灌區(qū)節(jié)水改造項目信息化建設的幾點建議

摘" 要：為探究灌區(qū)節(jié)水改造項目如何提高信息化水平，本文對信息化建設在灌區(qū)節(jié)水改造中的重要意義、現狀及存在的問題進行分析。通過分析，以信息化管理系統(tǒng)與監(jiān)控數據為基礎，就灌區(qū)節(jié)水改造項目信息建設提出幾點建議，為灌區(qū)水利工程提供信息化的理論支持。

關鍵詞：灌區(qū)節(jié)水" " "信息化建設" " "現狀問題" " "建議

灌區(qū)節(jié)水項目的信息化技術是推動灌區(qū)良性發(fā)展的重要組成部分，其作為節(jié)水改造項目中的核心內容，可有效保障灌區(qū)的自然環(huán)境可持續(xù)。在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略推進和信息技術快速發(fā)展的背景下，從信息技術角度優(yōu)化灌區(qū)管理流程、監(jiān)測水工運行狀況，促進水利工程具備可觀的發(fā)展前景，能有效提升水利工程發(fā)展?jié)撃堋?/p>

一、加強灌區(qū)節(jié)水改造項目信息化建設的重要意義

一是提升水資源利用效率。信息化技術通過實時監(jiān)測水量、土壤墑情和氣象數據，實現精準灌溉，減少水資源浪費。例如，雷達水位計和超聲波流量計的應用，可動態(tài)調整輸配水方案，顯著降低輸水損耗。

二是優(yōu)化灌區(qū)管理效能。 信息化系統(tǒng)整合了水量監(jiān)測、視頻監(jiān)控、PLC控制等功能，實現遠程自動化管理，減少人工干預，提升響應速度。如PLC控制系統(tǒng)可遠程操控閘門，提高調度效率。

三是增強災害應對能力。通過動態(tài)監(jiān)控平臺和預警系統(tǒng)，可實時監(jiān)測渠道淤堵、水位異常等問題，提前制定應急預案，降低洪澇或干旱災害的影響。

四是支撐農業(yè)現代化發(fā)展。信息化建設為智慧農業(yè)（如水肥一體化）提供數據支持，助力農民科學種植，提高農作物產量，同時推動灌區(qū)發(fā)展與鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略深度融合。

二、灌區(qū)節(jié)水改造項目信息化建設的現狀及存在的問題

（一）信息化建設現狀

一是基礎監(jiān)測設施初步覆蓋。部分灌區(qū)已部署水位、流量傳感器和視頻監(jiān)控，但覆蓋范圍有限，且數據精度參差不齊。 二是智能技術試點應用。雷達水位計、PLC控制系統(tǒng)等技術在部分灌區(qū)落地應用，實現了數據采集和遠程控制功能。 三是政策支持逐步加強。國家出臺《“十四五”節(jié)水型社會建設規(guī)劃》等文件，明確要求推進灌區(qū)數字化改造。

（二）信息化建設存在的問題

一是系統(tǒng)碎片化，集成度低。監(jiān)測、調度、管理等系統(tǒng)獨立運行，數據標準不統(tǒng)一，形成“信息孤島”。 二是技術應用深度不足。依賴傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)，AI、大數據分析等新技術應用較少，預測預警功能薄弱。三是運維保障能力欠缺。缺乏專業(yè)技術人員，且設備老化后維護不及時，部分系統(tǒng)建成后處于閑置狀態(tài)。

三、灌區(qū)節(jié)水改造項目信息化建設的幾點建議

（一） 推進信息化管理系統(tǒng)建設

信息化管理能夠在灌區(qū)運行中實現自動化全天候管理，為灌區(qū)水資源的合理配置提供數據支撐，管理人員可在符合灌區(qū)節(jié)水條件下合理利用水資源，信息化系統(tǒng)結合智能化技術、數字化平臺等，監(jiān)測灌區(qū)管理，并能基于虛擬環(huán)境模擬分析、處理。

信息采集終端運用GPRS、5G網絡自下而上將信息傳輸到灌區(qū)的監(jiān)控平臺。在灌區(qū)改造項目中安裝多個信息采集終端，結合監(jiān)測點設備采集的灌區(qū)水量、水位等信息，通過網絡傳輸至監(jiān)控管理系統(tǒng)，存儲于管理系統(tǒng)服務器。具體采集流程是通過監(jiān)測點采集的灌區(qū)信息自下而上從采集終端自動借助網絡通信運輸到動態(tài)監(jiān)控管理服務器。

