淺析灌區(qū)水利信息自動(dòng)化

孔維華

摘 要：現(xiàn)代化的措施和手段是水利信息化發(fā)展的方向。本文主要對甘肅省武威市涼州區(qū)西營河灌區(qū)的水利信息自動(dòng)化做具體的分析，首先簡單介紹了甘肅省武威市涼州區(qū)西營河灌區(qū)的水利信息自動(dòng)化的大致情況、灌區(qū)水利信息化系統(tǒng)建設(shè)的目的、意義和目標(biāo)、水利信息化 系統(tǒng)建設(shè)的內(nèi)容、對于灌區(qū)水利信息化需要解決的技術(shù)難題和技術(shù)關(guān)鍵，通過以上四個(gè)方面的分析，為未來西營河灌區(qū)的水利信息自動(dòng)化的發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：灌區(qū)：水利信息；自動(dòng)化；甘肅武威

文章編號：1004-7026（2018）04-0120-02 中國圖書分類號：S274 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

近幾年來，各級政府部門根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓鄥^(qū)情況來進(jìn)行水利自動(dòng)化的預(yù)定和計(jì)劃，并在黨中央“關(guān)于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化”的號召和政策的指導(dǎo)下，落實(shí)好農(nóng)業(yè)水利信息自動(dòng)化的穩(wěn)步建設(shè)，是各農(nóng)業(yè)灌區(qū)穩(wěn)步扎實(shí)地實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)水利信息自動(dòng)化的關(guān)鍵。積極改造工程的配套計(jì)劃，不斷地對農(nóng)業(yè)水利資金的投入，按照預(yù)定計(jì)劃和改造計(jì)劃進(jìn)行有效的續(xù)建。

1 灌區(qū)基本情況

石羊河流域中，西營河是最大最長的一條河流，因此整個(gè)西營河灌區(qū)的灌溉面積達(dá)到了2.75萬m2，而有效灌溉面積也有2.50萬m2。作為全國大型灌區(qū)之一，它在甘肅省擔(dān)負(fù)著13個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的104個(gè)村，在防汛抗旱方面的工作以及肩負(fù)了16.07萬人口的生產(chǎn)、生活和生態(tài)用水。西營河灌區(qū)內(nèi)現(xiàn)已成功建成了1座中型的水庫，其庫容也達(dá)到了2 350萬m3。隨著石羊河流域啟動(dòng)綜合治理項(xiàng)目，在這之后，這個(gè)灌區(qū)還肩負(fù)了為民勤調(diào)水的艱巨任務(wù)。西營河灌區(qū)水利工程量大面廣，為了滿足科學(xué)決策與調(diào)度的要求，為流域水資源成功達(dá)到優(yōu)化配置，也為了下一步對灌區(qū)管理方面提供科學(xué)有效的數(shù)據(jù)支持和信息化理論，在處理、傳輸和儲(chǔ)存三個(gè)方面，經(jīng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對所有采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，適應(yīng)現(xiàn)代水利信息的分布和分散。共享動(dòng)態(tài)過程，優(yōu)化調(diào)度與自動(dòng)監(jiān)控于一體，為西營河灌區(qū)水利信息化系統(tǒng)的信息采集傳輸提供調(diào)度運(yùn)行和決策支持。

2 西營河灌區(qū)水利信息化系統(tǒng)建設(shè)的目的、意義和目標(biāo)

2.1 水利信息化系統(tǒng)建設(shè)的目的和意義

西營河灌區(qū)作為大型的自流水灌區(qū)，其農(nóng)作物灌溉用水主要來源于西營河，要想能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確的掌握這個(gè)區(qū)域河源的水情，保證灌區(qū)水利管理的信息化，提高水資源的合理配置，實(shí)現(xiàn)科學(xué)化的對石羊河流域的有效治理，灌區(qū)內(nèi)水資源調(diào)度的實(shí)施利用就顯得更為重要和關(guān)鍵。而隨著啟動(dòng)石羊河流域綜合治理項(xiàng)目的啟動(dòng)，有效的平衡水資源短缺，及時(shí)和準(zhǔn)確的對水情進(jìn)行預(yù)測和分析，進(jìn)一步提高對數(shù)據(jù)的有效支撐顯得尤為重要[1]。

