李 錚，何勇軍，范光亞，吳秀會

（1. 南京水利科學研究院，江蘇 南京 210029；2. 翠屏國際控股有限公司，江蘇 南京 211000）

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灌區(qū)信息化建設發(fā)展現(xiàn)狀及應對策略

李 錚1，何勇軍1，范光亞1，吳秀會2

（1. 南京水利科學研究院，江蘇 南京 210029；2. 翠屏國際控股有限公司，江蘇 南京 211000）

灌區(qū)信息化的建設發(fā)展是提升灌區(qū)管理水平和提高灌溉效益的有效手段之一。針對灌區(qū)信息化建設發(fā)展不同階段中存在問題進行歸納總結，分別對規(guī)劃、建設和運行管理階段信息化建設發(fā)展現(xiàn)狀進行分析，對規(guī)劃質(zhì)量、建設水平、設備維護、人才隊伍建設相關問題進行探討，并對存在的問題提出應對策略以供灌區(qū)信息化建設及長期運行管理需要。

灌區(qū)；信息化；應對策略；運行管理

0 引言

灌區(qū)信息化是提高灌區(qū)的管理服務水平和質(zhì)量、降低成本的重要手段，是實現(xiàn)“總量控制”和“定額管理”2 套指標體系的重要措施，是灌區(qū)建設和發(fā)展的必然方向。通過現(xiàn)代計算機、網(wǎng)絡通信、電子信息、智能控制等技術構建水資源信息感知、智能控制、動態(tài)調(diào)度，實現(xiàn)灌區(qū)管理的信息化、智能化、網(wǎng)絡化。全國大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造規(guī)劃的大型灌區(qū)共 434 處，分布在全國 31 個?。▍^(qū)、市），涉及 1 104 縣（市、區(qū)），截至 2014年底，共 153 處灌區(qū)不同程度開展了信息化建設[1]。通過灌區(qū)信息化建設，工程運行安全保障得到了提高，應對突發(fā)事件的處理能力得到了增加，水資源的利用效率和灌區(qū)綜合管理水平得到了提升。

對灌區(qū)信息化建設的發(fā)展，多位學者也提出了各自觀點，其中具有代表性的有：陳金水[2]對灌區(qū)信息化建設的總體思路方面提出了灌區(qū)現(xiàn)代化的頂層設計思路要結合灌區(qū)的實際情況，遵循客觀規(guī)律，循序漸進，要結合灌區(qū)的實際應用情況，做到實用、有效和可靠。信息化的規(guī)劃質(zhì)量受灌區(qū)自然環(huán)境、工程條件、人文因素等制約，郝敬偉[3]指出針對信息化建設的目標和內(nèi)容、分析建設規(guī)劃應堅持開放性、先進性、可靠實用性等基本原則，并針對系統(tǒng)運行的人員素質(zhì)、運行管理、制度建設等關鍵因素提出合理建議。灌區(qū)通信方式也隨著通訊技術的發(fā)展不斷在變遷，從較少占用資源的 GPRS 方式[4]、到可以實現(xiàn)遙測和遙調(diào)的 GSM 方式[5]、適用于人煙稀少且無公網(wǎng)覆蓋地區(qū)的 5.8 GB/s 寬帶微波方式[6]，以及 VPN 虛擬網(wǎng)技術，或者上述方式的各種組合等。灌區(qū)信息管理系統(tǒng)從單純提供信息到提供共享和決策支持服務轉變。肖建華[7]對灌區(qū)信息化系統(tǒng)集成方案進行了優(yōu)化，針對普遍存在的信息化“孤島”問題進行了整合，實現(xiàn)對各種頁面的瀏覽。柏屏[8]、謝芳[9]、李翊[10]、馬樂平[11]等以地理信息系統(tǒng)（GIS）為平臺，數(shù)據(jù)庫為基礎，建立了不同類型灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了水利信息的采集、展示、模擬、管理和分析評價及數(shù)據(jù)的上報和共享。

