巨澜水利灌区信息化建设方案

1、*水利灌区信息化建设方案·我国灌区信息化的发展背景目前全国已建成大中型灌区 5600 多处，固定排灌泵站 50 万多处，小型农村水利工程 2000 万处，全国有效灌溉面积发展到 8.5 亿亩，农田灌排工程体系已初具规模。在大中型灌区中，设计灌溉面积在 30 万亩以上的大型灌区共有 402 处，总规划灌溉面积2.88 亿亩，约占全国有效灌溉面积的 35,占全国耕地总面积的 14.7。灌溉农业是我国农业和农村经济发展的基础。大型灌区不仅是我国农业生产和农村经济发展的主力军，而且在整个国民经济和社会发展中都具有举足轻重的战略地位。根据中央提出的"把节水灌溉作为一项革命性措施来抓&

2、quot;的指示，针对长期以来大型灌区投入严重不足、工程老化和水资源浪费严重、用水效率较低的情况，从 1998 年起国家发改委和水利部重点组织实施了大型灌区的续建配套节水改造项目。到去年底，共安排投资 120 亿元，其中中央国债资金 62 亿元，引导地方配套 60 多亿元，已对 247 个大型灌区进行了续建配套和节水改造。衬砌干支防渗渠道 5300 多公里，配套改造建筑物 38000多座，新增、恢复灌溉面积 2600 多万亩，改善灌溉面积 5800 多万亩，取得了节水 130多亿立方米，增加粮食综合生产能力 120 多亿公斤的显著效益。大型灌区的续建配套节水改造项目的实施，使一部分大型灌区的工

3、程条件得到了改善，为灌区信息化建设创造了条件。·我国发展灌区信息化的必要性和迫切性大型灌区面临的问题是管理能力的建设与提高相对滞后。目前灌区管理及行业管理大量资料和信息仍然以传统的手工作业为主，既无法实现对各类资料信息的有效管理、维护，也无法做到信息共享。这不仅影响到灌区管理水平的提高，而且各级水利行业主管部门也难以作到及时、准确和全面了解掌握灌区及行业发展的状况及变化趋势。随着信息技术的迅猛发展，如何抓住数字化、网络化与信息化建设带来的发展机遇，加快大型灌区信息化建设，加强大型灌区及行业管理能力建设、提高管理水平，向管理要效益已成为当前及今后灌区管理的一项十分重要和紧迫的任务。水利

4、信息化是水利现代化的基础和重要标志。灌区信息化建设是水利信息化建设的重要内容之一。灌区信息化就是充分利用现代信息技术，深入开发和广泛利用灌区管理的信息资源，包括信息的采集、传输、存储和处理等，大大提高信息采集和加工的准确性以及传输的时效性，做出及时、准确的反馈和预测，为灌区管理部门提供科学的决策依据，提升灌区管理的效能，促进灌区管理工作的健康发展。世界各国，特别是发达国家都注重将高新技术与传统的农业技术相结合，以提高节水技术及产品的高科技含量。从整体上看，农业节水技术日益走向精准化和可控化，并从传统的单一重视节水技术逐步转到重视灌溉用水管理在节水农业中的巨大作用，满足对灌溉系统管理的灵活、准确

5、、快捷的要求。发达国家灌溉水管理日趋朝着信息化、高效化发展，这种先进的灌溉水管理流程为"信息采集分析加工指导实践信息反馈 "，即主要由水信息管理中心、用水信息采集传输系统、用水数据库、灌溉用水管理系 统、灌溉渠系自动化监控系统等组成。如美国、加拿大、澳大利亚、日本、法国等在水管理领域大量采用计算机技术调控渠系输水与配水，普遍把计算机技术、自动控制技术、信息技术、系统工程技术、地理信息系统等应用于水管理，实现集信息采集处理决策信息反馈监控为一体的调度系统，以实现水资源的合理配置和灌溉系统的优化调度。对现有灌溉系统投入适量资金进行信息化建设，是实现适时、适量地计划用水、提高灌溉

6、水利用效率和节约农业用水的最基本途径。我国灌区信息化建设开始于八十年代，当时称为计算机技术在灌区中的应用。一些高校和科研单位开始了研究和试点，并取得了一批研究成果并在生产实践中应用，同时也走了一些弯路。有的灌区过于偏重自动化建设，脱离了中国国情，加之当时有的硬件设备不过关，使得系统建起来以后没有得到很好的利用，造成了资金浪费。近几年来，随着信息技术的发展，各地结合灌区续建配套节水改造项目的实施不同程度开展了一些工作。目前存在的主要问题是：整体规划不够，标准不统一；成果不能共享、重复开发、重复建设；没有成系统的成熟产品，没有形成商品化，造成成本高，售后服务跟不上；灌区对信息化的认识不够等。总体上

