淺析周橋灌區(qū)自動化與信息化建設(shè)

郭明珠 卜奎予 車 力

淺析周橋灌區(qū)自動化與信息化建設(shè)

郭明珠 卜奎予 車 力

洪澤區(qū)地處淮河下游，西接洪澤湖，東靠白馬湖，南臨淮河入江水道，北瀕蘇北灌溉總渠和淮河入海水道，素有“淮上明珠”“魚米之鄉(xiāng)”之美譽。全區(qū)水陸總面積1394km2，轄9個鎮(zhèn)（街道）、126個村（居、社區(qū)），總?cè)丝?8萬，耕地面積59.18萬畝，現(xiàn)有周橋、洪金兩大灌區(qū)。針對灌區(qū)管理現(xiàn)代化水平不高、供水調(diào)度機制不完善、供水矛盾多等一系列問題，洪澤區(qū)水利局以周橋灌區(qū)為突破口，全面推進灌區(qū)自動化與信息化建設(shè)。

一、周橋灌區(qū)基本情況

周橋灌區(qū)位于洪澤區(qū)中北部，跨高良澗、黃集、朱壩、岔河4鎮(zhèn)（街道）全部及東雙溝鎮(zhèn)部分區(qū)域，人口26.8萬，耕地面積36.5萬畝，約占全區(qū)耕地面積的62%，設(shè)計灌溉面積32萬畝。周橋灌區(qū)主要通過渠首周橋洞引用洪澤湖水及黃集洞、薛橋洞從蘇北灌溉總渠補水進行灌溉。灌區(qū)現(xiàn)有總干渠、硯臨干渠、潯南干渠、潯北干渠等干渠4條，總長48.2km；1個流量以上的渠道、灌排結(jié)合渠道96條，總長302km。灌區(qū)主要依靠草澤河、潯河、往良河等3條主要河道進行排澇，河道總長76.1km；另有3個流量以上的排澇河道180條，總長511.1km。灌區(qū)現(xiàn)有主要渠系控制閘門23座、其他渠系建筑物748座、溝系建筑物1102座、各類田間建筑物6058座。

二、灌區(qū)管理存在問題

經(jīng)過灌區(qū)改造工程的實施，灌區(qū)主要的骨干水系和建筑物得到更新改造，灌溉和排水等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件得到極大改善，但灌區(qū)管理也存在如下突出問題：（1）供水方案靈活性差，供水矛盾多；（2）管理成本較大，調(diào)度時效性不高；（3）缺少必要的監(jiān)控系統(tǒng)，日常管控不便。

三、建設(shè)目標(biāo)

通過自動化與信息化建設(shè)，實現(xiàn)灌區(qū)主要渠系閘門調(diào)度自動化控制和視頻監(jiān)控、水位流量數(shù)據(jù)實時監(jiān)測，優(yōu)化供水調(diào)度方案，保證灌區(qū)灌溉工程安全運行，減少運行管理人員，降低管理成本，提高水源保證率和利用率，增強農(nóng)業(yè)抗御水旱災(zāi)害的能力，全面提升灌區(qū)管理現(xiàn)代化水平。

四、灌區(qū)自動化與信息化系統(tǒng)建設(shè)

1.概況

周橋灌區(qū)的自動化與信息化系統(tǒng)建設(shè)費用約390萬元，建立起覆蓋全灌區(qū)的信息網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)主要渠系上23個閘門自動監(jiān)測控制系統(tǒng)，設(shè)立46個水位監(jiān)測點、23個視頻監(jiān)控點、南北2個氣象監(jiān)測站，建立灌區(qū)信息采集、傳輸、處理、自動化控制以及信息化管理支持系統(tǒng)，搭建統(tǒng)一的應(yīng)用平臺，在灌區(qū)管理所設(shè)立管理控制調(diào)度中心，實現(xiàn)灌區(qū)供排集中控制、統(tǒng)一調(diào)度。

2.特色功能

（1）搭建統(tǒng)一的管理監(jiān)控平臺

基于GIS技術(shù)和數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，以百度地圖為基礎(chǔ)，疊加周橋灌區(qū)所有水系、建筑物、全區(qū)重要水利工程，建立灌區(qū)水利建設(shè)空間數(shù)據(jù)庫，錄入中溝級以上灌排溝渠、橋涵閘站等配套建筑物的工程屬性數(shù)據(jù)（如：河渠設(shè)計斷面、控制面積、設(shè)計水位及實時水文數(shù)據(jù)，建筑物上下游水位、設(shè)計流量、規(guī)格等），建立灌區(qū)地理信息管理體系，并將閘門自動控制系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行集成，在一張圖上集中顯示現(xiàn)狀實時信息和視頻監(jiān)控畫面，實現(xiàn)同一平臺集中綜合管理，全面提高系統(tǒng)效率。

（2）優(yōu)化供水調(diào)度方案

供水調(diào)度是灌區(qū)實施計劃供（用）水的重要環(huán)節(jié)，優(yōu)化調(diào)度則是實施灌區(qū)水資源合理配置和利用的關(guān)鍵。該系統(tǒng)充分利用計算機的數(shù)據(jù)高速處理能力，通過人機對話，反復(fù)調(diào)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)、方法、模型，模擬灌區(qū)的生產(chǎn)過程，擬定各種調(diào)水供水方案。結(jié)合灌溉實際狀況，依據(jù)灌區(qū)供水總量、需水總量、供需平衡等相關(guān)數(shù)據(jù)，進一步優(yōu)化調(diào)整調(diào)度方案，實現(xiàn)渠系自動化遠(yuǎn)程控制，提高水資源利用率，節(jié)約用水。

