王 飛，阮宗彬，戴 勁，陳 震

(高郵市水利局，江蘇 高郵 225600)

0 引言

灌區(qū)信息化是利用現(xiàn)代通訊、計算機網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)，達(dá)到監(jiān)控、監(jiān)測、監(jiān)視、調(diào)度、調(diào)控的目的，提升灌區(qū)管理效率，完善調(diào)度手段，強化執(zhí)行力，實現(xiàn)智慧水利，信息化管理[1]。隨著工業(yè)化、信息化和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，信息化建設(shè)將成為灌區(qū)水資源高效利用的重要途徑[2-3]。隨著灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)需求進(jìn)一步提升，為提高灌溉、防汛、供水和抗旱信息化的調(diào)度決策能力，基于高郵灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目進(jìn)行“高郵灌區(qū)智慧灌區(qū)”平臺建設(shè)，進(jìn)一步有效監(jiān)測灌區(qū)實時數(shù)據(jù)，提高灌區(qū)管理的水平與效能。

1 灌區(qū)信息建設(shè)現(xiàn)狀

高郵灌區(qū)信息化系統(tǒng)于2008年完成了第一階段的建設(shè)，并于同年投入運行使用，系統(tǒng)初步完成了1個系統(tǒng)中心站和4個分中心站建設(shè)。隨著灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)需求的進(jìn)一步提高，高郵灌區(qū)城鄉(xiāng)社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展對灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造中建設(shè)“灌區(qū)智慧平臺”以提高灌溉、防汛及抗旱信息化系統(tǒng)的智能調(diào)度、信息統(tǒng)籌能力提出了更高要求。

2 灌區(qū)信息化建設(shè)

2.1 平臺設(shè)計

“高郵灌區(qū)智慧灌區(qū)”平臺基于統(tǒng)一設(shè)計、統(tǒng)一建設(shè)、分級使用的理念為各級管理人員分配不同的賬號和權(quán)限。軟件平臺包見圖1。

圖1 智慧灌區(qū)平臺

系統(tǒng)采用集中部署，分級應(yīng)用的方式進(jìn)行建設(shè)，考慮網(wǎng)絡(luò)安全部署兩套系統(tǒng)(水利政務(wù)外網(wǎng)系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng))，水利政務(wù)外網(wǎng)系統(tǒng)部署在省水利廳水利政務(wù)外網(wǎng)的省水利云平臺上，高郵市水務(wù)局、灌區(qū)管理處、灌區(qū)管理所和鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利站通過省水利政務(wù)外網(wǎng)訪問相應(yīng)服務(wù)。移動終端系統(tǒng)在省水利廳互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器上，滿足使用手機等智能終端的用戶訪問與使用，運行框架邏輯見圖2。

圖2 信息系統(tǒng)整體框架

2.2 功能設(shè)計

2.2.1 灌區(qū)可視化集中展示系統(tǒng)

灌區(qū)可視化集中展示系統(tǒng)是以圖形和圖表的形式將灌區(qū)內(nèi)各類統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)一展示，包括灌區(qū)六條干渠的引供水量情況、灌區(qū)當(dāng)年的水費征收情況、灌區(qū)工程情況、灌溉情況、實時視頻等。通過可視化集中展示系統(tǒng)的二級頁面可直觀形象地展示灌區(qū)總體水期及各管理所水期信息、灌區(qū)關(guān)鍵部位的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測情況，如高郵湖、邵伯湖、大運河、城區(qū)、三垛的今、昨日水情及城區(qū)、三垛和送橋的今日雨情，子嬰閘、界首小閘、周山洞、頭閘、南關(guān)洞、八里松洞、車邏閘、車邏洞等8個閘洞的上下游水情及啟閘高度情況、干渠上各重要節(jié)制閘的上下游水情及啟閘高度情況等，為灌區(qū)的管理決策提供快速的數(shù)據(jù)支持。灌區(qū)可視化集中展示界面見圖3。

圖3 灌區(qū)可視化集中展示界面

2.2.2 灌區(qū)管理一張圖系統(tǒng)