7、看，我国灌区灌溉管理系统软件的开发应用和适合我国的测控设备仍与国外有较大差距。尽管也有一些成果，但受到管理体制、经费投入等方面的制约，灌区灌溉管理水平仍比较低下，灌区信息化建设较其他行业相比，仍处于比较落后的状态。灌区信息化建设是提高灌区现代化管理水平、提高管理效率、降低管理成本的重要手段，是灌区今后建设和发展的重要内容。部分灌区信息化建设的实践表明，信息化建设将有力促进灌区"两改一提高"工作，特别是在促进灌区水费制度改革、减轻农民负担、促进灌区职能转变等方面起到积极的推动作用。·我们灌区信息化发展的目标根据全国水利发展"十五"计划和 2010

8、 年规划、全国水利信息化规划纲要所确定的目标，结合全国大型灌区建设与管理现状，按照"科学规划、分步实施、因地制宜、先进适用、高效可靠"的原则，以需求为导向，长远目标与近期目标相结合，因地制宜，讲求效益，通过试点、示范，逐步建立起能有效促进灌区技术优化升级和提高灌区管理水平的信息系统。灌区信息化最终目标是实现灌区管理的现代化。灌区管理现代化的基本任务与内容包括灌溉用水信息管理现代化、灌溉工作及灌溉设施管理现代化以及灌区行政事务与附属设施管理现代化。因此，灌区信息化建设应围绕上述基本任务与内容开展工作。灌区信息化建设的最终目标是建立一个以信息采集系统为基础、以高速安全可靠的计算

9、机网络为手段，以 3S 技术和决策支持系统为核心的现代化灌区管理系统。灌区信息化试点建设目标是运用先进的数据采集、传输和处理手段，通过试点、示范，初步建立起能提高灌区管理水平、促进灌区技术优化升级和提高用水效率的水管理信息系统，为灌区水资源的优化配置、高效利用提供调度运行决策支持，从而为整个行业的信息化建设奠定基础。·灌区信息化发展的基本内容o 信息监测、采集系统信息监测、采集系统主要完成水情、工况、墒情、旱情、灾情、水文地质、土地、种植、气象等信息集和报送，为灌区的水资源合理配置、监控调度，提供准确及时、可靠的基础信息服务。根据灌区具体情况可分自动及手动两种方式。有条件的灌区可搞一

10、些遥测、遥控，实时监测主要分水口水情信息。甚至对主要闸门、泵站、量水设施等工程的运行状况进行自动监视、测量和远程控制。对于不同类型的数据其信息采集的手段、方式是不同的。实时数据靠人工采集已不能适应灌区现代化的需要，必须采用现代的自动化、光电、计算机等技术进行自动、实时的采集，建立信息采集系统。一般，灌区的信息采集系统主要是灌区渠道水情、建筑物工情、气象（包括雨情）、田间水情（墒情）、作物长势等信息的采集系统。o 信息的传输及计算机网络系统建立高效可靠的通讯网络系统。建立省水利厅灌区信息中心监控站采集点网络结构，及时传输雨情、水情、工情、农情、灾情等信息，主要建筑物近场、远程动态监控信息，以及工

11、程调度运行数据、语言、视频信息。建立计算机网络系统，为各类信息采集、数据库应用、用水优化调度、运行监控管理等应用提供服务平台，包括灌区局域网、灌区与省厅之间的广域网建设。对于灌区采用的通讯方式，原则上不提倡建设专网，要尽量利用公网或已建的防汛专网，同时由于光纤建设投资大，近期不提倡采用光纤通讯。但对于高扬程多级泵站的联合调度，由于要传输视频信号，信息量大，可考虑采用光纤通讯方式。o 灌区综合数据库及信息处理系统灌区数据库建设在灌区信息化系统建设过程处于核心地位。灌区数据库建设包括两个方面的内容，数据库结构的建设和数据库内容的建设。数据库结构指通过对灌区的剖析，对灌区的信息进行合理的分类，按照数

12、据库设计的有关理论和方法设计出结构上合理、技术上易于实现、满足应用要求、安全稳定的逻辑数据库和物理数据库。数据库内容则是根据灌区的实际情况，使用数据库管理系统提供的录入工具将灌区的资料输入到数据库，使数据库成为一个具有丰富资料的数据库仓库，满足灌区日常管理和决策支持的要求。o 用水管理决策支持系统用水管理决策支持系统以综合数据库为支撑根据上述信息数据源作为分析和调度运行的基础。通过建立系统模型如来水预报模型、可供水预报模型、需水预报模型、多水源联合优化调度运行模型、水量调配模拟模型等，通过计算机软件系统进行分析，做出相应的用水决策。一般说来，灌区用水管理决策支持系统主要包括灌区需配水计算及模拟