從目前的灌區(qū)信息化發(fā)展現(xiàn)狀看，灌區(qū)水管單位對灌區(qū)信息化建設的積極性較高，而工程前期規(guī)劃及后續(xù)管理意識不強。灌區(qū)信息化是一個集信息采集、數(shù)據(jù)管理、決策支持、網(wǎng)絡發(fā)布于一體的系統(tǒng)工程，其發(fā)展不僅僅需要關注建設期，更應該開展全過程管理，包括前期規(guī)劃，建設管理及運行維護等多個方面。

1 灌區(qū)信息化發(fā)展現(xiàn)狀

灌區(qū)信息化建設的目標是充分利用計算機、電子、通訊、控制、網(wǎng)絡技術，圍繞灌溉管理，打造灌區(qū)工程管理及運行管理的支持、應用平臺。其主要建設內(nèi)容一般包括：水雨情測報、閘門監(jiān)控、墑情監(jiān)測、調(diào)度管理、辦公自動化等系統(tǒng)的建設，以及數(shù)據(jù)庫和通訊網(wǎng)絡的構建。從建設效果看，灌區(qū)建立了灌區(qū)水情信息基本站點和完善了傳輸方式，管理上基本實現(xiàn)了計算機對基礎水雨情信息的采集、處理和預報功能。灌區(qū)獲取的信息被不同程度用于灌區(qū)自身的管理當中及行業(yè)主管部門決策的依據(jù)，一定條件下實現(xiàn)了灌溉水資源的優(yōu)化調(diào)度和配置。灌區(qū)信息化建設初步達到了建設目的。

但是，在多年的建設管理及運行中也存在一些問題，不同階段存在的問題各有特點。

1.1 規(guī)劃階段

配套改造周期長，規(guī)劃與建設脫節(jié)。在實施過程中，限于各地實際情況及編制規(guī)劃時期條件，規(guī)劃編制深度不同，規(guī)劃技術方案實施時機不盡合理，工程投資建設內(nèi)容與工程量不匹配等。各地信息化建設規(guī)模、重點和實施時間不同，加上工程建設環(huán)境與物價水平的變化，工程建設標準更新，原規(guī)劃內(nèi)容與建設情況不符。

數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，系統(tǒng)兼容性差。數(shù)據(jù)的分類、定義不規(guī)范，設計單位各自為陣，存在低水平重復開發(fā)與建設等現(xiàn)象。數(shù)據(jù)庫模式多樣，標準化程度低，數(shù)據(jù)存儲難以同化，無法實現(xiàn)信息共享，產(chǎn)生一個個“信息孤島”。采集和傳輸設備型號種類繁多，檔次參差不齊，應用程序各自獨立，沒有關聯(lián)性。

缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，重復建設現(xiàn)象嚴重。信息化規(guī)劃與水庫安全、山洪災害、氣象部門環(huán)境等監(jiān)測項目重疊，各自獨立規(guī)劃、設計和運行，各系統(tǒng)分屬不同管理部門，無法集成，增加了投資，降低了資源利用率，同時增加了維護費用。

軟件標準化、通用化程度低。由于各類信息系統(tǒng)及應用軟件均由各承擔單位獨立開發(fā)，其系統(tǒng)性差、維護困難。這就導致數(shù)據(jù)庫和應用軟件只能由少數(shù)人員熟悉使用，一旦出現(xiàn)問題，往往導致整個系統(tǒng)的癱瘓甚至廢棄，由于缺乏權威的數(shù)據(jù)庫建設指南，缺乏統(tǒng)一的建設標準，其它用戶也難以使用。

片面追求外觀效果，實用性偏低。規(guī)劃中對系統(tǒng)的展示功能要求較為豐富，片面追求視覺效果，而對信息技術的應用不足，多數(shù)數(shù)學模型難以對實際狀況進行符合實際的模擬，難以對灌區(qū)水資源科學調(diào)度管理起到指導作用。