管理一張圖是以電子地圖作為展示媒介，將灌區(qū)各類運行管理信息賦予空間維度直觀展示，方便各級工作人員掌握灌區(qū)情況。系統(tǒng)主要包括：灌區(qū)概況、工程管理、實時監(jiān)視、用水管理等。

(1)灌區(qū)概況

是以高郵灌區(qū)簡介文件介紹，風(fēng)采照片，再配以灌區(qū)水利工程分布GIS地圖，綜合展示灌區(qū)的基本情況。用文字簡介、風(fēng)采照片、多媒體視頻再結(jié)合電子地圖對灌區(qū)總體情況進(jìn)行展示。

(2)工程管理

工程管理主要包括：工程分布和巡檢管理兩部分功能。工程分布：主要實現(xiàn)以GIS矢量地圖和數(shù)據(jù)列表的形式，展現(xiàn)灌區(qū)所有水源工程、供排水渠系工程、渠系建筑物工程等工程的分布情況和屬性數(shù)據(jù)信息，對渠橋閘站等工程的屬性信息、項目信息、巡檢信息進(jìn)行管理。主要功能包括：建筑物定位、點擊查詢、展示詳細(xì)等功能。巡檢管理主要包括實時巡檢和歷史巡檢查詢兩部分功能。

(3)實時監(jiān)視

以GIS地圖的型式展示灌區(qū)建設(shè)的所有人工和遙測的監(jiān)測站點，并顯示站點最新上報的數(shù)據(jù)信息，并對滿足報警閾值的數(shù)據(jù)進(jìn)行報警，對渠首、干渠、支渠、干開斗的實時水情進(jìn)行監(jiān)測。

(4)用水管理

根據(jù)大運河上各干渠及分干渠的引水洞及各支渠首閘門的水位、閘位和流量數(shù)據(jù)，在地圖上渲染顯示各級渠道的過水情況，通過此種方式可以清晰看到哪些渠道正在輸配水，哪些渠道已停止供水。為灌區(qū)的調(diào)配水工作提供更加豐富的分析方式，為調(diào)度工作提供指導(dǎo)。

2.2.3 灌區(qū)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)

(1)信息采集處理系統(tǒng)

灌區(qū)信息采集處理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方式，實現(xiàn)將服務(wù)器中的灌區(qū)河渠水情閘門開度等監(jiān)測信息收集處理和展示，為配水調(diào)度、工程運行提供數(shù)據(jù)支持。主要包括：監(jiān)測站點管理、灌區(qū)監(jiān)測數(shù)據(jù)、分級視頻平臺、人工置數(shù)、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、監(jiān)測預(yù)警推送、報警管理。

(2)灌區(qū)量測水管理系統(tǒng)

灌區(qū)量測水管理應(yīng)用以水情信息采集系統(tǒng)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)水情信息的查詢、統(tǒng)計分析及水情整編，并結(jié)合應(yīng)用軟件開發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和地理信息技術(shù)，將現(xiàn)有的涵閘過閘流量系數(shù)數(shù)字化，同時提供方便快捷的操作模塊對系數(shù)進(jìn)行調(diào)優(yōu)或?qū)⑿侣识ǖ暮l過閘流量系數(shù)進(jìn)行維護(hù)，然后系統(tǒng)依據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的閘前水位和啟閘高度自動檢索對應(yīng)的瞬時流量，從而生成當(dāng)日水量。灌區(qū)量測水管理系統(tǒng)包括主要分為量水方式管理、數(shù)據(jù)整編、數(shù)據(jù)統(tǒng)計幾大部分。

(3)灌區(qū)水費計收管理系統(tǒng)

灌區(qū)水費計收管理系統(tǒng)可以管理灌區(qū)用水戶信息、收費面積情況并能根據(jù)灌溉定額實現(xiàn)方畝轉(zhuǎn)換，快速計算應(yīng)收金額、并對收費情況進(jìn)行記錄，使灌區(qū)工作人員快速、準(zhǔn)確的進(jìn)行水費結(jié)算，順利完成水費計收工作。系統(tǒng)包括基本信息模塊、水量登記、水費計算與收繳模塊、水費結(jié)算、水價設(shè)置等。

