東營市灌區信息自動化系統應用分析

張俊杰，王萌萌

（東營市水利灌溉服務中心，山東 東營 257091）

智慧水利是利用先進的信息技術，實現水利設施的智慧化管理和運行，是水利信息化發展的高級手段，是實現水利現代化的關鍵。

東營市深入貫徹落實上級有關水利精神，把智慧水利建設作為推進灌區現代化的著力點和突破口，利用現有信息化、市政務大數據平臺，同步建設灌區信息化系統，及時糾正水資源浪費問題，提高用水管理效能。

東營市市屬灌區主要包括曹店、麻灣、勝利、王莊、墾東5 個灌區，設計灌溉面積16.6 萬hm2。主要承擔著向黃水東調和全市2 縣3 區34 個鄉鎮供水任務，供水時間長，供水任務重，逐步完善灌區信息化系統，實現智慧化管控勢在必行。

1 存在的問題分析

1.1 自動測流設施缺乏

市屬5 灌區共有400 個支級取水口，14 個干級取水口。只有曹店灌區安裝干級測流設施1處，支級測流、計量設施25 處。支門測流根據過閘方式和閘門的技術參數人工計算流量，受淤積和水位變化頻繁的影響，誤差較大；干渠測流用人工普通測流裝置，由于斷面寬度較大，無法同時測得渠道斷面內不同位置的多點流速。

1.2 軟件平臺功能單一

東營市引黃灌區現有水價改革軟件中的業務應用如基礎信息管理系統、水量監測系統、視頻監控管理系統、水價管理及收費系統、水權證管理系統、公眾APP 服務系統等因前期開發使用要求比較低，開發程度不夠，功能比較單一，無法滿足東營市引黃灌區整體使用的需求。

1.3 管理效率低

灌區管理人員對渠道、支門、泵站的日常管理主要采用人工巡視，經常出現問題發現不及時、上報問題描述不清，導致指揮人員決策滯后或決策不科學的情況；各灌區骨干渠道上大部支門分未接入市政電源，主要采用人工或移動發電機啟閉閘門，節制閘均有市政電源接入，但也需要管理人員到現場控制啟閉，無法對上級的調度命令快速執行，管理效率普遍較低。

1.4 水利設施遭受破壞

東營市屬灌區干渠全長超過280 km，管理線長，點多，面廣，難度大。各灌區干渠沿線以灌溉泵站為主，大部分歸屬于當地村莊、鄉鎮（街道），且灌溉季節周邊用水需求集中，用水量大。同時，還存在私自開泵提水，機電設備被偷盜和破壞的現象。

2 建設目標

項目以灌區業務為核心，運用先進的信息采集技術、自動監控技術、通信和計算機網絡技術、信息應用與管理技術，建設一個灌區立體感知體系，以通信網絡系統為紐帶，以自動化監控系統和調度運行管理應用系統為核心的信息自動化系統，可以實時掌握調灌區骨干渠道沿線各控制性建筑物（泵站、閘站等）、控制斷面的水量、水位、水質、工程運行工況等調水信息，實現對灌區骨干渠沿線的泵站、閘站等的遠程監控，為灌區管理部門合理有效的調度管理水資源，提供科學依據和技術支持，為工程運行、維護、管理提供決策會商支撐環境及各種信息服務，為日常管理提供電子化辦公環境，實現市管灌區的現代化管理。

3 建設內容

3.1 視頻監控系統

在市屬灌區干渠上設置的3 處測流橋式流速儀測流車、2 處纜索式流速儀測流車、86 處明渠流量計、18 處非滿管流量計、30 處一體化測控智能閘門等測流設施，并設置視頻監控系統，監視設備的運行狀況及安防情況。

在重要的交通路口、節制閘、引黃泵站設置智能視頻監控系統44 處，實時監控渠道運行狀態及過往人員、車輛，并通過4G 方式將視頻信息上傳至管理站、管理所、及綜合調度中心。管理人員可遠程通過調節球機的方向和焦距，實現監測斷面周圍狀況的監視，及時了解路口的情況。在市屬灌區渠首引黃泵站處設置視頻監控系統，能夠實現對引黃泵站站前黃河水情及站后出水情況實時監測。

3.2 智能安防系統

在市屬灌區干渠的102 處泵站、221 處支門及節制閘設置遠程控制和以視頻監控系統為主的智能安防系統，控制和監視設備的運行狀況及安防情況。遠程控制主要是通過可編程控制器來實現遠程對閘門、泵站進行啟閉（停）操作；泵站、支門、節制閘的智能安防系統主要由視頻監控系統、自動語音警告裝置、遠程語音警告裝置、門禁報警系統及存儲設備定位系統組成。

