高郵灌區信息化平臺建設及應用分析

王 飛，阮宗彬，戴 勁，陳 震

(高郵市水利局，江蘇 高郵 225600)

0 引言

灌區信息化是利用現代通訊、計算機網絡等信息技術，達到監控、監測、監視、調度、調控的目的，提升灌區管理效率，完善調度手段，強化執行力，實現智慧水利，信息化管理[1]。隨著工業化、信息化和互聯網技術發展，信息化建設將成為灌區水資源高效利用的重要途徑[2-3]。隨著灌區現代化建設需求進一步提升，為提高灌溉、防汛、供水和抗旱信息化的調度決策能力，基于高郵灌區續建配套與節水改造項目進行“高郵灌區智慧灌區”平臺建設，進一步有效監測灌區實時數據，提高灌區管理的水平與效能。

1 灌區信息建設現狀

高郵灌區信息化系統于2008年完成了第一階段的建設，并于同年投入運行使用，系統初步完成了1個系統中心站和4個分中心站建設。隨著灌區現代化建設需求的進一步提高，高郵灌區城鄉社會和經濟的快速發展對灌區續建配套與節水改造中建設“灌區智慧平臺”以提高灌溉、防汛及抗旱信息化系統的智能調度、信息統籌能力提出了更高要求。

2 灌區信息化建設

2.1 平臺設計

“高郵灌區智慧灌區”平臺基于統一設計、統一建設、分級使用的理念為各級管理人員分配不同的賬號和權限。軟件平臺包見圖1。

圖1 智慧灌區平臺

系統采用集中部署，分級應用的方式進行建設，考慮網絡安全部署兩套系統(水利政務外網系統和互聯網系統)，水利政務外網系統部署在省水利廳水利政務外網的省水利云平臺上，高郵市水務局、灌區管理處、灌區管理所和鄉鎮水利站通過省水利政務外網訪問相應服務。移動終端系統在省水利廳互聯網上的服務器上，滿足使用手機等智能終端的用戶訪問與使用，運行框架邏輯見圖2。

圖2 信息系統整體框架

2.2 功能設計

2.2.1 灌區可視化集中展示系統

灌區可視化集中展示系統是以圖形和圖表的形式將灌區內各類統計數據統一展示，包括灌區六條干渠的引供水量情況、灌區當年的水費征收情況、灌區工程情況、灌溉情況、實時視頻等。通過可視化集中展示系統的二級頁面可直觀形象地展示灌區總體水期及各管理所水期信息、灌區關鍵部位的數據采集監測情況，如高郵湖、邵伯湖、大運河、城區、三垛的今、昨日水情及城區、三垛和送橋的今日雨情，子嬰閘、界首小閘、周山洞、頭閘、南關洞、八里松洞、車邏閘、車邏洞等8個閘洞的上下游水情及啟閘高度情況、干渠上各重要節制閘的上下游水情及啟閘高度情況等，為灌區的管理決策提供快速的數據支持。灌區可視化集中展示界面見圖3。

圖3 灌區可視化集中展示界面

2.2.2 灌區管理一張圖系統

管理一張圖是以電子地圖作為展示媒介，將灌區各類運行管理信息賦予空間維度直觀展示，方便各級工作人員掌握灌區情況。系統主要包括：灌區概況、工程管理、實時監視、用水管理等。

(1)灌區概況

是以高郵灌區簡介文件介紹，風采照片，再配以灌區水利工程分布GIS地圖，綜合展示灌區的基本情況。用文字簡介、風采照片、多媒體視頻再結合電子地圖對灌區總體情況進行展示。

(2)工程管理

工程管理主要包括：工程分布和巡檢管理兩部分功能。工程分布：主要實現以GIS矢量地圖和數據列表的形式，展現灌區所有水源工程、供排水渠系工程、渠系建筑物工程等工程的分布情況和屬性數據信息，對渠橋閘站等工程的屬性信息、項目信息、巡檢信息進行管理。主要功能包括：建筑物定位、點擊查詢、展示詳細等功能。巡檢管理主要包括實時巡檢和歷史巡檢查詢兩部分功能。

(3)實時監視

以GIS地圖的型式展示灌區建設的所有人工和遙測的監測站點，并顯示站點最新上報的數據信息，并對滿足報警閾值的數據進行報警，對渠首、干渠、支渠、干開斗的實時水情進行監測。

