王 華

（山東省濱州市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 256600）

1 灌區(qū)概況

小開(kāi)河引黃灌區(qū)始建于1993年，位于山東省北部、黃河下游左岸，縱貫山東省濱州市中部，是山東省大型引黃灌區(qū)之一。灌區(qū)控制區(qū)域包括濱州市的濱城區(qū)、惠民縣、陽(yáng)信縣、沾化縣、無(wú)棣縣5個(gè)縣（區(qū)），共有18個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，667個(gè)自然村，設(shè)計(jì)灌溉面積7.33萬(wàn)hm2。該灌區(qū)主要建筑物為引黃閘1座、輸沙渠51.3km、沉沙池4.2km、輸水渠33.8km、以及31條支渠，147座渠系配套建筑物和部分田間配套工程。

2 灌區(qū)信息化建設(shè)的必要性

1998年，小開(kāi)河引黃灌區(qū)投入運(yùn)行以來(lái)，灌區(qū)各管理所一直采用測(cè)流流速儀進(jìn)行量測(cè)水工作，該測(cè)流方法不僅誤差大，而且職工勞動(dòng)強(qiáng)度大，為提高灌區(qū)現(xiàn)代化管理水平，2003年對(duì)灌區(qū)進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)水系統(tǒng)建設(shè)，目前已完成中控室、渠首站、里則站、孫集站、大寨河站、清波河站等5個(gè)站點(diǎn)及1個(gè)中心站的建設(shè)項(xiàng)目。

灌區(qū)管理信息化建設(shè)是按照測(cè)水自動(dòng)化、傳輸無(wú)線(xiàn)化、監(jiān)控現(xiàn)代化、閘門(mén)遠(yuǎn)控化、操作界面化、信息共享化、向數(shù)字化灌區(qū)邁進(jìn)的原則，逐步建立一個(gè)以信息采集系統(tǒng)為基礎(chǔ)、以高速安全可靠的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為手段、以3S技術(shù)和決策支持系統(tǒng)為核心的自動(dòng)化控制及信息化管理系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)灌區(qū)灌溉管理、工程管理、決策管理的信息化建設(shè)目標(biāo)。

隨著大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程的實(shí)施和國(guó)家對(duì)大型灌區(qū)投資力度的加大，實(shí)施灌區(qū)信息化建設(shè)，必將有力推動(dòng)灌區(qū)向節(jié)水型、效益型和持續(xù)型發(fā)展，可大大提升灌區(qū)經(jīng)營(yíng)管理的效率和效能。

3 灌區(qū)管理信息化系統(tǒng)組成

灌區(qū)管理信息化建設(shè)主要由信息采集系統(tǒng)、通信及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、閘門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)5部分組成。

3.1 信息采集系統(tǒng)

采用超聲波多普勒測(cè)流設(shè)備H—ADCP，對(duì)干渠渠道引水流量、水位、水情進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和采集，形成記錄，并由無(wú)線(xiàn)傳輸至管理局的中控室，通過(guò)數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)計(jì)算并顯示流速、水位、流量等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各支渠的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

3.2 通信及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

將信息采集系統(tǒng)采集到的信息及時(shí)傳輸?shù)街髡?，同時(shí)管理中心下達(dá)調(diào)度命令；另外，通過(guò)建設(shè)聯(lián)系主站與各子站之間的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)連接，方便數(shù)據(jù)和圖像的傳輸，實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化，提高辦公效率和管理水平。

3.3 綜合數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

建立包括實(shí)時(shí)水情、歷史水情、灌區(qū)基本信息、渠系、灌溉制度、需配水方案、圖像等的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，為灌區(qū)信息管理、用水決策和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持；同時(shí)，建立綜合數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)靈活的數(shù)據(jù)定義、輸入、查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)分析功能。

3.4 閘門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)

在干渠節(jié)制閘和支渠進(jìn)水閘上，安裝閘門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)閘門(mén)實(shí)行自動(dòng)控制，以實(shí)現(xiàn)閘門(mén)快速、及時(shí)、準(zhǔn)確的啟閉，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠程度，并進(jìn)行流量監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理。

3.5 辦公自動(dòng)化系統(tǒng)

建立以單位辦公業(yè)務(wù)信息交流、共享為基礎(chǔ)的辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。

4 灌區(qū)管理信息化建設(shè)工程內(nèi)容

小開(kāi)河灌區(qū)信息化建設(shè)工程內(nèi)容主要包括以下7個(gè)方面：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)、纜道測(cè)流系統(tǒng)、水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、閘門(mén)遠(yuǎn)控系統(tǒng)、信息共享和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。

4.1 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是小開(kāi)河灌區(qū)信息化建設(shè)的基礎(chǔ)，因此，應(yīng)對(duì)分布在55km小開(kāi)河灌區(qū)干渠上的45個(gè)監(jiān)控點(diǎn)、5個(gè)纜道測(cè)流點(diǎn)和7個(gè)水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一布置，為實(shí)現(xiàn)視頻、水情數(shù)據(jù)及信息的高質(zhì)量和穩(wěn)定傳輸，采用光纜作為載體進(jìn)行連接，再通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)寬帶將數(shù)據(jù)和信息傳輸至管理局。

沿渠道鋪設(shè)55km單模16芯光纜，各個(gè)站點(diǎn)安裝光端機(jī)將監(jiān)控視頻信號(hào)和測(cè)流、水位、水情等電訊號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，傳輸至5個(gè)管理所，再通過(guò)寬帶網(wǎng)絡(luò)將信息傳輸?shù)焦芾砭?。沿渠架設(shè)高壓電路15km，對(duì)部分偏遠(yuǎn)地段站點(diǎn)的信息化建設(shè)提供網(wǎng)絡(luò)和電力。

