灌區一張圖管理平臺構想

鄧學剛 張龍龍

（焦作市引沁灌區管理局）

1 灌區管理平臺現狀

灌區現有管理平臺主要為實時水情平臺、視頻監控平臺、干支渠計量平臺、總干渠斗口閘控計量收費一體化平臺和財務管理平臺，平臺開發較分散，日常維護成本高，集成化程度低，形不成統一的體系，某些功能模塊出現了重復投資的現象。

灌區現有的實時水情平臺，主要偏重于實時、歷史水情和常用數據報表查看，圍繞現有平臺進行的灌區管理工作，如供水調度主要還是依靠積累的長期實踐經驗，一旦經驗豐富的優秀管理人員調換崗位或退休后，容易出現管理能力斷檔，無法保證管理工作的穩定性。依靠現有平臺進行的灌區調度工作，并非完全建立在數據分析基礎上，無法科學預測研判水雨情變化和需水變化趨勢，供水調度實時性較差，灌溉水利用率提升主要依靠工程建設等硬件改造，而通過運用數據化分析等更科學高效的管理手段服務供水占比重較低。

與大型水利樞紐工程相比，平臺功能遠遠不滿足于灌區現代化管理需要。與社會其他行業相比，平臺架構、操作簡潔度及智能化程度遠遠滿足不了灌區現代化管理需要。

總之，灌區現有平臺作為主要管理手段與國家提出的治理能力現代化要求，相差甚遠。

2 灌區一張圖開發理念

一張圖平臺將“一滴水、一張圖、一數據、多應用、新服務”的理念貫穿于開發全過程，實現對“一滴水”的全生命周期管理；一張圖平臺力求盡可能綜合灌區實際管理需求且后期可拓展性強，功能模塊類積木化搭建，同時注重平臺硬件和軟件的安全性；一張圖平臺滿足最常見的Web端（PC端）、移動端同時在線使用，力求操作界面直觀、簡潔，操作過程智能化，常用功能或數據信息在一張圖首頁或第一層級可以輕松調用查看；一張圖平臺應與社會化服務結合，通過租用云端服務，專業的事情由專業的人管理，減輕后期運行、維護和設備升級的成本；一張圖平臺立足于好的平臺應貼近實際，追求實用，更好服務管理者，服務灌區具體業務，不需要全部追求最先進，而是結合灌區實際情況去選擇最適合的，將日常管理程序化，減輕重復工作量，讓管理更高效；一張圖平臺站在全局高度看灌區，形成全域視角，通盤考慮灌區用水，提高管理者調度的科學性、針對性、嚴肅性和傳承性，最終服務節約用水，進一步提高灌溉水利用率。

3 灌區一張圖平臺基本架構

隨著移動終端的完全普及，5G及物聯網技術推廣應用，傳統后端三層架構雖然本身沒有特別的缺陷，但隨著時代的發展，已經不能滿足萬物互聯需要。平臺架構會隨著科技發展而不斷更新變化，但對于灌區來說，常見的商業化架構已很成熟，比如根據數據的流向自上而下分別劃分為應用層（客戶端層）、數據訪問層、數據分析層、數據處理層和數據采集層的五層架構，足以滿足灌區管理需要，不必糾結所謂的最新架構模式。

4 灌區一張圖平臺功能模塊構想

4.1 天氣模塊

在一張圖地理信息首頁，通過前端雨量器自動上報灌區范圍降雨情況，動畫顯示區域降雨狀態。采用未來趨勢和實時天氣顯示模式切換，顯示未來7-15 d降雨趨勢，并動畫顯示整個灌區降雨可能性。

4.2 水情模塊

4.2.1 實時水情模塊

在一張圖地理信息首頁，通過不同線條顏色等方式，直觀判別渠道區間過流狀態。常用信息采用彈出氣泡的顯示模式，如在PC/Web端將鼠標放置于監測站點或閘口上方，直接彈出本站點的流量、斷面尺寸、水位、流速、溫度等相關水情基本信息，鼠標挪開后信息消失，減少鼠標點擊工作量。

4.2.2 用水異常模塊

在一張圖地理信息首頁，通過設定區間渠系水利用系數限值，將前端采集到的數據，經特定程序化計算分析，顯示區間用水異常信號，將異常信息通過自動或人工方式，發送異常用水提醒短信或移動客戶端、微信端等其它方式通知有關管理人員，同時自動記錄，將用水異常信息形成電子檔案，強化供水調度工作的嚴肅性。

