一般都驻扎在区域维检中心，电站厂站的留守人员锐减，这就造成现场管理方式、应急能力等均发生根本性地改变，更容易发生相关安全问题。例如对水电站人员出入管理、地火水灾等自然灾害以及其他异常情况发现不够及时，一旦这些异常情况不能被及时发现处理，很可能会产生不可预测的严重后果。为了保障中小水电站的安全运行，迫切需要开展相关预警安防系统研究与实施。因此本项目拟采用智能化技术手段应用于工作重复性、劳动强度较大且安全风险较高的单位，做到人少工作不能少，人减安全不能减。

关键词：少人值守模式；中小水电站；安防预警系统；技术措施

1导言

随着我国各大流域的陆续开发，大量梯级水电站由建设阶段进入运行阶段，其中包含一系列世界级的高坝大库，伴随而来的中小水电站安全管理风险和压力也越来越大。此外，近年来随着通讯和计算机监控技术的进步和成熟，基于集控运行的“无人值班、少人值守”梯级水电站发电运行管理模式在各大流域逐步推行，如何既顺应当前发展形势，又创新和提升安防预警系统技术水平，成为当前需要深入探索的管理课题。

2少人值守模式下的中小水电站安防预警系统存在的主要问题

中小水电站集控后现场采用“无人值班、少人值守”方式，电站留守人员锐减，现场生产管理存在的主要问题如下：

第一，部分电站现有安防监控工业电视系统投入使用年限较久，部分元器件逐步老化失灵，已出现偶发性摄像头控制失效、画面模糊的情况，原厂家已停止工业电视业务，不再提供售后技术支持。同时原有模拟式摄像机存在像素低、夜间画面效果差的缺点，影响值班人员有效实时监视厂站各个区域情况。

第二，厂站现有安防预警手段单一，主要依靠人工巡检的方式进行。当电站发生外来人员入侵、火灾、地灾等各类安全问题时不一定能及时发现；

第三，当厂站发生异常情况时，现场留守人员对相关信息确认、汇报手段单一，效率不高，造成第一时间处理、后方支持不够及时。甚至因救援延迟而导致事故扩大；

第四，灾情信息发布方式过于传统低效，其他相关机构、人员（如当地政府、应急局等相关机构，库区和下游村民、单位等）无法在第一时间获取相应预警信息。

3少人值守模式下的中小水电站安防预警系统技术措施

3.1总体架构设计

3.1.1总体业务架构

就项目的需求以及前期相关调研工作来看，在平台总体设计上采用设施共建、技术衔接、信息共享、应用协同、服务集成的设计思路，主要包括数据接入层，数据传输层、数据存储层、业务应用层、前端展示层五个逻辑层次，同时以、网络安全、应用安全、备份安全、数据安全等安全技术保障信息安全。

第一，数据接入层。即入侵、火灾、地灾报警子系统，通过各自的前端传感器、摄像头等设备采集厂站各类声、光、热等相关数据，如电站重点区域的视频、生产设备的温度以及地质的震动等。同时还预留水情、地震、气象监测子系统等其他安防系统数据接口；

第二，数据传输层。即各个子系统数据通过数据传输链路传输至统一平台数据库，通过汇集各数据源的数据，能够有效整合分散异构系统的信息资源，消除传统单一安防系统的“信息孤岛”现象，进一步发挥信息资源和应用系统的效能，提升信息化建设对业务管理的支撑作用。

第三，数据存储层。数据存储层主要是通过建立各类型数据库，对不同类型、不同结构的数据进行处理存储，在需要使用的时候再调出。其中关系型数据库主要用以存储相关业务数据，网格数据库则主要存储处理的结果数据以及系统常用数据，分布式文件系统存储图片、文件等信息，时序数据库存储设备状态等信息。将不同的数据按照系统需求以及各个数据库特点分别进行存储，能够加快页面响应数度，提高用户体验，同时也提升了系统整体的性能与稳定。

第四，业务应用层。业务层主要对各个报警信息进行业务分类，其中的入侵主要包含周界人员入侵报警、车辆出入管理以及门禁报警等；火灾主要为火情监测报警，地灾为泥石流实时监控报警。统一平台通过对接各个子系统业务，再整合成核心数据总览、报警查看管理、灾情发布以及系统管理等业务。

第五，前端展示层。展示层应用包含B/S客户端、C/S客户端，主要将系统各类数据按照业务逻辑进行可视化展示，方便用户清晰直观的阅览、查看电站各类安防信息以及报警数据。

