云端灌區信息化管理系統的開發及應用

劉韶華，王正興，畢華軍

（1.東營市水利灌溉管理處，山東 東營 257000；2.山東省水利科學研究院，山東 濟南 250014）

灌區信息化是提升灌區管理服務水平的和降低運行成本的有效手段，本文基于云端灌區信息化管理系統設計研發，討論其中的關鍵技術，并舉例說明云端灌區信息化管理系統應用場景及效果。

1 設計方案

1.1 系統設計思想

云端灌區信息化管理系統的主要設計思想是管理人員能夠通過瀏覽器或手機App 訪問本系統，并及時、便捷、快速、準確地了解各個測站的詳細信息。系統基本信息包括水位采集、流速流量、閘門控制、雨情、墑情等主要信息，結合目前灌區由樁號、配水點、渠段、水管所等基層灌溉管理機構上報流程，利用計算機和互聯網技術，開發灌區精準制定系統及視頻監控系統，為灌區水資源的管理、灌區防汛抗旱，節水灌溉、農業生產等方面的正確決策提供科學依據。

1.2 系統設計方案

建立實現灌區業務綜合管理服務的云服務中心，主要由綜合信息管理系統、智能灌溉管理系統、水費征收管理系統、災害預警系統組成。綜合信息管理系統主要針對灌區各類信息的管理和查詢功能，包括灌區基本信息管理、組織機構管理、實時監測信息管理、文檔資料管理等。智能灌溉管理系統的目標是無人或少人控制，達到自動調水、節水的目的。水費征收管理系統，用水戶可以對自己的用水信息以及繳費信息進行及時查詢，推進灌區陽光水務。災害預警系統是抵御自然災害的重要非工程性措施，災害預警系統體現監測、通信及預警一體化。

2 系統關鍵技術實現

2.1 技術路線

搭建基于灌區基本信息的感知層，充分發揮已建設和即將建設的自動監測站的作用，包括傳感器、水位和水量采集設備、攝像頭等，實現灌區水資源監測的全面物聯；建立對資源等各方面的在線監測系統，通過無線傳輸實現對水位、水量、視頻等的在線自動監測和數據傳輸，還包括水泵、閘門等控制設備；在云計算管理平臺，對自動監測數據進行分析計算，提高管理單位對水資源的監控管理能力。

搭建基于云計算環境的灌區信息管理系統，計算資源和存儲設施都交由云計算服務提供商負責，利用“阿里云”平臺實現云平計算臺的部署。云計算平臺的實現，創建測站監測、視頻監視、水情預警、水資源調配、供水管理、設備管理、運營維護、文件管理系統。

2.2 系統工作頁面

該管理軟件采用數據可視化和GIS 地理信息系統開發，由服務器端、客戶端和移動端三部分組成。服務器端可實現數據采集、整理、數據庫、系統管理等功能?？蛻舳藢崿F數據呈現、報表、人機交互等功能。用戶可在臺式機或筆記本上通過網絡訪問授權范圍內的數據查詢、數據錄入、遠程控制等功能。掌上灌區是灌區管理人員移動辦公、智能辦公的APP，主要功能有灌區監測點的日常數據展示、數據分析、生成數據報表、視頻監視、設備遠程控制、灌區日常工作巡檢等。登錄系統后，主頁面主要有四個模塊：可視數據、地理信息、綜合功能及文件管理。

1）可視數據。展示的內容分別為灌區概況、渠首水情、水情預警、地圖概覽、視頻監視、用水管理、取水工程水情。

灌區概況包含灌區名稱、單位名稱、設計灌溉面積、有效灌溉面積、灌溉方式、供水類型、職工人數、上級主管單位等信息。

渠首水情用于展示當天24 h 渠首位置的水位和瞬時流量的折線圖，折線圖左側縱坐標是水位，右側縱坐標是瞬時流量。

水情預警用于展示當前水位測站的預警，折線圖是分別有當前水位值、預警水位值、告警水位值。

地圖概覽用于展示當前灌區地理位置和各個測站標點。

視頻監視泵站、閘門情況、以及各個監視點的當前情況。

2）地理信息。可視化運維管理界面，界面出現樁號及測站位置，點擊就可以很直觀地了解監測信息。

3）綜合功能。主要包含組織機構、水源管理、測站監測、水情預警、水資源調配、供水管理、水情整編、設備管理和運營維護功能。

組織機構包括管理站管理和人員信息，可以清楚直觀的看到各類信息。管理站管理是灌區內的各個管理站信息，展示的內容有序號、名稱、圖片、地址、詳細地址、管理范圍、更新時間等。人員信息是灌區內的各個管理站的人員信息，展示的內容有序號、名稱、頭像、職稱、辦公電話、手機號、管理站、更新時間等。

水源管理包括基礎信息展示水源地的名稱、飲水類型、管轄單位、地址、資源依靠、引水流量、年設計供水量、資料記載和部分現場圖片等內容。

測站監測包括測站基礎信息、測站詳情、率定記錄及視頻監視。

水情預警包括預警記錄頁面，展示的內容包含測站名稱、當前測量值、警告值、預警級別、通知人、通知電話、通知狀態、更新時間。預警記錄是當水位超過設定的預警或告警值時生成的記錄，服務器每5 min 會判斷一次。

4）文件管理。灌區內所有的上傳文件，包含圖片、視頻、文檔等。

2.3 系統創新點

相對于傳統的用戶自己搭建機房平臺，本系統的云計算平臺利用“阿里云”實現，應用程序可以輕松地被布署到“阿里云”上，后臺服務框架和存儲過程完全由“阿里云”負責，布署的應用程序可以享受“阿里云”的帶寬、可靠性、存儲空間以及數據吞吐量等性能和資源，節省了傳統的機房搭建費用，實現資源的有效利用；并且用戶通過PC、手機或者平板電腦等Web 方式登陸本系統，系統通過豐富的報表、多維分析方法對實時監測數據和歷史數據進行分析。

3 結 語

目前，東營市已建成曹店灌區信息化管理平臺，實現了對灌區水位、流量、流速等重要指標的監控，以及灌區干渠、泵站、閘門等灌區工程的相關數據，以折線圖、柱狀圖等形式進行直觀的展示，實現遠程實時監測、視頻監視和多級預警等功能。

基于云計算環境的灌區信息化管理系統，通過建立現代化、一體化的信息系統，利用科技手段和先進的管理模式，科學制定水資源合理配置，優化調度方案，為灌區水資源的管理、灌區防汛抗旱，節水灌溉、農業生產等方面的正確決策提供科學依據。云端灌區信息化可以實現人工與自動化相結合的方式，節省了人力成本，提高了灌區各項工作的效率，能夠實時了解灌區水情信息，有效提高灌區信息管理的現代化水平，具有極大的推廣應用價值。