2.2 水利信息化

西營河灌區(qū)水利信息化系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)際上是在利用水利科技信息化的發(fā)展，對流域生態(tài)的水資源優(yōu)化，做合理的配置及有效治理，充分發(fā)揮灌區(qū)水資源的作用，集信息采集和傳輸處理提供調(diào)度運(yùn)行決策支持，建設(shè)優(yōu)化調(diào)度與自動(dòng)監(jiān)控于一體，建成一個(gè)瞄準(zhǔn)國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)水平的遠(yuǎn)大目標(biāo)，成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要支撐。

3 西營河灌區(qū)水利信息化系統(tǒng)建設(shè)的內(nèi)容

采集系統(tǒng)、自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)三者的搭建，為灌區(qū)內(nèi)的相關(guān)單位或段點(diǎn)，自動(dòng)分析處理各站點(diǎn)或各系統(tǒng)數(shù)據(jù)，監(jiān)測和管理水利設(shè)施各個(gè)環(huán)節(jié)的工作狀況，定時(shí)提供雨情信息和其他信息，不僅有利于水利工程的安全運(yùn)行，還能對水利信息化建設(shè)系統(tǒng)起重要作用。將西營水管處的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建立有效數(shù)據(jù)后聯(lián)接到專用水利網(wǎng)上傳數(shù)據(jù)，供其他工作人員察看和及時(shí)調(diào)度。西營水管處網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接Intemet系統(tǒng)后，可以隨時(shí)隨地利用系統(tǒng)進(jìn)行交流，上級主管部門可隨時(shí)查看所需要的數(shù)據(jù)信息。監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)通信傳輸系統(tǒng)上傳至網(wǎng)絡(luò)調(diào)度系統(tǒng)后，實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化。

4 主要解決的技術(shù)難題和技術(shù)關(guān)鍵

4.1 灌區(qū)各級水利調(diào)度中心

通過建成現(xiàn)代化的水利信息系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)了灌區(qū)內(nèi)對各項(xiàng)系統(tǒng)的調(diào)度，并在數(shù)據(jù)庫自動(dòng)化后，對各項(xiàng)功能進(jìn)行設(shè)置，一改以往傳統(tǒng)的水利手段，通過對調(diào)度中心備份系統(tǒng)的靈活運(yùn)用[2]，還能真正達(dá)到水利調(diào)度的“有入值班。無人值守”[3]。

4.2 灌區(qū)PLC控制系統(tǒng)

灌區(qū)PLC控制系統(tǒng)，將該系統(tǒng)固定安裝于各支、斗渠的閘房內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)對各級閘門進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。通過灌區(qū)對控制程序的PLC與啟閉機(jī)電氣控制柜有效連接，運(yùn)用兩門子S7—200PLC為核心，憑借對各支、斗渠閘前、閘后水位的差異來實(shí)現(xiàn)對閘門開度的調(diào)節(jié)，完成對閘門的遠(yuǎn)程控制。

4.3 各類水情、水文的采集

由于灌區(qū)的水質(zhì)情況極為復(fù)雜，根據(jù)自身的情況，對這里的各類水情、水文數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；對閘門自動(dòng)控制、流量計(jì)算、水費(fèi)計(jì)收等采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；對每一個(gè)渠道的水位很精確測量出數(shù)據(jù)，完成對水位和水速的檢測。為了選用超聲波的流速儀還有超聲波污泥厚度儀，實(shí)現(xiàn)在灌區(qū)內(nèi)對壓阻式水位傳感器、超聲波流速儀來進(jìn)行實(shí)地檢測，準(zhǔn)確的測量及計(jì)算出結(jié)果，從而完成對水位、渠道流速等的實(shí)時(shí)監(jiān)測。為實(shí)現(xiàn)對渠道里水的流量，必須要把水位傳感器放在于干和支，運(yùn)用灌區(qū)的壓力阻撓方式，以及斗渠開挖的過程，來檢測井中水量，并用于渠道測井還有監(jiān)測流橋等[4]。通過數(shù)傳電臺(tái)或基于GPRS的無線通訊設(shè)備，來讓每個(gè)系統(tǒng)都為閘門的自動(dòng)化控制，以及超聲波污泥厚度，將模擬信號轉(zhuǎn)換為電流或電壓信號傳回PLC后，在需要采集水位信息用于閘門控制的部位，完成監(jiān)測要求。