4.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

以光纜網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，建設(shè)渡槽、閘門(mén)等45個(gè)重要設(shè)施的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)管理所、管理局分別對(duì)遠(yuǎn)程視頻進(jìn)行監(jiān)控，可對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)人為破壞及視頻設(shè)備出現(xiàn)故障實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，各站點(diǎn)通過(guò)語(yǔ)音廣播系統(tǒng)，達(dá)到水法宣傳和遠(yuǎn)程警告的目的。

該系統(tǒng)主要由前端視頻監(jiān)控系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、監(jiān)控中心組成。

4.2.1 前端視頻監(jiān)控系統(tǒng)

前端視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端設(shè)備監(jiān)控?cái)z像機(jī)和光端機(jī)、云臺(tái)、紅外燈、防護(hù)罩等組成。根據(jù)監(jiān)控實(shí)際狀況，在監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)立桿上配置視恒速云臺(tái)，它由紅外燈，防護(hù)罩和高清低照度紅外機(jī)器組成，保證夜視效果，防雨防風(fēng)，達(dá)到全天候?qū)鄥^(qū)工程的監(jiān)控目標(biāo)。

4.2.2 傳輸系統(tǒng)

數(shù)據(jù)傳輸載體為光纖。將光端機(jī)先接入到每個(gè)前端點(diǎn)所屬的分站點(diǎn)上，每個(gè)分站點(diǎn)通過(guò)租用入市光纖通過(guò)光纖收發(fā)器將圖像傳送管理局，在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上任何授權(quán)用戶(hù)均能對(duì)圖像進(jìn)行瀏覽和控制，并可隨時(shí)察看錄像資料以及告警事件。在任何地區(qū)也可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)監(jiān)控系統(tǒng)的圖像和信息。

4.2.3 監(jiān)控中心

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,在監(jiān)控中心和每個(gè)分站點(diǎn)各配備一臺(tái)16路硬盤(pán)錄像機(jī)，在中心配備一套13孔電視墻、4臺(tái)存儲(chǔ)管理硬盤(pán)錄像機(jī)以及矩陣和操作鍵盤(pán)。圖像存儲(chǔ)服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)所有視頻監(jiān)控點(diǎn)的圖像進(jìn)行存儲(chǔ)，圖像瀏覽服務(wù)器負(fù)責(zé)圖像的瀏覽顯示、控制等。

4.3 視頻會(huì)議系統(tǒng)

遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)管理處機(jī)關(guān)和5個(gè)基層單位之間的遠(yuǎn)程視頻會(huì)議及相互交流。

4.4 纜道測(cè)流系統(tǒng)

里則、孫集、205管理所、白楊河和清波河5個(gè)重要測(cè)點(diǎn)的纜道測(cè)流系統(tǒng)，采用水利部南京水利水文自動(dòng)化研究所研制的EKL—3型全自動(dòng)水文纜道測(cè)流裝置，該裝置主要由水文絞車(chē)交流變頻無(wú)級(jí)調(diào)速控制、纜道測(cè)距定位儀、無(wú)線(xiàn)測(cè)流和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等部分組成,通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)纜道進(jìn)行全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)測(cè)流控制，自動(dòng)給出斷面流量報(bào)表和斷面流速分布圖，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦芾砭种行恼?，?shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)報(bào)和信息共享。

4.5 水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)閘前、渠首、里則、孫集、205管理所、楊河及清波河7個(gè)重要測(cè)點(diǎn)的水位監(jiān)測(cè)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)按照設(shè)定的時(shí)間將水位自動(dòng)傳輸至管理局，分段傳輸至管理所，并自動(dòng)記錄成數(shù)據(jù)庫(kù)文件，為將來(lái)的合理調(diào)度和科研課題提供第一手資料。

由于小開(kāi)河灌區(qū)為引黃灌區(qū)，泥沙淤積，不適合采用壓力式，而且灌區(qū)有近2/3時(shí)間不引水，也不適合采用浮筒式水位計(jì)，計(jì)劃采用超聲波水位計(jì)。利用超聲波水位計(jì)對(duì)水位實(shí)施24小時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸至小開(kāi)河灌區(qū)管理局。

4.6 閘門(mén)遠(yuǎn)控系統(tǒng)

10個(gè)閘門(mén)遠(yuǎn)控系統(tǒng)，隨時(shí)將閘門(mén)狀態(tài)傳輸至管理局，并形成數(shù)據(jù)庫(kù)文件，實(shí)現(xiàn)管理局和管理所能分別對(duì)閘門(mén)進(jìn)行遠(yuǎn)控操作和視頻監(jiān)控。

4.7 信息共享和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)

利用信息化建立的寬帶網(wǎng)絡(luò)，編制和建立小開(kāi)河灌區(qū)信息管理、用水決策、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)和工程管理、運(yùn)行資料的電子歸檔和查詢(xún)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)查看工程運(yùn)行情況、引水情況，為工程運(yùn)行管理提供信息化保障。

5 結(jié)語(yǔ)

小開(kāi)河灌區(qū)信息化建設(shè)實(shí)施方案結(jié)合灌區(qū)實(shí)際，立足于高起點(diǎn)，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，深入開(kāi)發(fā)和廣泛利用灌區(qū)的信息資源，大大提高了信息采集的準(zhǔn)確性以及傳輸?shù)臅r(shí)效性，不僅降低了灌區(qū)管理成本，提高了管理效率，促使灌區(qū)良性運(yùn)行，而且可為灌區(qū)管理提供科學(xué)決策依據(jù)，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)管理現(xiàn)代化?！?/p>