灌區(qū)構建信息化管理系統(tǒng)旨在合理、便利處理與調控水資源，提高水資源利用率。因此，結合灌區(qū)水資源的實際、運行狀態(tài)，依據用戶的用水需求，科學分配水資源顯得尤為重要。灌區(qū)水資源信息評估需綜合考量土壤環(huán)境、水量數據、氣象特征及周邊農作物狀況等多方面因素。加強灌區(qū)信息化管理，涵蓋如灌區(qū)流量監(jiān)測站、視頻監(jiān)測站、墑情監(jiān)測站及信息化管理系統(tǒng)。信息化管理系統(tǒng)依據預估技術針對該灌區(qū)的環(huán)境信息、灌溉要求向管理人員進行預報，以此幫助設計契合本灌區(qū)附近農作物生存的用水、蓄水需求和制度。

綜上，依據信息化管理系統(tǒng)中的信息交換要求、信息處理、信息控制等多個要素，針對灌區(qū)水資源調度處理中的外部信息，與信息化系統(tǒng)管理平臺的內部信息進行內容交換。外部信息主要包括涉及該灌區(qū)的管理機關、灌區(qū)所處區(qū)域的環(huán)境狀況，內部信息主要包括信息化系統(tǒng)設備運行時各個核心單位信息傳遞過程中形成的信息流。

（二）深化精準監(jiān)控

1.水量監(jiān)測。在干渠、支渠設置流量監(jiān)測站。干渠是灌區(qū)節(jié)水改造工程中核心的輸水通道，干渠的水流量動態(tài)對于灌區(qū)整個水量的影響力較高。因此，需重點采集灌區(qū)的干渠水況信息，為水情管控、調配等工作提供有效的數據支撐。灌區(qū)自動水量監(jiān)測系統(tǒng)可實時接收處理灌區(qū)水況信息。監(jiān)測站點經無線公網將采集的水量監(jiān)測信息依據遙測終端技術，傳輸至中心站，對收集的水況信息進行處理和分析，同時在平臺上針對水量監(jiān)測信息進行實時查詢及應用。

借助超聲波流量計、雷達水位計監(jiān)測該灌區(qū)干渠水量，配套RTU，以此實現水量、水位測量與采集傳輸一體化，具備信息傳輸、信息存儲與4G//5G/NB-IOT/LoRa等通信功能。

2.視頻監(jiān)測。灌區(qū)動態(tài)管理平臺需結合灌區(qū)實際及市級、縣級、灌區(qū)單位就管理提出的需求進行功能適配，依據多元多類別管理制度，通過平臺具備的前后端分離技術構建數字化灌區(qū)管理平臺，能夠保證信息在服務、智能、網絡三個維度實現整合應用，功能包括用水管理、設計監(jiān)控臺等。

信息化管理系統(tǒng)要結合渠道管理中心，包括灌區(qū)服務、灌區(qū)設備、大屏展示等多個功能，就灌區(qū)展開管控。視頻監(jiān)測主要通過大屏展示系統(tǒng)完成，涵蓋采集信息區(qū)域、用戶采集信息源、采集信息處理、信息信號切換與控制，針對灌區(qū)改造項目采集信息將其以圖像形式呈現。采集信息區(qū)域主要指采集終端覆蓋的區(qū)域范圍，展示信息位置。用戶采集信息源包括RGB、視頻信號，通過信息處理傳輸到信息化系統(tǒng)平臺，灌區(qū)節(jié)水改造項目工程人員則可結合實時、動態(tài)的視頻內容掌握相關區(qū)域信息。采集信息處理則是將用戶采集信息源的內容，借助大屏以視頻形式呈現。信息信號切換與控制依據控制技術動態(tài)轉換視頻內容，也可通過管理人員結合其需求在顯示器上針對視頻信息執(zhí)行放大、縮小、切換等功能，獲取較為精準的視頻數據。

灌區(qū)設計的信息化視頻監(jiān)測系統(tǒng)要以模塊化、集成化原則展示，利于管理人員直觀查看。在系統(tǒng)設計中應用擴展性技術，管理人員可接入其他智能設備，能夠基于已有視頻內容，補充更多細節(jié)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，前端內容主要將采集的信息硬件進行技術壓縮，可通過微波將壓縮處理后的內容在傳輸通道上傳，得到的數據包內容經無線網絡環(huán)境傳輸至視頻系統(tǒng)監(jiān)測管理中心，依據技術軟件功能對數據包執(zhí)行壓縮，得到圖像信息，圖像處理服務器接入視頻信息化監(jiān)測系統(tǒng)管控中心，結合智能化管理軟件針對采集信息的攝像機展開集成化控制。

