河南省陸渾灌區(qū)信息化系統(tǒng)的開發(fā)與建設

李　帥　李　森　吳永彥

（鄭州天誠信息工程有限公司，河南鄭州　450008）

河南省陸渾灌區(qū)信息化系統(tǒng)的開發(fā)與建設

李帥李森吳永彥

（鄭州天誠信息工程有限公司，河南鄭州450008）

本文介紹了陸渾灌區(qū)基本情況，信息化系統(tǒng)設計情況，重點闡述了灌區(qū)信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構以及系統(tǒng)功能。灌區(qū)信息化系統(tǒng)中的工情GIS管理系統(tǒng)、電子地圖制作系統(tǒng)、工程建設管理系統(tǒng)、測控信息管理系統(tǒng)、量測水管理系統(tǒng)、水費計收管理系統(tǒng)、配水調度管理系統(tǒng)、公眾信息服務系統(tǒng)等子系統(tǒng)在灌區(qū)運行管理中發(fā)揮著重要作用。

灌區(qū)；信息化系統(tǒng)；建設

1　概述

陸渾灌區(qū)位于河南省西部淺山丘陵地區(qū)，跨越黃河、淮河兩大流域，范圍涉及洛陽、平頂山、鄭州3個市，包括7個縣市，共計62個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總人口188.28萬，農業(yè)人口156.82萬。全灌區(qū)總耕地面積470萬畝，設計灌溉面積134.24萬畝。在沒有引入信息化技術之前，灌區(qū)的管理主要以手工管理為主，灌區(qū)自動化水平較低，信息化設備缺失，灌區(qū)管理部門不能實時、準確地掌握灌區(qū)水資源情況和設備運行情況。灌區(qū)在用水管理工作中存在時效性不強、處理手段落后、信息分享機制不健全、使用效率較低等突出問題，導致用水農戶和管理部門溝通效率很低，廣大用水戶對灌區(qū)收費意見很大，水費征收率很低。灌區(qū)信息化系統(tǒng)的建設，引入現(xiàn)代信息化管理手段、利用成熟自動化技術、通信技術、軟件技術、數(shù)據(jù)庫技術等實現(xiàn)對整個灌區(qū)水資源實時、有效的監(jiān)測，為灌區(qū)科學現(xiàn)代化的管理提供技術支持，從而實現(xiàn)水資源的合理調配、有效利用。提高整個灌區(qū)的水資源利用率，提高了水費增收率，促進灌區(qū)管理的健康和可持續(xù)發(fā)展。

2　系統(tǒng)設計

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)架構如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構

基礎數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的基礎部分，它是信息化的數(shù)據(jù)倉庫，儲存著各應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，根據(jù)該系統(tǒng)行業(yè)管理范疇。包括以下幾類信息:基礎特征信息，工程信息，水情信息，組織機構信息。有了這些信息基礎數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)也可為各級水利行政主管部門做好行業(yè)管理和行業(yè)發(fā)展評價信息支持。

灌區(qū)地理信息數(shù)據(jù)庫是將灌區(qū)的地理屬性信息數(shù)字化，并以信息數(shù)據(jù)的形式存儲在數(shù)據(jù)庫中，具有基礎性、專業(yè)性、規(guī)范化和共享性等特征和特性。該數(shù)據(jù)庫是灌區(qū)工程管理、監(jiān)測監(jiān)控、電子地圖系統(tǒng)依賴的信息基礎，也為灌區(qū)其他信息管理子系統(tǒng)提供底層的數(shù)據(jù)支持。

接口系統(tǒng)為第三方應用軟件利用基礎數(shù)據(jù)庫，為進行系統(tǒng)二次開發(fā)提供開發(fā)函數(shù)接口，接口系統(tǒng)能提供對基礎數(shù)據(jù)庫的每張數(shù)據(jù)表的增加、修改和刪除操作功能，接口系統(tǒng)應以Com、WebService等形式體現(xiàn)，支持Java、Net、Delpi、Vb等多種主流編程語言的調用，接口還要提供詳細的使用文檔，以便于后期業(yè)務的擴展和系統(tǒng)升級。

3　系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)以信息化應用為主要表現(xiàn)技術，通過公共通信網絡或該系統(tǒng)自建通信網絡為傳輸通道，數(shù)據(jù)庫技術為底層數(shù)據(jù)支撐手段，采用B/S系統(tǒng)架構，全面搭建該系統(tǒng)信息化的應用管理平臺。硬件設備包括測控服務器、測控終端和網絡機柜等。

根據(jù)該系統(tǒng)遠程測控的要求，其遠程測控的內容均應在其處級管理部門實現(xiàn)，因此，所有應用軟件和后端硬件設備均配置在水務部門，其中硬件設備的服務器都安裝在網絡機柜內，布置于管理局的機房內，所有應用軟件安裝于工作站中，需要應用時在會議室通過與相應的大屏顯示設備連接，實現(xiàn)所有功能的實時展示。系統(tǒng)功能應用架構如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)功能應用架構圖

