摘要：通過建設(shè)智慧水庫灌區(qū)信息系統(tǒng)，可以將區(qū)域范圍內(nèi)所有的水庫灌溉信息進(jìn)行綜合運(yùn)用，突破信息孤島，在最大限度上發(fā)揮數(shù)據(jù)的效果。本文以升鐘水庫智慧灌區(qū)管理系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目為例，分析了信息系統(tǒng)建設(shè)的整體框架、立體感知體系的建設(shè)情況以及信息服務(wù)平臺的建設(shè)情況等。本文的研究對于積累智慧水庫灌區(qū)信息系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展具有一定的實(shí)踐意義。

關(guān)鍵詞：智慧水庫;灌區(qū);信息系統(tǒng);物聯(lián)感控

引言

所謂智慧水庫灌區(qū)信息系統(tǒng)，就是通過當(dāng)前階段比較科學(xué)的技術(shù)手段，將灌溉區(qū)域范圍內(nèi)能夠利用的資源進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，深層次挖掘[1]。在最大限度上發(fā)揮它們應(yīng)有的作用，提升數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用質(zhì)量和效率，保障灌溉效率[2]。升鐘水庫管理單位結(jié)合實(shí)際情況建設(shè)智慧水庫灌區(qū)信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)擬使用當(dāng)前比較先進(jìn)的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)分析技術(shù)以及空間信息技術(shù)等[3]。通過這些技術(shù)的綜合運(yùn)用，將靜態(tài)的灌區(qū)數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)動態(tài)分析與管理。為管理層的決策提供科學(xué)依據(jù)，提升水庫灌區(qū)管理水平。

1.信息系統(tǒng)建設(shè)的整體框架

如圖1所示為南充升鐘智慧灌區(qū)管理系統(tǒng)的整體框架，可以看出，整體上有5個層級，以下進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1.1物聯(lián)感控層

物聯(lián)感控層的作用是利用各種先進(jìn)的技術(shù)手段對區(qū)域范圍內(nèi)的水庫灌區(qū)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集。采集方式主要有三種：第一是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、視頻技術(shù)、3S技術(shù)等對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自動化采集;第二是通過人工方式進(jìn)行填報(bào);第三是已有的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理，包括互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和檔案數(shù)據(jù)信息等。準(zhǔn)確完整的數(shù)據(jù)感知是信息系統(tǒng)各項(xiàng)功能得以實(shí)現(xiàn)的重要基礎(chǔ)和前提，如果沒有數(shù)據(jù)作為支撐，后面各項(xiàng)功能都無法實(shí)現(xiàn)。

1.2網(wǎng)絡(luò)通信層

網(wǎng)絡(luò)通信層的作用是實(shí)現(xiàn)不同層級之間數(shù)據(jù)信息的快速交互。建設(shè)時(shí)涉及到的技術(shù)包括高速通信技術(shù)、無線通信技術(shù)以及通信安全技術(shù)等。

1.3數(shù)據(jù)中心層

數(shù)據(jù)中心層的作用主要是對所有感知得到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合的存儲并分析計(jì)算。需要使用的技術(shù)手段主要包括GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)倉儲技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等。本項(xiàng)目中設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)中心分為三大部分，分別為云基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)資源、數(shù)據(jù)及應(yīng)用支撐平臺。其中云基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)包含有大量的數(shù)據(jù)信息，作用是對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和計(jì)算，數(shù)據(jù)資源中主要存儲區(qū)域范圍內(nèi)的灌域數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)及應(yīng)用支撐平臺主要是提供標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用服務(wù)，體現(xiàn)信息系統(tǒng)的功能。

1.4智能應(yīng)用層

智能應(yīng)用層是最為關(guān)鍵和核心的構(gòu)成部分，主要作用是基于數(shù)據(jù)綜合分析計(jì)算結(jié)果，對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合應(yīng)用，業(yè)務(wù)主要包含三部分，分別為移動應(yīng)用、辦公應(yīng)用和業(yè)務(wù)應(yīng)用?？梢詫?shí)現(xiàn)灌區(qū)范圍內(nèi)各種水信息的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測、水資源的綜合調(diào)度和管理等業(yè)務(wù)，提升水庫灌區(qū)的管理質(zhì)量和效率。

1.5智慧管理層

智慧管理層主要是借助先進(jìn)的可視化技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等將水庫灌區(qū)中比較重要的數(shù)據(jù)信息通過大屏幕進(jìn)行直接展示，實(shí)現(xiàn)與管理人員和工作員的高效率交互?？梢哉故镜男畔ūO(jiān)測原始數(shù)據(jù)信息以及基于分析計(jì)算后的成果應(yīng)用數(shù)據(jù)信息，比如對灌區(qū)未來水情和災(zāi)害的發(fā)展趨勢預(yù)測結(jié)果等。為管理層人員的決策提供依據(jù)。

2.立體感知體系建設(shè)