(4)灌區(qū)配水調(diào)度管理系統(tǒng)

灌區(qū)配水調(diào)度管理按照灌區(qū)水期和各灌區(qū)管理所的內(nèi)部水期，輔助工作人員快速制定用水配水計劃，通過系統(tǒng)下達(dá)指令，分析考核配水執(zhí)行計劃，以提高灌區(qū)用水配水的管理效率。灌區(qū)配水調(diào)度管理系統(tǒng)從功能上分為：灌溉計劃、調(diào)度指令、流量跟蹤查詢、灌溉管理和自動調(diào)度管理。

(5)灌區(qū)工程管理系統(tǒng)

通過灌區(qū)工程管理系統(tǒng)，將原有系統(tǒng)的地圖及屬性數(shù)據(jù)整合的基礎(chǔ)上，將日常巡查工作進(jìn)行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)對灌區(qū)日常巡查記錄的維護(hù)和查詢功能?？梢耘c現(xiàn)場巡檢人員進(jìn)行實時視頻及語音通話，使得及時了解現(xiàn)場工況和突發(fā)事件，快速定位問題位置并給出處理意見，保障灌區(qū)工程安全運行。灌區(qū)工程管理應(yīng)用從功能上分為：工程簡介、工程臺賬管理、工程巡檢信息、巡檢管理和影像資料。

(6)灌區(qū)水價改革情況管理系統(tǒng)

灌區(qū)水價改革情況管理主要包括灌區(qū)水價改革概況(面積，位置等)、用水計量情況、水價情況、水費情況、用水合作組織位置及管理面積、節(jié)水獎勵、財政補貼等情況。

(7)灌區(qū)項目建設(shè)情況管理系統(tǒng)

灌區(qū)項目建設(shè)情況管理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫、GIS、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)實現(xiàn)對整個灌區(qū)涉及的工程項目建設(shè)的動態(tài)化、數(shù)字化和矢量化管理，達(dá)到點、線、面三位一體的全面信息覆蓋，為實現(xiàn)灌區(qū)項目建設(shè)情況管理的真實性、及時性和完整性的目標(biāo)提供有力的技術(shù)支撐。

(8)灌區(qū)排水排澇管理系統(tǒng)

排水排澇管理應(yīng)用是以灌區(qū)渠道、溝道、河道等的水情實時監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，加強對灌區(qū)的排水河、溝的工程管理，對重要排水節(jié)點進(jìn)行實時監(jiān)測和預(yù)警，再結(jié)合歷史數(shù)據(jù)對排水情況進(jìn)行分析，向水利各級主管部門及灌區(qū)提供決策支撐。應(yīng)用主要包括：河溝信息管理、排水實時監(jiān)測管理、預(yù)警信息推送管理、統(tǒng)計分析。

2.2.4 灌區(qū)管理移動終端

移動智能終端是以互聯(lián)網(wǎng)為支撐，將灌區(qū)日常業(yè)務(wù)處理功能如水情觀測上報、配水指令的下達(dá)與執(zhí)行、險情上報與會商、工程巡檢、電子地圖等功能集成到手機、平板移動終端中，為灌區(qū)管理人員開辟了新的信息獲取渠道，大大提高了信息發(fā)布、傳遞、接收、處理的及時性與準(zhǔn)確性。系統(tǒng)功能模塊實現(xiàn)見圖4。

圖4 移動智能終端管理功能模塊圖

3 結(jié)語

系統(tǒng)集成是高郵灌區(qū)智慧平臺建設(shè)的主要理念，文章提出的信息化系統(tǒng)建設(shè)方案全面集成了各業(yè)務(wù)管理模塊，完善了灌區(qū)水情、工情等各方面信息的采集、傳輸與處理，為實現(xiàn)水資源優(yōu)化配置、統(tǒng)一管理調(diào)度提供了重要的信息手段和技術(shù)支撐，同時也為同類灌區(qū)信息化升級改造和集成系統(tǒng)提供借鑒。