3.1灌區(qū)工情GIS管理信息系統(tǒng)

GIS管理信息系統(tǒng)是針對灌區(qū)水利工程設施的管理工作而設計的軟件系統(tǒng)。利用三維GIS地圖作為應用展示界面，通常地理信息的表現(xiàn)手法有:地圖瀏覽、圖層管理、地圖查詢、地圖輸出、匯總分析等，直接、形象地完成水利工程設施的管理工作。為維護水利工程設施、水資源調度、防汛抗旱提供快速、方便的技術支持。該系統(tǒng)具有較好的人機交互界面，可以利用GPS對地圖進行更新維護，同時也包含許多適合水利工程制圖的獨有的地圖維護功能，例如:利用樁號在渠道上動態(tài)分布水利工程建筑物。

3.2灌區(qū)工程建設管理信息系統(tǒng)

灌區(qū)工程建設管理的業(yè)務主線是項目管理，工程項目日常管理流程是:規(guī)劃報告—可行性報告—項目設計—項目招標—項目投標—項目實施—項目驗收。灌區(qū)工程建設管理系統(tǒng)按照項目管理的流程進行設計。項目的檔案資料是管理的重點，既有電子資料歸檔管理，也有掃描圖像歸檔管理，對歸檔資料可以方便查詢、打印，各個階段的數(shù)據(jù)全部入庫管理，可以方便地查詢、瀏覽、匯總、分析及報表輸出。灌區(qū)工程建設管理系統(tǒng)以地理信息為表現(xiàn)手法，可以獨立顯示規(guī)劃、可研、實施方案及竣工驗收的建設內容，也可以通過比較的方式顯示；可以在地圖上進行查詢、檢索數(shù)據(jù)，也可以實現(xiàn)地圖的維護、打印等功能。

3.3灌區(qū)測控信息管理系統(tǒng)

在灌區(qū)信息化建設中，灌區(qū)閘門遠程監(jiān)控、水情、雨情、墑情、地下水位及氣象等信息的管理是非常重要的部分，都需要將監(jiān)測測控的信息進行管理，該系統(tǒng)的監(jiān)測管理系統(tǒng)分為信息采集、信息傳輸、信息處理三部分。信息采集部分有兩種方式:自動采集信息、人工錄入信息。信息傳輸部分也有兩種方式:自建通信網絡、利用公共網絡資源。信息處理部分主要是通過軟件系統(tǒng)來實現(xiàn)。閘門遠程監(jiān)控系統(tǒng)如圖3所示。人工錄入的信息是利用個人手機或其他便攜工具將記錄下的水位信息發(fā)送到管理局信息監(jiān)測服務器；自動采集信息通過自建通信網絡或公用網絡資源傳輸?shù)焦芾砭中畔⒈O(jiān)測服務器；管理局服務器通過中心處理系統(tǒng)為職能科室和基層管理站所提供數(shù)據(jù)服務。

圖3　閘門遠程監(jiān)控系統(tǒng)

3.4灌區(qū)量測水管理信息系統(tǒng)

灌區(qū)量水是灌區(qū)實現(xiàn)水資源優(yōu)化調度、用水總量控制和灌溉用水定額管理的關鍵，是深化灌區(qū)水費改革、實現(xiàn)按需收費或階梯價水費的基礎，是進一步挖掘農業(yè)節(jié)水潛力、提高灌區(qū)水資源利用效率和管理水平的核心。

灌區(qū)量測水管理系統(tǒng)根據(jù)灌區(qū)自動測流硬件設備建設情況，結合明渠量水技術水平，將各種量水方法錄入到系統(tǒng)中，對自動采集信息自動輸入系統(tǒng)，對人工錄入信息通過觀測人員的手機短信的方式傳輸?shù)叫畔⒐芾硐到y(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)提前設定的各個量水站點的量水方式，選取適當?shù)挠嬎愎剑瑢鬏斶^來的參數(shù)信息進行處理，快速生成相對準確的水量數(shù)據(jù)，并存儲到基礎數(shù)據(jù)庫中，以備查詢、匯總、分析，也有利于其他系統(tǒng)的引用。該系統(tǒng)可接受某一時段內、某一監(jiān)測點處不同水位時對應的流量值，并且在界面中顯示出各個數(shù)據(jù)點，可由用戶手動對數(shù)據(jù)點進行增加、調整、刪除等數(shù)據(jù)整理動作。調整完畢后，將最終的結果進行數(shù)據(jù)擬合，生成目標曲線，得到曲線對應的數(shù)據(jù)點值，寫入數(shù)據(jù)庫中，作為水位流量關系數(shù)據(jù)。

3.5灌區(qū)水費計收管理信息系統(tǒng)

