古浪縣黃花灘灌區信息化建設研究

潘宇宸，許 健，王振映，馬國印

(1.甘肅農業大學水利水電工程學院，甘肅 蘭州 730070；(2.甘肅水務節水科技發展有限責任公司，甘肅 蘭州 730060)

1 研究背景

為落實“全面建成小康社會”，貫徹執行習近平總書記“著力推進扶貧開發，盡快改變貧困地區面貌，堅決打贏脫貧攻堅戰”重要指示精神，積極推進“著力發展現代農業，增強農產品供給保障能力，扎實做好“三農”工作”；甘肅省武威市開展了古浪縣生態移民暨扶貧開發黃花灘調蓄供水工程[1-2]。黃花灘灌區位于武威市古浪縣城東北部黃花灘、西靖2鄉交界處，工程區與景電二期古浪灌區及民調渠關系示意圖如圖1所示。

圖1 工程區與景電二期古浪灌區及民調渠關系示意圖

信息化工作僅針對古浪縣生態移民暨扶貧開發黃花灘調蓄供水工程涉及的4座調蓄水池和1條分干渠。4座調蓄水池總容積790萬m3，其中：黃花灘灌區干渠1號蓄水池(1號)總容積220萬m3，布置于黃花灘干渠新建段的二泵站出水池東南側；大靖調蓄水池(2號)總容積300萬m3，布置于大靖鎮定武高速與省道316線交叉口東北方向約1.5km處，由景電二期南三支渠取水；渠首調蓄水池(3號)總容積120萬m3，布置于已建黃花灘干渠暗渠渠首沉砂池南側，由現狀黃花灘干渠取水；綠洲調蓄水池(4號)總容積150萬m3，布置于黃花灘灌區已建北分干渠(樁號13+940)北側約300m處，由現狀北分干渠取水。綠洲分干渠從在建1號調蓄水池取水，呈西北走向將黃花灘干渠來水引至擬建4號調蓄水池，供綠洲小鎮使用，總長度17.76km。

2 信息化建設方案

在黃花灘灌區現有信息化建設成果的基礎上，結合工程信息化建設要求，擴大監測范圍，深化業務應用，加強監控平臺建設。

2.1 業務內容及流程

項目業務管理業務內容包括：綜合監視管理、工程管理、配水計劃管理、水量計量管理、水費征收管理、移動應用管理等，如圖2所示。

圖2 業務流程圖

2.1.1綜合監視管理

對于黃花灘灌區管理局業務管理人員，在灌區運維管理中，需要通過一張圖，可快捷掌握全域工程布置、站點布設、監測感知信息、工程監控狀態情況，需要基于灌區綜合監視系統，實現對灌區范圍內已建、在建、本次新建視頻監控系統、量水監測系統、安全監測系統等的集成，實現對灌區蓄水池、管道等工程輸配水情況的全局監視與統計分析，同時利用計算機監控系統實現工程的遠程控制[3-5]。

2.1.2配水計劃管理

在灌區供水過程中，需要基于水量調配計劃，合理分配水資源。為支撐管理部門的配水及監控業務需要，需建設完善灌區配水計劃管理系統，對在建、新建關鍵引配水口的引水過程進行現地或遠程實時監控，以及對閥門(或泵站)引配水流量進行實時監測。利用支撐模型結合實際用水需求，編制配水計劃，通過配水指令進行配水調度，如圖3所示。

圖3 配水計劃業務流程圖

2.1.3工程管理

為支撐灌區管理人員及時處理灌區水利工程管理工作，保持與上級主管部門的溝通，實時掌握項目動態，需要對灌區水利工程實現信息化管理。對灌區工程建設信息、進度成本管理信息、工程臺賬信息、巡檢養護信息等實施電子化管理；配合移動智能終端設備，實現工程現場巡檢及信息上傳；基于安全監測信息對工程實際安全進行分析評價，為工程正常運行提供保障。

2.1.4水量計量管理

為科學計算灌區用水效率，準確核定用水戶用水量，需要針對管道閥門關鍵節點及分水口、蓄水池出入口等部分過水量進行計量統計，測算用水戶供用水量，為水量計量等業務提供準確的數據依據[6]。