3.3 信息化管理平臺

建設覆蓋市屬灌區的干渠各量測水設施、泵站、支門信息化系統、管理站、管理所信息化平臺等的網絡傳輸系統。根據光纖傳輸、租用電信公網組建、4G 通信等各種傳輸方式的特點、各系統數據量的大小，結合東營市各市屬灌區項目范圍廣，監測及控制點位分散，及周邊可用有線網絡少的特點，確定工程以4G 無線傳輸為主的通信方案，同時所有物聯網卡組建流量池，統一管理使用本項目的所有流量，部分靠近電信公網的水閘、泵站采用租用普通電信公網，管理所、市級管理平臺采用電信專用公網。

建立以東營市水利灌溉管理處為一級調度中心，各灌區管理所為二級調度中心，各灌區管理站為三級調度中心的灌區，建設各級調度中心共20 處。同時將管理平臺接入市水務局智慧水務系統，并對市水務局調度平臺進行接入改造。

4 實現功能

4.1 對全市引黃灌區統一調度與管理

東營市引黃灌區管理系統主要具備兩部分功能：一是作為東營市市屬灌區的管理平臺，對市屬灌區進行直接管理調度；二是作為東營市所有引黃灌區的統一調度平臺，可以對各縣區、開發區、農高區管理范圍內的引黃灌區的管理平臺數據進行讀取、匯總、整理、分析，從市級層面對灌區進行統一調度管理，形成支撐全市引黃灌區調度管理的業務應用系統。同時，東營市引黃灌區管理平臺接入東營市智慧水務系統，實現東營市水務系統統籌管理。

4.2 基礎信息的集中展示和管理

通過對整個系統的數據采集與分析，在大數據模塊和灌區基礎信息模塊進行集中展示，主要包括量測水與計費的統計信息、泵站開啟次數信息、水質檢測及報警信息、支門與泵站的數量、量測站與水質檢測的數量、設備使用頻率及各市管灌區站所基本信息、視頻監控等。

4.3 閘門和泵站遠程控制

可通過遠程電腦PC 端或手機APP，實現遠程對閘門、泵站進行按需精準開啟、關閉和暫停等操作，支持定時啟停設備的功能，支持通過設置高度、開度、流量、時間段等方式遠程控制閘門的運行，支持通過設置流量、時間段等方式遠程控制泵站的運行。并對灌區內水位、水量、總用水量等進行超閾值預警。

4.4 量測水數據實時處理

通過開發實現對各市管灌區實時采集所有量測站的實時數據并上傳，數據包括渠道水位、流速流量、數據的匯總與分析、設備運行實時狀態、歷史數據的備份與查詢等。并根據定制化統計數據要求，使用柱狀圖、曲線圖、扇形圖等統計形式對系統數據進行統計并生成報表，按定制化需求展示年月日等時間的查詢。統計系統所有數據進行分析整理，并根據要求進行表格模板定制化，交互豐富。

4.5 視頻監控和報警功能

通過實現遠程對站所的情況進行實時在線監控、云臺控制、錄像保存與回放等，同時當有非法人員入侵時，軟件平臺自動彈出報警信息，并具有遠程喊話開啟功能；支持人臉識別并拍照上傳、門禁報警、非法入侵預警、存儲設備定位追蹤、太陽能供電系統異常與故障報警等信息的上傳與管理；還具有向管理者手機發送短信信息的功能，并可根據用戶需求設置短信內容。

4.6 水質檢測和預警

通過對現場水溫、PH 值、化學需氧量、懸浮物、電導率、溶氧、COD、氨氮等參數的數據采集，集中展示各水質檢測的當前狀態，實現各站點數據的實時監測，用戶可以進行實時查看。并通過設置水質各個參數的標準值及上下限，支持數據超限時給相關的工作人員發送短信或是微信報警提醒等功能。

4.7 水價管理及計費

通過開發實現計費單價具有用戶自定義功能，根據站點的不同和用水用途的不同，對各量測站的用水計費進行多類別管理。計費系統采用按日、月、年的統計方式對收費進行核算與匯總，支持歷史數據的備份與查詢，實現科學用水、精細化用水及合理調配用水與節水的目的，同時提高用水管水能力。

4.8 手機移動終端APP

通過開發實現在手機APP 端可以具備項目中大部分功能和要求，包括GIS 地圖操作，量測水與計費，水質檢測，統計報表，一鍵閘泵開啟、暫停、關閉及精準控制，預報預警信息接收；預報預警方案展示；重大、異常預警信息提示，調度指令接收確認；調度指令執行確認；調度指令執行反饋，系統內群組通訊，包括：視頻通話、文字、圖片傳輸；人員上線、定位、上崗提示、狀態異常提示；人員運動軌跡查詢和回放等。

該系統還可實現綜合辦公、系統權限設置與管理、操作日志、設備運維、數據庫管理、灌區巡檢、水權證管理等功能。

5 結語

東營市市屬灌區通過配套完善的信息自動化系統，實現對水位、水量、水質等水情信息的采集、處理，實現對量測水設施、支門、泵站、重要路口的視頻監控、實現對支門、泵站的遠程控制等功能，實現灌區管理的遠程會商智慧、應急調度，實現數據共享，建立用水臺賬，密切監測、控制供水運行情況，實現灌區用水的智慧化管控。