13、、水量调度及决策支持、测水量水及水费征收、地表水和地下水联合调度等方面的内容，有些灌区还有防洪除涝问题。灌溉用水决策支持系统最终目的是辅助用户制定灌溉计划，落实配水方案，实现灌区管理决策的科学化和自动化。o 水费管理系统灌区信息化建设就是要对灌区传统的工作模式、工作方法、工作手段进行革新。针对北方灌区水资源紧缺，收水费难问题，通过建立灌区水费管理系统，提高水费收支的透明度，便于科学管理使用水费，这是促进灌区工作方式、服务方式以及工作作风转变的重要手段。o 办公自动化系统以单位办公业务信息交流、共享为基础的办公自动化系统·灌区信息化发展的基本内容(灌区信息化流程)(灌区信息化分类)&#

14、183;灌区数据采集系统的基本功能及结构灌区业务数据采集系统主要是利用相关的水利测量仪器(如水位计、流量计、 闸位计、综合气象等装置)，提供给灌区业务运行的主要决策管理依据。1. 系统分布流程通过在灌区业务控制单元由专门的灌溉测控仪器设备测定并通过通讯网络数 据采集，完成对灌区灌溉业务的基本数据量化指标的数字化，为灌溉业务实时自 动化规范管理提供了根本的决策依据。同时，利用灌区试验站所收集的气象信息、灌区各监测点土壤墒情、水势分 布、灌区水分蒸发等数据，通过业务数据网络，传到管理业务中心的业务主机上 进行系统分析处理。实现灌区需水量预报、灌溉时间预测、以及各用水单位购供 水任务分配计划规划等等

15、目的。2. 业务数据的分类灌区业务数据可分为水文水情信息数据、气象信息数据、作物信息数据等； 水文水情信息数据包括水位、雨量、流量等；气象信息数据包括温度、湿度、日 照、风力等；作物信息数据包括种类、面积、阶段、施肥、需水等。现灌区业务 数据采集（如水位、流量等）均为人工观测和统计，精度较差、传输迟缓，漏测、缺测较多，难以为提供全面准确的系统资料；业务数据自动采集与处理系统可实 现灌区业务数据的自动采集与处理，可有效克服上述的弊端。(灌区业务数据分类示意图)3. 系统组成灌区业务数据自动采集与处理拟采用典型的主从分布式数据采集与处理系统，其系统原理组成框图如图所示。该系统中，由"一次

16、仪表"或"传感器"对各种灌溉 业务数据进行采集，采集后的数据送入"智能数据采集器"中，由"智能数据采集器" 对其进行数据处理，并把处理后的数据通过"灌区通讯与信息传输系统"送入到管 理处的"主服务器"中去，最后由"主服务器"对各采集点的数据进行汇总和处理， 处理后的数据可存入到"主服务器"的数据库中，以供其它系统调用；系统应留有 充裕的扩展接口，以便于今后系统的扩充。·灌区监控管理系统的基本功能及结构1. 系统概述：灌溉监控管理应用系统

17、用于对灌区各业务运行装置点（包括灌区各配水点的闸门、水源站的电机泵阀及闸门等装置进行远程控制和管理）。控制包括进水、泄水闸、干支渠分水闸、退水闸的流量控制。该自动监控系统一般情况下 运行为闭环系统（为了达到安全有效的控制运行，同时采用手动系统、半闭环系统以做备用），闸上下游的流量通过设在量水断面（或量水堰）上的数字远传水位计，测出断面水位及流量信号，通过通讯网络传至局调度控制中心。根据中心优化决策指令，以流量作为设定值远传至闸门的控制器，调整闸门开度，并使出闸流量及水位达到设定值。2. 软件结构：软件系统共包括 6 个子菜单：调度控制、状态管理、参数维护、系统工具、窗口管理、在线帮助等；如下图

18、：3. 系统功能：1. 调度管理：主画面为全渠系地理分布图，点击分站位置（图标），进入该分站调度画面。窗口之间无互斥性。2. 远程控制：其功能是对远方控制设备开关实施遥控操作。3. 模拟屏管理：将数据输出到模拟屏显示。4. 状态管理5. 补测：其功能是追补控制设备在某小时运行的历史数据。管理局中心控制服务器可存储 24小时的历史数据，该功能可以追补由于通讯原因而没有保存的历史数据，用户只需输入其控制设备标号和时间。6. 对时：每隔一小时自动发送一个对时或手动对时，时间格式是系统标准时间格式。7. 信道测试：局端向站端发送一组数据，站端收到后将此数据完全返回给局端，进行数据统计。8. 模拟屏测试