2.1.5水費征收管理

黃花灘灌區管理局需要對用水戶征收水費，為實現、完善水費的在線計收管理，需要維護用水單位、用水戶、灌溉面積、灌溉定額、水價等基礎信息；對用水戶用水量情況進行登記；基于水量量測結果進行水費計算與收繳、水費結算以及統計分析，如圖4所示。

圖4 收費征收業務流程圖

2.1.6移動端管理

對于工程建設管理單位，需要在工程全生命期管理過程中對工程現場取證信息上傳、工程巡檢信息上傳、記錄巡檢軌跡等，實現移動端業務信息的查看及應用。

2.2 數據內容及流程

2.2.1數據內容

(1)數據信息通信

灌區監測信息的傳遞離不開安全可靠的通信網絡。結合不同站點的通信要求及現場調研情況，選擇出各個站點的最優通信方式，確保數據通信可靠、安全，最終形成覆蓋整個灌區的廣域高效、安全可靠的通信和計算機網絡系統[7]。

(2)數據信息交換

數據信息交換是信息資源高效利用的基本要求，必須要在數據信息的可靠性、高效性、可擴展性方面加以保障。

(3)數據信息共享

為支撐甘肅省大中型灌區管理要求，工程聯合調控需求，同時避免重復建設，黃花灘灌區供、用水信息應共享至甘肅水投等上級管理部門，實現統一的監控和管理。

(4)數據信息存儲

為便于數據信息的管理和維護，按照統一設計、框架集中開發、統一部署、應用按需分別擴展的方式及“實用、可靠、先進、開放”的原則建設灌區綜合管理數據中心。

(5)數據信息發布

灌區需要根據不同服務對象，提供不同的信息服務。需要通過網絡媒介，向不同服務對象發布信息，拓展灌區與取用水戶、地方政府、社會公眾以及行業主管部門信息溝通的渠道。

2.2.2數據流程

項目涉及的數據內容主要包括灌區流量監測數據、輸配水量數據、管道壓力及泵站狀態等工情數據、視頻監視數據、工程安全監測數據、BIM建模數據、GIS數據、農戶用水量數據、水費計收數據等管理數據和成果數據。按數據來源和數據存儲方式對數據流程進行梳理，包括測站數據上報流程、頁面填報2類數據流程以及軟件系統內部數據流程。

(1)測站數據上報流程

水量監測數據、管道壓力、工程安全監測、泵站運行狀態等監測數據遵循數據傳輸規約要求，傳輸至位于調度中心的數據接收平臺，并存入系統數據庫。

視頻監視設備將視頻存儲至本地，定時上傳圖片至數據接收平臺，并導入本系統數據庫。用戶可通過業務系統瀏覽圖片，或在必要情況下通過數據接收平臺瀏覽現地視頻數據，日常不進行視頻傳輸。

(2)頁面填報

從系統外部接收基層水管所的年需水計劃量及用水申請等信息，采用頁面填報方式，將數據集成至本系統數據庫。經過系統內部的需水計劃、配水方案編制、實時調度監測、年用水統計等業務處理，最終輸出灌區年用水統計量及實時引配水信息等。

灌區管理局的主管單位可以隨時查看相關的實時水情數據和歷史統計數據等信息，如圖5所示。

圖5 灌區信息(數據)流圖

3 結論

黃花灘灌區調蓄供水工程信息化建設后，建立可綜合感知系統全面提升灌區工程的基礎感知能力，實現對工程的量水、安全、視頻監控、計算機監控及電子圍欄系統等的實時感知，保證管理人員對工程全方位、全時段的掌控。建立通信網絡系統，實現工程遠程安全調控，工程感知體系與灌區運行管理部門、上級管理部門的網絡覆蓋與互連互通。建立工程運維巡檢、養護維修系統，規范化運維管理工作流程，使問題可追溯、跟蹤，歷史數據可查找，為工程管理建立了數字化檔案，保障工程運行管理安全、可靠提供了工具支撐。信息化系統設計可能存在不足，在使用中應及時進行優化及軟、硬件設備更新，確保運行效率。