白沙灌區(qū)管理自動化系統(tǒng)研發(fā)與思考

宋德海

（河南省白沙水庫管理局，461670，禹州）

白沙灌區(qū)管理自動化系統(tǒng)研發(fā)與思考

宋德海

（河南省白沙水庫管理局，461670，禹州）

河南省白沙灌區(qū)管理自動化研究經(jīng)過近20年的探索和完善提高，灌區(qū)已建成集現(xiàn)代信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、地理信息技術(shù)為一體的灌區(qū)管理自動化系統(tǒng)。通過融合屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對灌區(qū)基本情況、統(tǒng)計(jì)資料、空間信息、相關(guān)報(bào)表的快速查詢和分析，做到了地理信息與數(shù)據(jù)庫信息的關(guān)聯(lián)查詢，為灌區(qū)管理部門決策提供了科學(xué)依據(jù)和便利條件，有效提高了灌區(qū)管理水平和效率。

灌區(qū)；灌溉節(jié)水；自動化系統(tǒng)

河南省白沙灌區(qū)位于河南省許昌市西部丘陵區(qū)，于1952年開工建設(shè)，1954年6月建成開灌。該灌區(qū)屬于新中國成立后淮河流域興建最早的大型灌區(qū)之一，由白沙水庫引水灌溉。白沙水庫位于禹州、登封和新密三市交界處，控制流域面積985 km2，總庫容2.95億m3，是新中國成立后淮河流域興建最早的大型水庫。白沙灌區(qū)共有南干、北干、東干及新北干四條干渠，設(shè)計(jì)灌溉面積為20200hm2，有效灌溉面積 1.728萬 hm2。

一、灌區(qū)管理自動化系統(tǒng)的研發(fā)探索

為了推進(jìn)灌區(qū)自動化、信息化建設(shè)，提高灌區(qū)的管理水平和效率，充分運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)管好和用好水資源，發(fā)揮其綜合效益，白沙灌區(qū)從1990年便開始進(jìn)行蒸發(fā)、滲漏、土壤墑情等雨水工情自動測報(bào)方面的研究探索。2000年之后，灌區(qū)相繼加大了灌區(qū)通信系統(tǒng)、電子政務(wù)系統(tǒng)、電子檔案管理系統(tǒng)的研發(fā)建設(shè)。2005—2007年，灌區(qū)管理局又組織多方面力量，集中開展了“白沙灌區(qū)信息化技術(shù)”專題重點(diǎn)研究。在充分集成灌區(qū)以往研究成果并充分利用灌區(qū)試驗(yàn)站多年實(shí)測數(shù)據(jù)和地理信息資料的基礎(chǔ)上，專題研究人員嚴(yán)格按照專題設(shè)定目標(biāo)和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，取得了較顯著和豐碩的成果，大大加快了灌區(qū)自動化、信息化系統(tǒng)的建設(shè)步伐。利用相關(guān)成果，灌區(qū)建成了集現(xiàn)代信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、地理信息技術(shù)為一體的灌區(qū)管理自動化系統(tǒng)。經(jīng)專家鑒定，白沙灌區(qū)自動化、信息化技術(shù)研究成果達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。2008年，“白沙灌區(qū)信息化技術(shù)”成果獲河南省水利科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。2009年，該成果又獲得河南省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

經(jīng)過近20年的逐步探索和完善提高，白沙灌區(qū)管理自動化系統(tǒng)的功能日趨完備，較好地實(shí)現(xiàn)了灌區(qū)管理、調(diào)度、辦公、檔案、通信以及大田墑情監(jiān)測等自動化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化的目標(biāo)，在現(xiàn)代化灌區(qū)建設(shè)方面取得了較大進(jìn)展。

二、灌區(qū)管理自動化系統(tǒng)的組成

白沙灌區(qū)管理自動化系統(tǒng)，是一個(gè)集雨水工情自動測報(bào)、來用水預(yù)報(bào)調(diào)度、電子政務(wù)、檔案管理、通信及異地會商等多功能為一體的系統(tǒng)。由通信、電子政務(wù)、檔案管理和來用水調(diào)度等若干子系統(tǒng)和一個(gè)自動化信息管理中心（包括中央控制室、調(diào)度室和異地會商室）組成。

1.通信系統(tǒng)

白沙灌區(qū)通信系統(tǒng)利用當(dāng)?shù)仉娦殴饫|和全省防汛通信微波聯(lián)網(wǎng)，再加上租用無線網(wǎng)，現(xiàn)在能順暢、快捷地與全省各地的水利網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行溝通、聯(lián)絡(luò)，為灌區(qū)雨水工情測報(bào)、來用水預(yù)報(bào)調(diào)度、搶險(xiǎn)救災(zāi)和異地會商打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.電子政務(wù)系統(tǒng)

白沙灌區(qū)從2001年開始進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，到2006年全面實(shí)現(xiàn)了辦公自動化。水庫管理局局內(nèi)部與上級部門以及水利業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)單位等來往文件，均可利用內(nèi)部網(wǎng)發(fā)送電子郵件或進(jìn)行網(wǎng)上傳輸和公布等。利用省水利廳內(nèi)部局域網(wǎng)，管理局內(nèi)部再增設(shè)服務(wù)器，自成配套體系。