（3）實現(xiàn)主要閘門遠(yuǎn)程監(jiān)控

對灌區(qū)主要渠系上的23個閘門建立自動監(jiān)測控制站和視頻監(jiān)視系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程精準(zhǔn)控制，提升調(diào)水時效。

①閘門自動控制。對灌區(qū)干支渠主要閘門進行改造，增設(shè)邏輯控制部分（PLC）、執(zhí)行部分（電機保護器、相序保護器、過載保護器、交流接觸器、閘位計、電壓變送器、電流變送器等）和通信部分（以太網(wǎng)接口、RS485接口等）等三部分設(shè)備，組成了一套工業(yè)級高可靠的閘門自動化控制系統(tǒng)。閘門可以進行手動、自動、遠(yuǎn)程多種控制，實現(xiàn)閘門的靈活調(diào)度。

②實時顯示。由各種傳感器、上下游水位計、視頻攝像頭組成每座閘門監(jiān)測系統(tǒng)，通過視頻攝像頭實時顯示閘門現(xiàn)場啟閉情況，同時通過各種傳感器檢測顯示上下游水位、閘門開啟高度、設(shè)備運行狀態(tài)等參數(shù)，同時在灌區(qū)總控制平臺模擬閘門運行的實時動畫，使得操作更簡單，更準(zhǔn)確。

③及時保護。當(dāng)由于閘門底部淤泥或雜物、上下水位差不同、機械及電氣等原因造成閘門啟閉故障時，立即切斷電機電源，并向值守工作人員發(fā)出告警信號，保證設(shè)備安全。

④運行指導(dǎo)。系統(tǒng)可以實現(xiàn)對開、停機過程監(jiān)視，當(dāng)開、停機指令下達(dá)后，計算機監(jiān)控系統(tǒng)能以流程圖的形式實時顯示每一步驟及執(zhí)行情況，提示在開、停機過程受阻時部位及其原因，實現(xiàn)系統(tǒng)操作指導(dǎo)，保證各項操作按照規(guī)定程序規(guī)范化進行。

⑤異常報警及事故追憶。當(dāng)閘門發(fā)生事故時，計算機監(jiān)控系統(tǒng)立即中斷操作，并自動顯示、記錄和打印事故名稱、時間及相關(guān)設(shè)備的動作情況，對事故原因進行分析并提示處理方法，便于管理人員及時處理消除故障。

（4）建立集中管理調(diào)度中心

在灌區(qū)管理所設(shè)立管理調(diào)度中心，采取大屏幕集中顯示，集數(shù)據(jù)采集與處理、自動化運行監(jiān)視和事故報警、視頻監(jiān)視系統(tǒng)為一體，能在各種情況下準(zhǔn)確、可靠、迅速地做出反應(yīng)，達(dá)到實時監(jiān)控、合理控制的目的。發(fā)生緊急事件時，主系統(tǒng)能夠根據(jù)預(yù)案向各個子系統(tǒng)及設(shè)備發(fā)出告警信號，采取相應(yīng)的應(yīng)急動作，確保灌區(qū)建筑物及渠道工程安全運行，提高水量調(diào)度的時效性，提高水資源利用效益和灌區(qū)灌溉效益。

（5）提升綜合辦公政務(wù)管理效率

①日常運行記錄及報表系統(tǒng)。對調(diào)度人員的日常運行交接班、閘門運行狀況、調(diào)度事件、設(shè)備管理等各類實時和歷史數(shù)據(jù)進行記錄，并形成各閘站運行時報表、日報表、月報表，各類事件／事故表，操作記錄表，設(shè)備工作狀態(tài)表及工作記錄表。能夠準(zhǔn)確記錄每一臺設(shè)備的累計運行時間和運行數(shù)據(jù)。當(dāng)設(shè)備接近檢修時間，及時提醒用戶進行檢修。

②灌區(qū)日常管理的信息化。整合灌區(qū)日常辦公軟件，包括公文管理、檔案管理、政務(wù)管理、會議管理和新聞宣傳等，可以進行辦公數(shù)據(jù)的錄入、維護、統(tǒng)計、查詢、生成報表、打印、數(shù)據(jù)備份等操作，真正實現(xiàn)無紙化辦公。

（6）提供實時信息移動查詢

開發(fā)移動客戶端APP，設(shè)定不同等級用戶，明確管理權(quán)限，可分級查詢灌區(qū)的各類工程信息、氣象信息、視頻信息等，為管理人員快速決策提供及時的信息支撐。

五、結(jié)束語

目前，該套系統(tǒng)已經(jīng)建成投入使用，實現(xiàn)了主要渠系閘門遠(yuǎn)程精準(zhǔn)控制和實時視頻監(jiān)視，減少閘壩運行人員近20人，年降低管理運行成本20多萬元，供水調(diào)度得到有效優(yōu)化，以前群眾反映灌溉困難片區(qū)得到較好緩解，灌溉用水矛盾不斷減少，灌區(qū)水情、雨情、工情等數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)自動化采集和處理，管理現(xiàn)代化水平得到了有效提升。下一步將逐步把周橋灌區(qū)信息化系統(tǒng)擴展為洪澤區(qū)農(nóng)村水利息化系統(tǒng)，做好與洪金灌區(qū)信息化建設(shè)銜接工作，真正做到“面上工程信息化、骨干工程自動化、灌溉配水科學(xué)化、建設(shè)管理智能化”，全面提升全區(qū)灌區(qū)綜合管理水平■

（作者單位：淮安市洪澤區(qū)水利局223100）

（專欄編輯：顧 梅）