智能算法跑出智慧防汛“加速度”

黄河有“数”,防汛有“智”。
近年来,山东河务局聚焦智慧黄河建设目标,精准施策、靶向发力,以深入推动“三个全覆盖”感知网为基础,以“现代化应用、立体化筑防、精准化决策”为导向,以实现防汛业务“四预”为重点,研发冰凌监测、坝岸坍塌和视频水位自动监测算法,为智慧防汛注入了新动能。
冰凌监测算法:数据决策,求人海战术之“变”
冰凌监测算法坚持“用数据决策,用数据管理,用数据服务”,将实时视频流对接算法平台,对视频监控图像中水面、冰面进行像素级分析,以获取流凌密度、冰凌流速和左右岸冰宽度,实现冰凌监测向实时监测、在线分析、横纵比对、自动预警的数字型延伸、智能化转变。2022年12月17日,冰凌监测算法成功预警2022-2023年度黄河山东河段首次流凌。
冰凌监测算法坚持“实用为本,效率至上,精准为要”,根据实际流凌和封河情况,持续调整增加冰凌识别摄像头试点,29路摄像头现已覆盖黄河山东重点流凌河段;提升冰凌识别频率,将冰凌识别从2小时一次提高至20分钟一次,为算法精度提升提供更多算据支撑;系统开发人员与防汛专业技术人员多次座谈探讨,开展需求分析、优化调整算法、进行专业测试,并下发通知安排有关单位开展人工观测与系统自动监测同时段、同力度、同效能推进;比对人工观测与系统监测凌情数据,优化冰凌模型,提高冰凌识别精度,消除岸冰误识别、雾天误识别等因素;打造立体体系,实现人工实地观测、视频监控全视角巡查、冰凌监测分析系统自动监测为一体的全方位立体化凌情观测体系。
坝岸坍塌监测算法:自动监测,破工程巡查之“难”
每个算法的背后都是一个问题导向。自动监测坝岸坍塌,就是向科技要战斗力,解决“坝岸监测难、坍塌发现晚、抢护不及时”等问题。坝岸坍塌监测算法对监测图像进行超像素分割,与历史基准相同位置区域比对,每4小时截取实时视频图像进行算法分析和有效标注,当检测到坝岸根石异常时,系统自动推送预警信息,实现重点工程全天候在线监测。
试点先行,坝岸坍塌算法以天桥河务局为试点,选取易出险的4个工程实验,根据实际结果,对算法策略不断调整,力求监测精准识别、实时预警、快速处置。
梯次推进,根据实际应用及基层需求,该算法可实时监测50处工程坝岸坍塌情况。
重点突破,根据多年工程出险及2021年秋汛出险情况,选取常年靠水、河势变化大、工程出险多的7处工程,重点观测、结果比对、算法优化。
链条优化,对接“智巡”APP,将实时报警结果直接推送到一线巡查员手中,变被动巡查为主动巡查,实现工程安全在线监测、问题隐患自动识别。
视频水位自动监测算法:实时水情,解水位比测之“困”
“过去,每日8时要对遥测水位站进行人工比测一次,先要观测水位,再与遥测数据比对、调整、拍报,过程极为繁琐。如今,依托视频水位自动监测算法,我们已经实现让数据多跑路,职工少跑路,大大减轻了工作负担。”水情技术人员介绍说。
视频水位自动监测算法,是当前遥测水位的补充和比测途径,实现了水位自动监测、水位超限值预警和测站全景图像、周边环境以及水文配套设施的实施监控,让远程监测人员如亲临现场。该算法运用“图像识别”技术,预设当地零点高程,通过视频监控自动识别水位刻度,犹如“千里眼”“顺风耳”,实时上报水位至全信息智能支持平台,并与遥测数据比测校测,实现了远程人工比测、无人值守在线观测水位;开发超限值系统预警功能,实现水位变化“第一时间锁定,全流程快速反应”;实时监测周边环境以及水文配套设施,为洪水预报注入“硬核”力量。
自2022年10月初在东平湖老湖八里湾站测试成功以来,视频水位自动监测算法已选取济南5处水位站为试点站。随着2023年汛期大流量过程的推广使用,山东河务局将补齐水情数据采集短板,构建洪水预报数据支撑底板,建成以“降雨-产流-汇流-演进”四环节为抓手,常态会商和动态调度相结合、精细推演和模型预报相衔接、共享会商和科学研判联动的一体化水情联动研判体系。
下一步,山东河务局将持续聚焦智慧算法赋能治黄核心业务,不断更新迭代算法模型,逐步消除环境、天气误识别等客观因素,使算法更加智能化、精准化,不断提升黄河治理和管理能力,为深入推动黄河流域生态保护和高质量发展提供强力驱动。