灌區(qū)水費計收管理信息系統(tǒng)利用局域網、廣域網等傳輸網絡及數(shù)據(jù)庫管理等先進技術，根據(jù)灌區(qū)的具體業(yè)務特點，對灌區(qū)水費計算、水費收取和統(tǒng)計的整個業(yè)務流程進行信息化管理。根據(jù)具體的收費業(yè)務流程和結算管理對象的不同，該系統(tǒng)分為管理局子系統(tǒng)、管理處子系統(tǒng)以及用水協(xié)會或者鄉(xiāng)村代收機構子系統(tǒng)。管理局子系統(tǒng)和管理處子系統(tǒng)可以通過局域網進行信息共享訪問、基礎數(shù)據(jù)的下載和業(yè)務數(shù)據(jù)的上傳。

3.6灌區(qū)配水調度管理信息系統(tǒng)

灌區(qū)配水調度管理信息系統(tǒng)以基礎數(shù)據(jù)庫和地理信息數(shù)據(jù)庫為依據(jù)，以灌區(qū)測控信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息為配水計算、水量調度的基礎，利用計算機軟件系統(tǒng)進行分析計算，合理調配灌區(qū)用水，提高灌區(qū)用水信息管理水平。系統(tǒng)主要包括灌區(qū)來水分析、需水分析、配水調度、輔助決策支持、量測水等方面的內容。該系統(tǒng)不是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過需水分析和來水分析產生的調度方案，是實際配水調度的一個參考，不能直接應用于生產，它只是為科學用水調度提供決策支持。

3.7灌區(qū)公眾信息服務系統(tǒng)

灌區(qū)的公眾信息服務系統(tǒng)主要包括灌區(qū)公網的網站建設和基于因特網的水務公開系統(tǒng)建設。網站的運行除為公眾提供信息服務外，還具有為管理單位內部管理工作提供信息服務的功能。拓寬了灌區(qū)與廣大用水戶、社會公眾以及業(yè)務主管部門信息溝通的渠道，并可以擴大灌區(qū)的影響，提高灌區(qū)的知名度。水務公開系統(tǒng)包括水費電話查詢、繳費大廳的觸摸屏查詢及互聯(lián)網查詢等方式。根據(jù)相應的用水戶名稱或者編碼，查詢用水戶費用、應交水費金額、實收水費金額、水量余額、用水時間等并以語音、文字、圖表形式告知查詢用水戶。還可以查詢用水戶歷年所有灌溉繳費記錄、用水記錄和計費記錄信息等。并且在灌區(qū)網站上建設水務公開欄目，實現(xiàn)水務網上查詢。

4　結語

通過灌區(qū)信息化系統(tǒng)的建設，灌區(qū)自動化水平大大提高，信息化水平已經初具規(guī)模。灌區(qū)管理部門能夠實時、準確地掌握灌區(qū)水資源情況和設備運行情況。在用水管理方面大大節(jié)省了人力資源，提高了工作效率，提高了水費征收率。信息公開渠道正在被拓寬，灌區(qū)的影響正在擴大，灌區(qū)信息化系統(tǒng)所帶來的經濟效益正在逐步實現(xiàn)。

為了滿足灌區(qū)快速發(fā)展的需要，充分發(fā)揮現(xiàn)有系統(tǒng)的功能，該系統(tǒng)還需要不斷完善。具體做法如下:監(jiān)測點點位未全覆蓋，需要后期增加點位，以實現(xiàn)實時掌握整個灌區(qū)水資源情況，為灌區(qū)配水調度提供科學依據(jù)。在閘門遠程監(jiān)控系統(tǒng)中有一部分閘門地理位置比較偏僻，通信采用GPRS無線傳輸，在遠程控制過程中存在隱患，需要后期完善通信方式。該系統(tǒng)缺少灌區(qū)防汛管理系統(tǒng)和水質監(jiān)測系統(tǒng)，需要后期完善。■

［1］李曉輝，劉建印.GIS在灌區(qū)信息化中的應用［J］.新農村（黑龍江），2010（6）:217.

［2］李森.中牟楊橋灌區(qū)信息化系統(tǒng)的開發(fā)與建設［J］.水利建設與管理，2014（3）:65-67.

［3］水利部信息化工作領導小組辦公室.2007年度中國水利信息化發(fā)展報告［M］.北京:中國水利水電出版社，2008.

［4］蔡陽.加快水利信息化重點工程建設為發(fā)展民生水利提供支撐和保障［J］.中國水利，2008（23）.

Development and construction of Luhun irrigation area information system in Henan Province

LI Shuai，LI Sen，WU Yongyan
（Zhengzhou Tiancheng Information Measurement&Control Co.，Ltd.，Zhengzhou 450008，China）

In the paper，basic situation and information system design condition of Luhun irrigation area are introduced. Information system data architecture and system function in the irrigation area are mainly described.The hydraulic structure behavior GIS management system，electronic map production system，engineering construction management system，measurement and control information management system，measurement water management system，water fee collection management system，water distribution scheduling management system，public information service system and other subsystems in irrigation area information system play important role in irrigation area operation and management.

irrigation area；information system；construction

TV93

B

1005-4774（2016）05-0061-04

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.05.016