豐富的數(shù)據(jù)信息是提升信息系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量和效率的基礎(chǔ)和前提。對于本文所述的信息系統(tǒng)，需要感知的內(nèi)容主要如下：第一，水情信息。主要是區(qū)域內(nèi)所有與水相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，包括地表水信息和地下水信息;第二，工情信息。主要包括渠系工程運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，包括暗渠、暗拱、泵站、閘門等的狀態(tài)信息;第三，氣象信息。指區(qū)域范圍內(nèi)相關(guān)的氣象數(shù)據(jù)，包括溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、光照強(qiáng)度、大氣壓強(qiáng)、輻射量等;第四，水質(zhì)信息。指區(qū)域范圍內(nèi)不同渠系中的水質(zhì)情況，包括水質(zhì)的物理特征以及化學(xué)生物特征;第五，墑情信息。主要時(shí)土壤含水量，需要關(guān)注不同位置的具體信息，比如河道、樁號等;第六，大壩信息。主要是反映大壩運(yùn)行狀態(tài)及安全的數(shù)據(jù)信息，包括水位、庫容、滲漏、位移情況等;第七，岸線信息。主要包括岸線的圖像數(shù)據(jù)、入侵?jǐn)?shù)據(jù)以及排污口相關(guān)數(shù)據(jù)信息等;第八，閘門自動控制。涵括的數(shù)據(jù)主要有閘門關(guān)閉狀態(tài)及其開啟程度、上游及下游的水位情況、水流過閘門時(shí)的流量、電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)等;第九，泵站自動控制。涵括的數(shù)據(jù)主要包括泵站的水流量、運(yùn)行狀態(tài)、管道內(nèi)部壓力、電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)以及前池水位情況等;第十，閥門自動控制。涵括的信息主要是閥門工作狀態(tài)、管道內(nèi)流量及其壓力、閥門開啟程度等。

3.信息服務(wù)平臺建設(shè)

3.1業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)

（1）水資源管理。水資源管理包含兩部分內(nèi)容，分別為地表水管理和地下水管理。其中，地表水管理主要是要強(qiáng)化灌區(qū)范圍內(nèi)各種渠系的水位、流速以及水質(zhì)等情況，加強(qiáng)對數(shù)據(jù)信息的分析計(jì)算能力，提升地表水的利用效率;對于地下水管理，主要是通過先進(jìn)的感知體系對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，掌握灌區(qū)地下水的水位情況，為地下水的合理開采提供數(shù)據(jù)支撐。

（2）工程運(yùn)行管理。通過對數(shù)據(jù)中心中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合分析，實(shí)時(shí)掌握灌區(qū)范圍內(nèi)所有渠系的動態(tài)信息，從而對灌區(qū)內(nèi)的用水情況進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，提升水資源的利用效率，實(shí)現(xiàn)智慧化控制與管理。

（3）防汛抗旱調(diào)度。在防汛抗旱季節(jié)，通過數(shù)據(jù)感知體系可以實(shí)時(shí)掌握不同區(qū)域的水情動態(tài)數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，提前預(yù)判可能存在的汛情和旱情。進(jìn)而提前采取措施做好預(yù)防工作，將汛情和旱情災(zāi)害控制在最低水平。

（4）大壩安全監(jiān)測。通過對大壩相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，預(yù)測存在的安全隱患，提前采取措施進(jìn)行修補(bǔ)和預(yù)防，避免小隱患引發(fā)大問題。

（5）水土保持監(jiān)測。主要是對水庫灌區(qū)范圍內(nèi)需要重點(diǎn)治理的工程項(xiàng)目以及水土保持情況進(jìn)行綜合監(jiān)測與管理，避免發(fā)生水土流失的情況。

3.2輔助決策系統(tǒng)

基于智慧水庫灌區(qū)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及其分析結(jié)果，可以為管理人員提供決策依據(jù)：第一，水資源管理智能決策。可以對水資源調(diào)配、灌溉以及生態(tài)用水決策進(jìn)行優(yōu)化，確保水資源能夠更好的分配到需要的地方，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)水資源的科學(xué)智能調(diào)度;第二，水災(zāi)害防御智能決策。通過對區(qū)域水情、水害情況進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)洪水、干旱的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)及定量分析，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)測結(jié)果，管理人員可以更好的開展災(zāi)害應(yīng)急調(diào)度工作，提升主動防御和治理能力;第三，水生態(tài)環(huán)境智能決策。目前我國非常重視生態(tài)環(huán)境建設(shè)，基于信息系統(tǒng)可以對水生態(tài)進(jìn)行科學(xué)評估并預(yù)測未來的發(fā)展趨勢，為水生態(tài)的綜合治理提供數(shù)據(jù)支撐;第四，灌區(qū)動態(tài)評價(jià)。對南充升鐘灌區(qū)范圍內(nèi)的渠系運(yùn)行情況以及水資源使用情況等進(jìn)行準(zhǔn)確的分析與預(yù)測，從而提升區(qū)域內(nèi)的灌溉管理水平以及水資源利用效率;第五，預(yù)警服務(wù)。通過對感知到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析，可以很快的預(yù)測未來可能存在的各種災(zāi)害情況，進(jìn)而對外發(fā)布預(yù)警。

4.結(jié)束語

升鐘智慧灌區(qū)管理系統(tǒng)目前尚處于起步階段，還沒有完全建設(shè)完成。項(xiàng)目在建設(shè)過程中必然會面臨很多的問題和不足，需要對建設(shè)規(guī)劃方案進(jìn)行深入的分析和研究，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化改善。由于智慧灌區(qū)建設(shè)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，需要長時(shí)間大量的投入，這就要求建設(shè)人員能夠正視存在的問題，不斷的學(xué)習(xí)新理念、新技術(shù)，才能夠?qū)⒅腔鬯畮旃鄥^(qū)信息系統(tǒng)建設(shè)成為最先進(jìn)的、最實(shí)用的系統(tǒng)，使之更好的服務(wù)于地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)。

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作者簡介：李巧蘭（1983-），女，漢族，四川南充人，本科，工程師，主要從事電子信息方面工作。