小開河引黃灌區信息化建設探討

王 華

（山東省濱州市水利勘測設計研究院 256600）

1 灌區概況

小開河引黃灌區始建于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之一。灌區控制區域包括濱州市的濱城區、惠民縣、陽信縣、沾化縣、無棣縣5個縣（區），共有18個鄉鎮，667個自然村，設計灌溉面積7.33萬hm2。該灌區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 灌區信息化建設的必要性

1998年，小開河引黃灌區投入運行以來，灌區各管理所一直采用測流流速儀進行量測水工作，該測流方法不僅誤差大，而且職工勞動強度大，為提高灌區現代化管理水平，2003年對灌區進行自動化測水系統建設，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個站點及1個中心站的建設項目。

灌區管理信息化建設是按照測水自動化、傳輸無線化、監控現代化、閘門遠控化、操作界面化、信息共享化、向數字化灌區邁進的原則，逐步建立一個以信息采集系統為基礎、以高速安全可靠的計算機網絡為手段、以3S技術和決策支持系統為核心的自動化控制及信息化管理系統，最終實現灌區灌溉管理、工程管理、決策管理的信息化建設目標。

隨著大型灌區續建配套與節水改造工程的實施和國家對大型灌區投資力度的加大，實施灌區信息化建設，必將有力推動灌區向節水型、效益型和持續型發展，可大大提升灌區經營管理的效率和效能。

3 灌區管理信息化系統組成

灌區管理信息化建設主要由信息采集系統、通信及計算機網絡系統、綜合數據庫及數據庫管理系統、閘門自動控制系統和辦公自動化系統5部分組成。

3.1 信息采集系統

采用超聲波多普勒測流設備H—ADCP，對干渠渠道引水流量、水位、水情進行實時在線監測和采集，形成記錄，并由無線傳輸至管理局的中控室，通過數據采集和存儲，實時計算并顯示流速、水位、流量等數據，實現對各支渠的自動化監測。

3.2 通信及計算機網絡系統

將信息采集系統采集到的信息及時傳輸到主站，同時管理中心下達調度命令；另外，通過建設聯系主站與各子站之間的數據傳輸系統及網絡連接，方便數據和圖像的傳輸，實現辦公自動化，提高辦公效率和管理水平。

3.3 綜合數據庫及數據庫管理系統

建立包括實時水情、歷史水情、灌區基本信息、渠系、灌溉制度、需配水方案、圖像等的綜合數據庫系統，為灌區信息管理、用水決策和辦公自動化系統提供數據支持；同時，建立綜合數據庫管理系統，實現靈活的數據定義、輸入、查詢和統計分析功能。

3.4 閘門自動控制系統

在干渠節制閘和支渠進水閘上，安裝閘門自動控制系統，對閘門實行自動控制，以實現閘門快速、及時、準確的啟閉，提高系統運行的可靠程度，并進行流量監測，實現科學管理。

3.5 辦公自動化系統

建立以單位辦公業務信息交流、共享為基礎的辦公自動化系統。

4 灌區管理信息化建設工程內容

小開河灌區信息化建設工程內容主要包括以下7個方面：網絡系統、視頻監控系統、視頻會議系統、纜道測流系統、水位自動監測系統、閘門遠控系統、信息共享和辦公自動化系統。

4.1 網絡系統

網絡系統是小開河灌區信息化建設的基礎，因此，應對分布在55km小開河灌區干渠上的45個監控點、5個纜道測流點和7個水位監測點進行統一布置，為實現視頻、水情數據及信息的高質量和穩定傳輸，采用光纜作為載體進行連接，再通過互聯網寬帶將數據和信息傳輸至管理局。

沿渠道鋪設55km單模16芯光纜，各個站點安裝光端機將監控視頻信號和測流、水位、水情等電訊號轉換為光信號，傳輸至5個管理所，再通過寬帶網絡將信息傳輸到管理局。沿渠架設高壓電路15km，對部分偏遠地段站點的信息化建設提供網絡和電力。