第六，信息、网络、备份、数据安全保障体系。根据国家信息安全等级保护要求，少人值守电站安防预警系统安全体系包括安全存储、数据备份与恢复、安全事件监测等信息安全保障机制及信息安全标准、应用系统安全管理规范等内容。

3.1.2总体技术架构

本次安防预警系统的架构基于开放的Java 技术体系，功能方面主要以数据展示、信息交流以及模型预测为主，其中数据库要求能够兼容各类即时数据、结构/非结构等数据。预留相关子系统模块数据接口，做到系统模块化，方便平台后期进行拓展，为平台未来的持续发展打下坚实的基础。

基础设施层为硬件基础设施，包含服务器、网络和存储设备等；

数据层是存储数据的相关介质，如：MYSQL、内存网格数据库（IMDG），MYSQL作为基本数据库将系统采集、生成的各种数据进行存储，内存网格数据库主要对系统多种数据做分布式存储，同时降低持续的磁盘读写导致的延迟；

应用层：应用服务层包含后台框架、应用服务和对外接口API。后台框架采用目前主流的开发框架SpringBoot、Beetl、druid等架构搭建作为开发平台；应用服务包含报警管理、核心总览、灾情发布和系统管理；对外接口API包含报警数据接口、视屏播放接口和设备状态接口，其中和子系统交互考虑了网络安全；

视图层提供统一的界面风格，负责向用户提供友好的人机交互接口和数据的输入输出工作。

3.2采取智能预警系统及方法

本发明实施例提出了一种水电站智能预警系统，包括信息获取单元、数据存储单元、数据处理单元和显示单元；

数据获取单元用于获取水电站环境信息；数据存储单元用于存储所述环境信息；数据处理单元根据所述环境信息的种类与预设的阈值进行比较，将超过阈值的环境信息列为报警信息；显示单元对处理后的报警信息进行显示。

所述信息获取单元包括多个采集模块。在实际操作中，数据获取单元可以是现场的视频摄像头、温度传感器、声音传感器、震动传感器或者其他常用的传感器中的一种或者几种。也可以是由多个传感器构成的有机协调的数据获取子系统。例如我们可以用温度传感器、摄像头和烟雾传感器等构成火灾子系统；利用摄像头和水位检测装置等构成水位检测子系统；利用摄像头、振动传感器和声音传感器等构成地灾（泥石流、地震）子系统；还可以由门禁、摄像头等构成入侵子系统。

而数据存处理单元则是统一管理各个水电站的集控中心，各个子系统在获取的环境信息后，将相关信息传递至集控中心进行处理，方面统一管理，并了解全局情况。显示单元则可以是相关人员的手机等移动终端，也可以是电脑等PC端，还可以是集控中心的大屏显示。实际处理过程中，集控中心还将获取的信息分为报警信息与非报警信息，其中报警信息又按照各个子系统功能进行分类，各个子系统前端设备将采集到的信息进行阈值比对，超过设定阈值即判定为报警信息，并在核心总览界面进行弹出展示。值班人员能够直观清晰的看到近期的报警统计，并选择相应的子系统进行该子系统的所有信息查看。非报警信息为未超过系统设定阈值的信息，值班人员可以人工筛选、查看进行相关信息复核。

此外，发明还将数据处理单元将采集所述报警信息的采集模块的其他采集信息与所述报警信息相关联，并为所述其他信息设置查询入口随报警信息一同显示。一方面可以通过设备的关联关系和报警信息自身的属性更好的分辨出现的问题的类型；另一方面，方便人工随时调取相关数据查看，而不用通过复杂的路径到具体的数据位置去查看相关数据，有助于人工快速找到相应数据，在出现警报后，方便人工复核去识别判定是否为系统误判。例如，当发生报警时，显示文字警报，方便管理人员快速获取警报类型，严重程度等信息，同时也在旁边弹出关联摄像头采集的相应视频，点击即可播放，还有相关联的温度数据或振动数据变化图表等，方便判断数据是否符合相应的报警，人工核实。

结束语

总之，参考当前流域梯级水电站集控运行和“无人值班、少人值守”发电运行模式，综合分析传统中小水电站安防预警系统技术模式的优缺点，对国内部分流域的经验做法进行研究和总结，探索性提出流域集中管理模式，并对该模式下的组织机构、职能划分、人员设置等方面进行了简要阐述。通过实施该模式可有效规避传统管理模式的不足，提升人力资源利用率，并有助于形成流域统一标准，方便电站之间的数据对比分析，及时总结规律、发现隐患，提升安防预警技术水平和成果质量，进而提升中小水电站安全管理水平。

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