19、：向模拟屏发送自检操作指令，模拟屏执行自检后，将自检结果返回。9. 参数维护10. 用户管理：用户名称、用户级别、用户权限的录入、修改和删除。11. 模拟屏参数：其功能是配置模拟屏所用通讯口、通讯速率、数据位等12. 系统工具13. 报表系统：报表生成系统分为两种报表生成方式§所有分站：流量、闸位、采集量§某一分站：流量、闸位、采集量14. 屏幕打印：打印当前屏幕所显示的有效内容。15. 数据维护：数据的输入和修改，保存实时、历史库数据，数据的备份和恢复。16. 报警管理：将故障信息写入数据库。17. 运行日志：记录下达控制指令的动作（开关闸）、操作人、目标值、来源（本地还

20、是局端）、时间以及报警内容等。18. 窗口管理：窗口菜单用于管理调度程序各子窗口的显示方式。19. 在线帮助：帮助菜单的主要功能是用于显示联机超文本帮助文件，用于指导用户的操作，用户只需选择目录子菜单 即可启动帮助系统。·灌区节水灌溉管理系统的基本功能及结构1. 功能介绍1. 灌溉数据的自动采集与智能调度；2. 用水户通过电话与供水控制中心进行用水请求预定或取消；3. 供水控制中心依据用水请求，控制开、关时间，灌溉水量，系统自动进行计费；4. 在线实时控制灌溉时间、水量、动态分配各个用水需求；5. 系统具有水费不足提示的故障警示功能；6. 当用水请求超过系统负荷时，能够排队依次向用户

21、提供供水服务；7. 实时动态模拟仿真各区域工作状态；2. 系统特点1. 融水务管理模型于微机处理；2. 业务处理完成封装，系统升级、维护方便快捷；3. 系统的可拓展性强，可适用于不同大小的灌溉区域；4. 业务管理与业务运行独立进行，业务人员只进行业务操作；3. 系统结构节水灌溉与智能控制系统组成部分：调度接入子系统、智能控制子系统、智能计费与智能调度子系统。关系如下：·灌区水费征收系统的基本功能及结构1. 功能介绍本系统根据灌区用水收费管理的具体业务特点，对灌区水费结算和统计的整个业务流程进行信息化管理。根据具体的收费业务流程和结算管理对象的不同，本系统分为管理局子系统和管理站子系统

22、。1. 管理局子系统通过对灌区灌溉用水的业务数据对各管理站进行分类水费统计和水费结算处理；2. 管理站子系统根据各用水农户的具体用水情况直接对各用水农户进行水量统计和水费结算处理。3. 管理站子系统和管理局子系统可以通过局域网进行信息共享访问，基础数据的下载和业务数据的上传。2. 系统运行分布3. 具体功能介绍§管理站的具体业务：1. 下载管理局的基础信息（包括县乡和渠系以及水价灌季等）到本地；2. 再对该站所管辖的村、组、农户进行注册，并建立农户与渠系的对应关系，以便对农户的用水信息进行统计和计算；3. 对具体农户的用水信息录入到系统，进行水费结算并打印票据；4. 提供按各级别进行

23、统计查询和打印的功能，可以及时了解到各渠系和各行政村、组及个人的具体用水情况；5. 站端通过数据上传把站内的具体业务和用水情况传到管理局。§管理局的具体业务处理：1. 注册基本信息，对水价等关键信息进行统一管理，以供各管理下载后直 接使用；2. 对各个管理站的用水数据录入到收费系统中；3. 计算各站的用水情况，进行结算和开票，结算方式和管理站有区别，可以累计结转；4. 可以通过管理站上传的具体业务数据，了解各个站的用水情况；5. 通过图表显示来分析和比较各站之间或同一站各灌季之间的记费水量、灌溉面积；6. 查询各渠系、各站和各行政的具体用水情况；§ 操作安全和数据安全特色：

24、为了系统的安全性管理，管理站子系统和管理局子系统都有系统维护部分，对使用该系统的用户分成不同的角色（如：管理员、操作员等），对不同的角色授予相应的权限，对具体的用户进行注册时赋予相应的角色，从而得到相应的使用权限。本系统登陆时需要通过身份验证，只有合法用户才能进入该系统，并受相应的权限控制。同时都提供了数据备份与恢复的功能，确保数据的完整性及安全性。§ 系统应用特色：本系统的两个子系统也可独立使用，管理站系统在本地注册所有的基本信息，实现站内的业务功能，不用依附管理局系统可运行开展业务；管理局系统是对各管理站的用水情况对站进行结算，不需要知道以下各站的详细信息，独立实现局端的业务功能。因此整个水费征收系统具有极强的灵活性，极高的安全性和实用性。·灌区灌溉信息管理系统与灌区水务公开管理系统系统采用微机化管理，使灌溉数据使用统计及报表生成比传统手