4.2 視頻監控系統

以光纜網絡為基礎，建設渡槽、閘門等45個重要設施的遠程視頻監視系統。實現管理所、管理局分別對遠程視頻進行監控，可對工程現場出現人為破壞及視頻設備出現故障實現自動報警，各站點通過語音廣播系統，達到水法宣傳和遠程警告的目的。

該系統主要由前端視頻監控系統、傳輸系統、監控中心組成。

4.2.1 前端視頻監控系統

前端視頻監控系統主要由前端設備監控攝像機和光端機、云臺、紅外燈、防護罩等組成。根據監控實際狀況，在監控現場立桿上配置視恒速云臺，它由紅外燈，防護罩和高清低照度紅外機器組成，保證夜視效果，防雨防風，達到全天候對灌區工程的監控目標。

4.2.2 傳輸系統

數據傳輸載體為光纖。將光端機先接入到每個前端點所屬的分站點上，每個分站點通過租用入市光纖通過光纖收發器將圖像傳送管理局，在內部網絡上任何授權用戶均能對圖像進行瀏覽和控制，并可隨時察看錄像資料以及告警事件。在任何地區也可通過互聯網訪問監控系統的圖像和信息。

4.2.3 監控中心

根據現場情況,在監控中心和每個分站點各配備一臺16路硬盤錄像機，在中心配備一套13孔電視墻、4臺存儲管理硬盤錄像機以及矩陣和操作鍵盤。圖像存儲服務器負責對所有視頻監控點的圖像進行存儲，圖像瀏覽服務器負責圖像的瀏覽顯示、控制等。

4.3 視頻會議系統

遠程視頻會議系統，可以實現管理處機關和5個基層單位之間的遠程視頻會議及相互交流。

4.4 纜道測流系統

里則、孫集、205管理所、白楊河和清波河5個重要測點的纜道測流系統，采用水利部南京水利水文自動化研究所研制的EKL—3型全自動水文纜道測流裝置，該裝置主要由水文絞車交流變頻無級調速控制、纜道測距定位儀、無線測流和計算機系統等部分組成,通過計算機對纜道進行全自動、半自動、手動測流控制，自動給出斷面流量報表和斷面流速分布圖，通過網絡傳輸到管理局中心站，實現自動測報和信息共享。

4.5 水位自動監測系統

水位自動監測系統主要實現閘前、渠首、里則、孫集、205管理所、楊河及清波河7個重要測點的水位監測，每個測點按照設定的時間將水位自動傳輸至管理局，分段傳輸至管理所，并自動記錄成數據庫文件，為將來的合理調度和科研課題提供第一手資料。

由于小開河灌區為引黃灌區，泥沙淤積，不適合采用壓力式，而且灌區有近2/3時間不引水，也不適合采用浮筒式水位計，計劃采用超聲波水位計。利用超聲波水位計對水位實施24小時在線監測，并通過網絡實時將數據傳輸至小開河灌區管理局。

4.6 閘門遠控系統

10個閘門遠控系統，隨時將閘門狀態傳輸至管理局，并形成數據庫文件，實現管理局和管理所能分別對閘門進行遠控操作和視頻監控。

4.7 信息共享和辦公自動化系統

利用信息化建立的寬帶網絡，編制和建立小開河灌區信息管理、用水決策、辦公自動化系統和工程管理、運行資料的電子歸檔和查詢系統，實現實時查看工程運行情況、引水情況，為工程運行管理提供信息化保障。

5 結語

小開河灌區信息化建設實施方案結合灌區實際，立足于高起點，充分利用現代信息技術，深入開發和廣泛利用灌區的信息資源，大大提高了信息采集的準確性以及傳輸的時效性，不僅降低了灌區管理成本，提高了管理效率，促使灌區良性運行，而且可為灌區管理提供科學決策依據，實現灌區管理現代化。■