3.電子檔案管理系統(tǒng)

2005—2006年，經(jīng)過一年多的努力，白沙管理局把原舊檔案全部掃描錄入計(jì)算機(jī)，存為電子文檔，并重新編碼、編制目錄，實(shí)現(xiàn)了檔案資料的自動檢索和調(diào)閱，大大提高了查詢和利用效率。此項(xiàng)成果2007年獲得河南省檔案科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

4.來用水優(yōu)化調(diào)度信息化系統(tǒng)

在來用水優(yōu)化調(diào)度信息化系統(tǒng)方面，白沙灌區(qū)過去多年來一直在探索雨水情自動測報(bào)，數(shù)據(jù)直接錄入計(jì)算機(jī)，逐步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集、傳輸、存儲、服務(wù)一體化，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)直接輸出調(diào)度方案和自動開關(guān)渠道閘門。近年，特別是2006年以來，通過對流域內(nèi)水文氣象、產(chǎn)流匯流、來用水預(yù)報(bào)調(diào)度等方面進(jìn)行較深入細(xì)致的研究和探索，灌區(qū)的來用水預(yù)報(bào)調(diào)度方法和手段已得到不斷提高和改進(jìn)。目前，灌區(qū)正以原始資料為基礎(chǔ)、GIS為平臺，建設(shè)功能更全面、操作更簡便的雨水墑情自動測報(bào)和來水預(yù)報(bào)調(diào)度自動化系統(tǒng)。對區(qū)域內(nèi)雨水情數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自動采集、統(tǒng)計(jì)、分析，并概化出演變規(guī)律。把雨水信息、來水預(yù)報(bào)模型、優(yōu)化調(diào)度等融為一體，成為更為完善的灌區(qū)來用水預(yù)報(bào)調(diào)度信息化系統(tǒng)，從而大大提高來用水預(yù)報(bào)精度，顯著增加灌區(qū)綜合效益。

三、對灌區(qū)管理自動化系統(tǒng)的幾點(diǎn)思考

1.灌區(qū)管理自動化系統(tǒng)的研發(fā)目標(biāo)

白沙灌區(qū)自1990年展開蒸發(fā)、滲漏、土壤墑情等雨水工情自動測報(bào)方面研究之初，便制定了明確的研發(fā)目標(biāo)，即充分利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和設(shè)備，逐步建立雨量、地下水水位、滲漏、蒸發(fā)、土壤墑情、來用水調(diào)度、防汛通信等自動化信息系統(tǒng)，并要求各系統(tǒng)既能夠獨(dú)立運(yùn)行、互不干擾，又能夠在一個(gè)平臺上互為依托、統(tǒng)一管理，形成一個(gè)綜合性的數(shù)字化信息平臺。

2.灌區(qū)管理自動化系統(tǒng)的建設(shè)原則

白沙灌區(qū)管理自動化系統(tǒng)的建設(shè)原則是：系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)體現(xiàn)安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、配置經(jīng)濟(jì)合理、維護(hù)方便、具有良好的穩(wěn)定性和可擴(kuò)充性。整個(gè)信息化系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)選用當(dāng)前比較成熟的技術(shù)，性能穩(wěn)定的設(shè)備，充分利用目前計(jì)算機(jī)和灌區(qū)地理信息技術(shù)的發(fā)展成果，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)管理信息化、網(wǎng)絡(luò)化，有效地發(fā)揮灌區(qū)綜合效益。建成后的灌區(qū)管理自動化系統(tǒng)，能較好地與省水利廳及上級單位通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的交換、溝通和聯(lián)絡(luò)，逐步實(shí)現(xiàn)灌區(qū)工程管理現(xiàn)代化。

3.灌區(qū)管理自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

白沙灌區(qū)對管理自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求是：充分體現(xiàn)灌溉管理過程中實(shí)時(shí)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集的自動化、遠(yuǎn)程控制的可視化以及信息交流的網(wǎng)絡(luò)化。方案設(shè)計(jì)要能夠代表目前國內(nèi)水利信息化發(fā)展的趨勢，設(shè)備的選用要體現(xiàn)目前測控技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的趨勢與成果。整個(gè)系統(tǒng)建設(shè)要達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。同時(shí)，方案設(shè)計(jì)要對信息化發(fā)展的進(jìn)程具有一定前瞻性，必須考慮系統(tǒng)在目前建設(shè)基礎(chǔ)上的可擴(kuò)展性，為今后的發(fā)展預(yù)留接口。