1.2 建設階段

在建設實施階段，總體建設水平低和管理職能分散，同時信息化人才和資源投入不足也是導致信息化建設機制缺失的原因。

信息化建設水平低，影響數(shù)據(jù)的質(zhì)量。直接造成水利統(tǒng)計數(shù)據(jù)的獲取方式不穩(wěn)定，部分地區(qū)存在重復建設，使得數(shù)據(jù)源混亂，指標重復不一致，有可能會出現(xiàn)相互矛盾的情況。實際建設時，由于不同施工單位采取的技術手段有差別，很難做到系統(tǒng)建設的整體性，不利于系統(tǒng)的二次開發(fā)和綜合集成。

管理職能分散，信息化人才匱乏。信息化運行管理人員處于基層水務系統(tǒng)，無法參與建設項目的前期工作，對信息化建設規(guī)劃信息了解有限。相關專業(yè)技術人員不足，對信息化知識認識不足，從事水利工程建設人員往往具備扎實的水利工程建設知識，而信息化方面知識則成為短板，無法及時發(fā)現(xiàn)建設中存在的不足。

硬件優(yōu)于軟件，制約信息化水平。灌區(qū)普遍重視硬件建設，軟件建設水平較低，相反限制現(xiàn)有硬件水平充分發(fā)揮。甚至有的資料整理分析還需要人工操作，對灌區(qū)管理效率有直接影響，同時已開發(fā)的軟件得不到實踐應用，這也間接影響了軟件的開發(fā)和推廣工作。

1.3 運行管理階段

設備多樣化，維護成本高。灌區(qū)常用的水位、雨量、流量等設備種類繁多，品牌各異，性能也是千差萬別。經(jīng)過實踐運行，進口原裝或組裝采集設備質(zhì)量相對較為穩(wěn)定，但設備價格較高，多為一體化設計，維修困難。國產(chǎn)設備價格較為低廉，但長期運行可靠性偏低。

信息化人才建管不對稱，缺乏相關專業(yè)知識。從事水利信息化系統(tǒng)開發(fā)人員偏重于信息技術，而對于水利建設相關知識略顯缺乏。長期從事灌區(qū)管理業(yè)務的人員多數(shù)對信息化認識不足，造成系統(tǒng)建設完成后成為擺設品的尷尬局面。對灌區(qū)管理人員的培訓及再教育往往側重于水利與工程建設專業(yè)知識，信息技術方面的人才往往得不到重視。

維護費用高，存在資金缺口。維護一個信息系統(tǒng)可能比建設更難，而且信息化系統(tǒng)建成后的管理和維護，則主要靠應用者和管理者完成。信息化設備更新快，淘汰率高，運行維護費用高，運維費用由使用單位自行解決，對水管部門來說在資金上有一定缺口。

2 灌區(qū)信息化發(fā)展應對策略

國家每年仍將投入續(xù)建配套節(jié)水改造投資的3%～10% 用于灌區(qū)信息化建設，這為灌區(qū)信息化建設與發(fā)展提供了資金保障。然而，灌區(qū)信息化運行管理過程中遇到的問題已經(jīng)開始制約信息化的進一步發(fā)展，灌區(qū)的建設管理水平也是信息化程度高低的重要體現(xiàn)。灌區(qū)水利信息化涉及數(shù)據(jù)采集、信息傳輸、決策支持等多方面的運用，因此提前做好灌區(qū)信息化發(fā)展中的應對策略，對發(fā)揮系統(tǒng)應用效益及信息化運行長效機制有重要的指導作用。

2.1 規(guī)劃階段

信息化系統(tǒng)設計的前提是規(guī)劃質(zhì)量，良好的規(guī)劃能夠節(jié)約工程投資，節(jié)省工期，保證工程竣工后長期高效運行。系統(tǒng)建設規(guī)劃要結合灌區(qū)實際情況，實際應用和效益發(fā)揮緊密聯(lián)系，將先進的科學技術融入到實際的灌區(qū)管理中，才能建設技術含量高，緊跟科技現(xiàn)狀的系統(tǒng)工程。

適時調(diào)整規(guī)劃，合理升級改造方案。針對規(guī)劃不能滿足當前需求的情況，要隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展水平，本著“技術先進、經(jīng)濟合理、講求效益”的原則提高工程建設標準及優(yōu)化建設內(nèi)容。