綜上，視頻監(jiān)測系統(tǒng)要實現全程自動化運行，降低人工維護難度，智能化技術加持為視頻信息準確性提供保障，實現無人且高效的視頻監(jiān)測，為其他網絡終端設備提供接口。攝像機結合超五類雙絞線將采集處理后的視頻信號經無線網絡傳輸，管理站通過微波形式收到上傳的內容，最后在管理平臺展示。

3.墑情監(jiān)測。墑情監(jiān)測信息化系統(tǒng)對于灌區(qū)節(jié)水改造具有重要作用，主要針對灌區(qū)土壤水指標展開智能化的監(jiān)測，即監(jiān)測灌區(qū)的土壤濕度、含水率及水分調配。在灌區(qū)節(jié)水改造工作信息化設計過程中通過土壤墑情監(jiān)測，能夠精準把控灌溉時間、灌溉水量、灌溉次數，以此降低棵間蒸發(fā)，最大程度體現灌溉區(qū)域的水資源價值，實現灌區(qū)節(jié)水目標。

建立墑情監(jiān)測站，監(jiān)測項目區(qū)土壤水數據，利用墑情監(jiān)測站通過技術設備對土壤墑情數據進行采集，采集的信息在墑情監(jiān)測站平臺上進行自動上傳、分析、記錄，并結合灌區(qū)動態(tài)監(jiān)控平臺具備的綜合信息模塊以及灌區(qū)周邊居民反饋的信息監(jiān)測區(qū)域土壤數據，針對拍攝的土壤及灌區(qū)周邊農作物生長狀況展開拓展性、集成化的信息分析和研究。

4.PLC控制系統(tǒng)。PLC（可編程邏輯控制器）控制系統(tǒng)作為灌區(qū)信息化系統(tǒng)建設的核心組成部分，核心功能是通過PLC技術手段對灌區(qū)閘門執(zhí)行遠程操控，同時可實現對灌區(qū)各個機電設備的遠程控制。技術人員需在控制系統(tǒng)中心平臺結合計算機中央軟件下達針對閘門遠程的控制指令，由灌區(qū)工業(yè)控制設備微機接收指令并將其傳輸到PLC控制器，控制器通過指令針對閘門利用電機驅動對其實現開、關、升、降等功能。

灌區(qū)水閘電氣設備需要嚴格依據當前的水閘設備標準進行信息化設計，并結合水閘位置合理分配人力控制、PLC遠程遙控和整合控制，實現控制效果最大化，控制水閘應優(yōu)先人力執(zhí)行控制和下層優(yōu)先策略。針對各個水閘所在單元需綜合運用集成化PLC與機電設備執(zhí)行控制。PLC控制系統(tǒng)可閉環(huán)控制，可實現對各個閘門位置全方位、自動化、科學化操作與診斷，若PLC控制系統(tǒng)中某處閘門控制存在故障，不會影響整體系統(tǒng)運行，充分保障了自動控制系統(tǒng)在信息化系統(tǒng)設計中的安全。

灌區(qū)節(jié)水改造信息化系統(tǒng)建設是推動灌區(qū)發(fā)展的關鍵因素，也是灌區(qū)水資源合理調配的重要技術支持。基于此，本文結合灌區(qū)信息化系統(tǒng)、水量監(jiān)測、視頻監(jiān)測、墑情監(jiān)測、PLC控制系統(tǒng)，闡述了灌區(qū)節(jié)水改造項目信息化建設中需要注意的關鍵要點，以充分體現信息化技術在灌區(qū)節(jié)水改造項目中的應用價值。未來，隨著智能化、信息化的快速發(fā)展，基于鄉(xiāng)村振興背景，灌區(qū)節(jié)水改造項目應重點關注灌區(qū)信息化建設，加強灌區(qū)生態(tài)環(huán)境保護，通過構建完善數智化信息系統(tǒng)科學合理利用水資源，創(chuàng)造人與自然和諧共生的環(huán)境。

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（作者單位：內蒙古自治區(qū)水利水電勘測設計院有限公司）

責任編輯：張莉莉