4.灌區(qū)管理自動化系統(tǒng)的技術(shù)選配

白沙灌區(qū)管理自動化信息系統(tǒng)采用先進(jìn)的面向?qū)ο缶幊陶Z言、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)組件進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。該系統(tǒng)由六大功能模塊組成，包括圖層管理模塊、基本情況模塊、信息查詢模塊、統(tǒng)計(jì)分析模塊、系統(tǒng)管理模塊和幫助文檔模塊。該系統(tǒng)融合屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對灌區(qū)的基本情況、統(tǒng)計(jì)資料、空間信息、相關(guān)報(bào)表的快速查詢和分析，做到地理信息與數(shù)據(jù)庫信息的關(guān)聯(lián)查詢。系統(tǒng)建立特定的符號庫，研制點(diǎn)符號旋轉(zhuǎn)算法，利用渲染方法實(shí)現(xiàn)有向點(diǎn)符號不同角度的旋轉(zhuǎn)，解決現(xiàn)有地理信息組件符號標(biāo)注和圖層文本注記符號種類數(shù)量少、顯示方式單一、行業(yè)適用性差等技術(shù)難題。將圖表曲線庫TeeChart應(yīng)用于灌區(qū)管理信息系統(tǒng)中，增強(qiáng)系統(tǒng)在3D顯示效果方面的功能。利用ADO（ActiveX DateObjact）和Excel提供的 OLE對象，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)輸出到Excel工作表里，方便數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和導(dǎo)出。該系統(tǒng)是以組件式COMGIS為基礎(chǔ)，基于Windows平臺的、適用于河南省白沙灌區(qū)管理局管理的地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了管理局無紙化辦公。該信息化系統(tǒng)不僅將數(shù)據(jù)以表格顯示和輸出，還將白沙灌區(qū)屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)連成一體，真正做到屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的雙向查詢。充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、地理信息技術(shù)，深入開發(fā)和充分利用灌區(qū)內(nèi)的信息資源（信息的采集、傳輸、存儲和處理等），提高信息采集和處理的準(zhǔn)確性，對信息做出處理和分析，可為灌區(qū)管理部門決策提供科學(xué)的依據(jù)和便利條件，提高管理效率和水平，降低管理成本，促進(jìn)灌區(qū)實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理和高效管理，從而為整個(gè)行業(yè)的信息化建設(shè)奠定基礎(chǔ)。這既對提高灌區(qū)水資源利用效率具有指導(dǎo)意義，也能為更大空間尺度上的信息化建設(shè)提供一定借鑒作用。

四、結(jié) 語

白沙灌區(qū)對管理自動化、信息化技術(shù)的研發(fā)探索歷經(jīng)近20年，且建成的系統(tǒng)已初具規(guī)模。目前，可在會商室直接觀摩和操縱雨水工情遙測遙傳和來用水預(yù)報(bào)調(diào)度等，實(shí)現(xiàn)了工程運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和來用水的及時(shí)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)與調(diào)度運(yùn)用。自2007年1月1日起，“白沙灌區(qū)信息化技術(shù)研究”成果開始在河南省白沙灌區(qū)、潁汝灌區(qū)和白龜山灌區(qū)投入使用，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，提高了灌區(qū)水資源的優(yōu)化配置能力和灌區(qū)自動化調(diào)度水平。僅2008年，三大灌區(qū)節(jié)約辦公成本和人力開支18萬元；有效地緩解了灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水不足的矛盾，保證了糧食安全，提高了灌區(qū)內(nèi)農(nóng)作物的產(chǎn)量。當(dāng)年，三大灌區(qū)新增谷物產(chǎn)量121.1萬kg，新增產(chǎn)值242.2萬元，新增利潤96.88萬元，新增稅收24.22萬元，有力地促進(jìn)了當(dāng)?shù)剞r(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，推動了當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益均十分顯著，為全省灌區(qū)信息化建設(shè)提供了很好的借鑒和示范作用。

[1]葛成豪.白沙水庫志[M].哈爾濱：哈爾濱地圖出版社，2004.

[2]王志堅(jiān)，艾萍，周曉峰.信息化與水利信息化概論[M].南京：河海大學(xué)出版社，2001.

[3]鄔倫，劉瑜，張晶，等.地理信息系統(tǒng)——原理、方法和應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2001.

[4]吉曄，張漢松，飯島孝史，等.大型灌區(qū)管理信息系統(tǒng)的建立[J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2000(5).

[5]王俊，樊紅.在ArcView GIS中使用AutoCAD 數(shù)據(jù)[J].測繪通報(bào)，2002(7).

責(zé)任編輯 韋鳳年

Research and thoughts of the automation system for the Baisha Irrigation District

SongDehai

The research and development of the automation system for the Baisha Irrigation District of Henan Province were nearly 20years’exploration,and a site-specific automation system as a result of the integration of modern information,computer and geographic information technologies has been built up in the locality.By merging attribute data with spatial data,the system has been able to give access to the query about and analysis of district in formation in general,the statistics,the spatial information and relevant forms,and to the query about the association of geographic information with database information.The achievements are many folded.Briefly,the system has facilitated decision-making,enhanced management efficiency and promoted the realization of paperless office.Meanwhile，the system has boosted the rapid development of rural economy in the district by generating considerable social and economic benefits.

irrigation district；water conservation from irrigation；automation system

宋德海，局長。

S274

B

1000-1123（2011）11-0042-02

2011-04-01