4.4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

采用模塊化和總線結(jié)構(gòu)，通過實(shí)時(shí)圖像信息，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對電視技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)和通信技術(shù)等有效地組合并綜合運(yùn)用。由于農(nóng)業(yè)灌溉在灌溉期間需要連續(xù)24h監(jiān)視，因此在對灌區(qū)周圍的各種人員的活動(dòng)以及監(jiān)視對象的變化情況進(jìn)行圖像采集過程時(shí)，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的功能，在條件許可的情況下，實(shí)時(shí)視頻圖像監(jiān)視，由遠(yuǎn)程監(jiān)視和圖像數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享。調(diào)度中心的視頻監(jiān)控軟件選用實(shí)時(shí)錄像功能等多媒體視頻管理系統(tǒng)，對于所在安裝環(huán)境周圍的各種活動(dòng)、監(jiān)視對象的各種變化情況的圖像信息采集，可以在灌區(qū)重要部位設(shè)置視頻監(jiān)控點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)增加控制中心數(shù)字化處理，將前端攝像機(jī)采集的模擬信號，為事故分析提供最詳細(xì)的第一手材料，通過編解碼器完成灌區(qū)內(nèi)通過運(yùn)行管理人員的計(jì)算機(jī)操作。

4.5 無線及有線通信系統(tǒng)

由于農(nóng)業(yè)的灌溉渠系分布比較廣，經(jīng)過了很長時(shí)間檢驗(yàn)表明，架設(shè)光纖進(jìn)行有線專網(wǎng)傳輸，采用有線通信和無線傳輸并存的通信方式，最終達(dá)到水量調(diào)度。這項(xiàng)既經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠的系統(tǒng)，具備可靠性高的優(yōu)勢，在自然條件惡劣的地方能夠輕松的駕馭。經(jīng)合理設(shè)計(jì)后，通過數(shù)傳電臺(tái)或基于GPRS通信技術(shù)的RTU通信模塊[6]，在根據(jù)農(nóng)灌區(qū)的實(shí)際情況來上傳數(shù)據(jù)。對數(shù)傳電臺(tái)或RrITU通信模塊顯示各檢測數(shù)據(jù)，來進(jìn)行灌區(qū)通過水位差來調(diào)節(jié)閘門開度，還能根據(jù)上傳數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔、信號類型的設(shè)置來進(jìn)行區(qū)別性的設(shè)置及管理。

結(jié)束語

在實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)水利的現(xiàn)代化遠(yuǎn)大目標(biāo)當(dāng)中，為拉動(dòng)了我國農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，改善我國大型灌區(qū)內(nèi)水利基礎(chǔ)設(shè)施，遵循實(shí)時(shí)有效、穩(wěn)定可靠的原則，成功實(shí)現(xiàn)在灌區(qū)續(xù)建配套中的改革，最終保證了系統(tǒng)很好地完成農(nóng)業(yè)灌溉實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制閘門的任務(wù)。水利信息自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，以開放兼容、技術(shù)先進(jìn)、簡單易操作等優(yōu)勢，在運(yùn)用的過程當(dāng)中，極大的改善了灌區(qū)人們的生產(chǎn)以生活環(huán)境，既能提高我國的糧食產(chǎn)區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益，還能拉動(dòng)我國的國民經(jīng)濟(jì)，增加農(nóng)民的收入[7]。因此在這樣大型灌的配套設(shè)施的改革過程當(dāng)中，提高了對節(jié)水功能的改造以后，能夠?qū)Ξ?dāng)?shù)氐乃ㄔO(shè)給予重要的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張麗榮.發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)面源污染控制[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，2010，（11）：71-72.

[2]王昕，李慧麗，王薇，朱軍.山東省引黃灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)技術(shù)集成與示范[J].地下水，2015，（4）.