統(tǒng)一規(guī)劃，提高系統(tǒng)兼容性。各系統(tǒng)輸入輸出接口采用國家標準，為系統(tǒng)集成提供便利。建立科學規(guī)范、標準統(tǒng)一、資源共享的信息化應用平臺，實現(xiàn)網(wǎng)絡互聯(lián)和資源共享。這也是減少投資、降低后期管理和維護成本的手段。國家也頒布了相關標準，如 SL 700－2015《水利工程建設與管理數(shù)據(jù)庫表結構及標識符》對庫表結構、數(shù)據(jù)表示方法和標識作了規(guī)定。

加強溝通，實現(xiàn)互聯(lián)互通。在水利系統(tǒng)中根據(jù)職責和隸屬關系，由通信和計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)相互連接，實現(xiàn)信息和成果共享。李翊[12]、劉海燕[13]等提出的面向服務的體系結構和云計算解決方案可提供借鑒，建立感知層、網(wǎng)絡層和云計算平臺三層架構，為各類信息化系統(tǒng)提供統(tǒng)一的軟硬件基礎平臺。

實用性至上，可視化仿真輔助。對數(shù)據(jù)分析挖掘及建立水利水文模型進行研究的最終目的是實現(xiàn)水資源的優(yōu)化調(diào)度，提高用水效益。對數(shù)據(jù)和空間信息給予了不同程度的表達，都應以滿足現(xiàn)實需要為原則，不可過于追求動態(tài)和可視化效果。在信息傳輸上，目前大多數(shù)灌區(qū)都采用遙測系統(tǒng)，信息傳輸方式有 GPRS，3G 網(wǎng)絡和 VPN 專網(wǎng)等。由于現(xiàn)在公網(wǎng)覆蓋率較高，數(shù)據(jù)量較小的信息基本能夠通過 GPRS 傳輸，而 3G 和 VPN 網(wǎng)絡傳輸費用較高，一定程度限制視頻監(jiān)視、閘控等設備所需信息的傳輸。原則上應優(yōu)先選擇公共通信方式，或以公共通信方式為主。

2.2 建設階段

加強業(yè)務應用系統(tǒng)建設，恰當配置模塊。灌區(qū)目前主要的業(yè)務應用系統(tǒng)包括信息采集處理、水費計收管理、配水調(diào)度管理、灌區(qū)防汛預警及辦公自動化系統(tǒng)等。嚴格執(zhí)行技術框架體系，水利部項目辦編制完成了 23 部項目標準，覆蓋術語與編碼、信息采集與傳輸、數(shù)據(jù)資源、應用系統(tǒng)和建設與管理等方面。在灌區(qū)信息化建設中嚴格執(zhí)行相應的技術標準，對主要硬件設備、關鍵系統(tǒng)技術審查，能夠保障儀器設備多樣化帶來的困擾，提高系統(tǒng)兼容性。在此基礎上需要加強業(yè)務應用系統(tǒng)的開發(fā)力度，從系統(tǒng)建設經(jīng)驗看，采用微軟公司控件進行二次開發(fā)是一種選擇，其設計工期短，界面友好，符合管理人員平時的工作習慣與思維方式，只要進行短期培訓一般管理人員即可上崗操作。

推進公共數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建設，實現(xiàn)資源共享。灌區(qū)公共數(shù)據(jù)庫包括基礎信息、水情、水利空間和社會經(jīng)濟等數(shù)據(jù)庫。充分利用網(wǎng)絡資源，建立局域網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)信息的傳輸、處理與共享。實現(xiàn)水利行政管理部門、灌區(qū)管理機構、計劃用水戶等多級管理平臺的數(shù)據(jù)共享，提高行政效能，提升計劃用水管理的主動性，為調(diào)度決策提供信息支持。