(4)用水管理

根據大運河上各干渠及分干渠的引水洞及各支渠首閘門的水位、閘位和流量數據，在地圖上渲染顯示各級渠道的過水情況，通過此種方式可以清晰看到哪些渠道正在輸配水，哪些渠道已停止供水。為灌區的調配水工作提供更加豐富的分析方式，為調度工作提供指導。

2.2.3 灌區業務管理系統

(1)信息采集處理系統

灌區信息采集處理系統通過數據轉發方式，實現將服務器中的灌區河渠水情閘門開度等監測信息收集處理和展示，為配水調度、工程運行提供數據支持。主要包括：監測站點管理、灌區監測數據、分級視頻平臺、人工置數、數據查詢、數據統計、監測預警推送、報警管理。

(2)灌區量測水管理系統

灌區量測水管理應用以水情信息采集系統為基礎，實現水情信息的查詢、統計分析及水情整編，并結合應用軟件開發技術、數據庫技術和地理信息技術，將現有的涵閘過閘流量系數數字化，同時提供方便快捷的操作模塊對系數進行調優或將新率定的涵閘過閘流量系數進行維護，然后系統依據轉發的閘前水位和啟閘高度自動檢索對應的瞬時流量，從而生成當日水量。灌區量測水管理系統包括主要分為量水方式管理、數據整編、數據統計幾大部分。

(3)灌區水費計收管理系統

灌區水費計收管理系統可以管理灌區用水戶信息、收費面積情況并能根據灌溉定額實現方畝轉換，快速計算應收金額、并對收費情況進行記錄，使灌區工作人員快速、準確的進行水費結算，順利完成水費計收工作。系統包括基本信息模塊、水量登記、水費計算與收繳模塊、水費結算、水價設置等。

(4)灌區配水調度管理系統

灌區配水調度管理按照灌區水期和各灌區管理所的內部水期，輔助工作人員快速制定用水配水計劃，通過系統下達指令，分析考核配水執行計劃，以提高灌區用水配水的管理效率。灌區配水調度管理系統從功能上分為：灌溉計劃、調度指令、流量跟蹤查詢、灌溉管理和自動調度管理。

(5)灌區工程管理系統

通過灌區工程管理系統，將原有系統的地圖及屬性數據整合的基礎上，將日常巡查工作進行統一管理，實現對灌區日常巡查記錄的維護和查詢功能。可以與現場巡檢人員進行實時視頻及語音通話，使得及時了解現場工況和突發事件，快速定位問題位置并給出處理意見，保障灌區工程安全運行。灌區工程管理應用從功能上分為：工程簡介、工程臺賬管理、工程巡檢信息、巡檢管理和影像資料。

(6)灌區水價改革情況管理系統

灌區水價改革情況管理主要包括灌區水價改革概況(面積，位置等)、用水計量情況、水價情況、水費情況、用水合作組織位置及管理面積、節水獎勵、財政補貼等情況。

(7)灌區項目建設情況管理系統

灌區項目建設情況管理系統通過數據庫、GIS、網絡等技術實現對整個灌區涉及的工程項目建設的動態化、數字化和矢量化管理，達到點、線、面三位一體的全面信息覆蓋，為實現灌區項目建設情況管理的真實性、及時性和完整性的目標提供有力的技術支撐。

(8)灌區排水排澇管理系統

排水排澇管理應用是以灌區渠道、溝道、河道等的水情實時監測數據為基礎，加強對灌區的排水河、溝的工程管理，對重要排水節點進行實時監測和預警，再結合歷史數據對排水情況進行分析，向水利各級主管部門及灌區提供決策支撐。應用主要包括：河溝信息管理、排水實時監測管理、預警信息推送管理、統計分析。

2.2.4 灌區管理移動終端

移動智能終端是以互聯網為支撐，將灌區日常業務處理功能如水情觀測上報、配水指令的下達與執行、險情上報與會商、工程巡檢、電子地圖等功能集成到手機、平板移動終端中，為灌區管理人員開辟了新的信息獲取渠道，大大提高了信息發布、傳遞、接收、處理的及時性與準確性。系統功能模塊實現見圖4。

圖4 移動智能終端管理功能模塊圖

3 結語

系統集成是高郵灌區智慧平臺建設的主要理念，文章提出的信息化系統建設方案全面集成了各業務管理模塊，完善了灌區水情、工情等各方面信息的采集、傳輸與處理，為實現水資源優化配置、統一管理調度提供了重要的信息手段和技術支撐，同時也為同類灌區信息化升級改造和集成系統提供借鑒。