4.3 監控模塊

4.3.1 閘口啟閉監控模塊

在一張圖地理信息首頁，通過信號閃爍方式，直觀判斷干支渠及斗口閘門啟閉情況。

4.3.2 渠系建筑物綜合模塊

平臺具備引水閘、節制閘、渡槽等渠系建筑物三維模型仿真顯示、閘門啟閉狀態控制及視頻實時圖像查看；可對特定建筑物進行歷史檔案檢索查看和檔案補充添加等功能。

4.4 調蓄能力統計模塊

平臺可手動添加或自動上報水庫水池的蓄水量、蓄水位等數據，輔助研判灌區范圍內水庫水池的現狀調蓄能力。

4.5 調度操作票模塊

平臺通過長期實踐經驗程序化和量化的方式，按照特定格式分步填寫電子調度操作票，增強供水調度可操作性，盡可能降低調度事故的概率，提高調度效率和安全性。

4.6 水費模塊

水費模塊主要包括水費預征收、水量自助結算和報表輸出功能。平臺支持銀行轉賬、微信、支付寶等形式的預繳水費功能。可根據灌區調度整體安排，閘口在已授權的前提下，根據設定的農業和非農用水水價，支持固定金額或固定水量或一水一結等多種用水方式，支持水費余額下限提醒功能，保證用水戶用水過程穩定通暢。閘口在未授權情況下，不具備刷卡用水功能，當監測到未授權閘口出現啟閉特征時，會觸發異常報警，并第一時間通知相關管理人員。

通過水量水費自助結算功能，實現用水戶與管理處、管理處與管理局之間的快速結算，第一時間生成多種數據類型的電子或紙質報表用于存檔。同時支持用水協會和工業企業等用水戶隨時隨地通過微信、移動客戶端、網站、管理處終端、水費大廳等多種方式調取水量水費使用詳情，保障用戶知情權。

4.7 值班巡檢模塊

4.7.1 灌區值班模塊

平臺具備灌區值班人工記錄功能，第一時間對值班期間往來信息、供水異常等進行記錄和轉發。

4.7.2 巡檢模塊

前端巡查人員或基層管理人員通過移動端上報巡檢異常信息，調度中心一張圖平臺和管理處主要負責人移動端第一時間接收顯示異常信息，并按紅黃藍不同顏色區分異常等級和具體位置。

4.8 數據分析、管理模塊

4.8.1 年度報告模塊

平臺具備降雨量、水量、水費和灌溉進度按日、周、月份、季度和年度等時間段分類進行報表查詢輸出功能，同時可將各種數據整理后，自動生成灌區年度運行報告，對灌區進行全方位數據體檢。

4.8.2 檔案管理模塊

平臺提供電子檔案及數據錄入接口，通過科學的分目分類，實現灌區除涉密信息外的全檔案數據的電子化，快速便捷的數據檢索調閱，形成灌區及渠系建筑物的全生命周期數據鏈。支持一個數據或檔案多用途多指向多關聯，節省數據存儲空間。

4.8.3 數據分析模塊

平臺具備固定式和自有組合式的數據分析功能，常用需求采用固定式分析，特殊分析需求采用自由組合式分析，讓數據會說話，更全面診斷灌區發展情況。深度挖掘沉淀數據的潛在商業價值，如研究探索數據與企業生產、數據與農業生產之間的關系；如大型建筑物歷史監測數據、灌區水文數據的科研價值。抓住灌區數據處于實時變化更新的特性，探索建立數據收費制，針對不同需求提供最新數據，將數據轉化為另一種生產力，增加灌區經濟收入，提高平臺自身效益。

4.8.4 旱情預測模塊

平臺根據歷史降雨統計數據，經過特定算法模型計算分析，判斷短中長期的干旱可能發展趨勢，提前科學謀劃灌區范圍內中長期用水計劃，盡可能減少因天災造成的損失。

4.8.5 灌區綜合調度決策系統模塊

根據上游水資源現狀及變化趨勢，結合天氣、不同種類用戶用水歷史數據及特征習慣、灌區工程現狀、水庫水池庫容現狀、灌區本年度各類農業作物種植面積、旱情發展趨勢、水量損耗等基礎數據，將成熟的調度管理經驗程序化，形成綜合判斷決策方案，最終可通過人工比選，提前做好供水調度準備工作。

5 建議

灌區一張圖是灌區管理能力提檔提級的重要工具，是綜合展示灌區形象的重要窗口。資金是灌區一張圖實施的關鍵因素，建議灌區應立足實際，先期做好以下工作：

將灌區近遠期管理需求以清單方式進行羅列，與專業機構深度交流溝通，反復優化需求，充分論證一張圖平臺的可行性；在積極申報國家、省市財政資金扶持的同時，先期組織人員對灌區歷史檔案進行數字化錄入，從檔案中提煉數據并科學分類分目；與專業人士交流溝通，了解灌區地理信息系統的搭建，了解灌區應提前做哪些準備工作，使工作更有針對性，避免工作的重復性；對社會效益或經濟效益良好的灌區，在前期準備工作已經驗收通過的基礎上，先行先試，按功能模塊的投資額及難易度分步搭建平臺。