構建水利基礎信息采集體系，提高水利基礎信息的利用率?，F(xiàn)有的公共通信資源基本能夠覆蓋灌區(qū)主要水源地信息傳輸?shù)男枰?，灌區(qū)信息化建設應依托現(xiàn)有公共通信網(wǎng)絡建設相應的水利基礎信息通信網(wǎng)，為灌區(qū)基本業(yè)務提供通信服務，適時增加必要的傳輸帶寬以保證大數(shù)據(jù)量的傳輸能力。建構區(qū)域性數(shù)據(jù)中心，在灌區(qū)水利基礎信息采集體系內(nèi)實現(xiàn)日常灌溉、防汛抗旱、應急調(diào)度等事務的資源共享。

2.3 運行管理階段

加強制度化建設，保證長效運行。灌區(qū)信息化系統(tǒng)中精密的設備需要采用嚴格的技術操作流程，整個系統(tǒng)的管理和使用需要明確責任主體、規(guī)范管理職責，嚴格操作規(guī)程。制定清晰、嚴謹、科學、規(guī)范的系統(tǒng)管理制度，是保證系統(tǒng)長效運行的有效手段。大部分信息化設備均安裝在荒郊野外，暴雨天氣易遭到雷擊短路損壞，數(shù)據(jù)采集設備線路易遭到動物啃咬破壞，民用設備易被偷盜。所以設備的防雷、防水、防火、防盜等需要在運行中予以重視，采用切實有效措施保證設備安全。

重視人才培訓，提高運行管理水平。信息化系統(tǒng)涉及水利、電子、通訊、自動化、計算機等多個專業(yè)。因此對管理人員的專業(yè)素質(zhì)和技術水平要求也較高，這樣的綜合型人才在灌區(qū)管理單位不多。因此要求在系統(tǒng)建設期管理人員能夠及時參與，充分了解系統(tǒng)建設的內(nèi)容和技術要求，完工后也應提供充足的培訓學習機會，只有提高灌區(qū)管理人員的素質(zhì)，才能保證灌區(qū)運行過程中系統(tǒng)的有效利用，并充分發(fā)揮應有效益。經(jīng)驗表明系統(tǒng)的長效運行不僅在于建設高質(zhì)量的信息化系統(tǒng)，日常的巡視檢查、維修管養(yǎng)也是系統(tǒng)安全運行的重要保障。

3 結語

灌區(qū)管理的信息化、智能化、網(wǎng)絡化是灌區(qū)建設和管理的發(fā)展方向。針對灌區(qū)管理現(xiàn)狀進行了總結，分別對規(guī)劃、建設及運行管理中存在的問題進行了梳理。當然在灌區(qū)信息化建設過程中，各個階段也不是完全區(qū)分的，有些階段是相互重疊，互相滲透的。總之，要重視規(guī)劃質(zhì)量，最大化投資效益，保持系統(tǒng)兼容性的同時緊跟科技前沿；推進建設階段應用系統(tǒng)及公共數(shù)據(jù)庫建設，提高基礎數(shù)據(jù)利用率；加強運行管理階段制度化建設，加大人才隊伍培養(yǎng)力度，以提高管理人員的素質(zhì)。通過加強灌區(qū)信息化建設的全過程管理，提升灌區(qū)管理水平和增加灌溉效益。

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Development and countermeasures of information construction in irrigation district

LI Zheng1, HE Yongjun1, FAN Guangya1, WU Xiuhui2

（1. Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing 210029, China; 2. Verdure International Shareholding Co. Ltd, Nanjing 211000, China）

Information construction and development of irrigation district is one of effective measures toimprove management ability and increase irrigation benefit. Hence, existing issues in different phase of information construction and development of irrigation district are summarized. Meanwhile, planning, construction and operation phases in information development are analyzed separately; related problems like planning quality, construction level, maintenance of equipment, human resource are discussed. Countermeasure of these problems is provided to fulfill the information construction and long-term operation of irrigation district.

irrigation district; information construction; countermeasures; operation and management

S275 ；TV39

A

1674-9405（2017）03-0068-05

2017-02-20

水利部公益性行業(yè)專項項目（201301033）；中央級公益性科研院所基金項目（Y715002）

李 錚（1980－），男，江蘇南京人，高級工程師，從事灌區(qū)信息化及大壩安全管理方面研究工作。

10.19364/j.1674-9405.2017.03.016