一體化測控智能閘門在灌區(qū)中的應(yīng)用

鄭少慧

摘 要：現(xiàn)階段，隨著社會的發(fā)展，我國的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也有了很大的提高，對現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展也有了很大的推動作用。一體化測控智能閘門是集精確計(jì)量、精準(zhǔn)控制、遠(yuǎn)程實(shí)時管控于一體的自動化計(jì)量灌溉設(shè)備。為增強(qiáng)渠道和口門智能化控制能力，提高灌區(qū)信息化管理水平，在兩處閘站分水洞試點(diǎn)安裝了一體化測控智能閘門，經(jīng)過功能測試，閘門性能良好、安全可靠。這一試點(diǎn)，對推進(jìn)灌區(qū)地處偏遠(yuǎn)、條件較差的口門實(shí)現(xiàn)“可視、可傳、可量、可控”的規(guī)劃要求和推動灌區(qū)管理機(jī)制改革、水價綜合改革具有重要意義。

關(guān)鍵詞：一體化測控;智能閘門;灌區(qū);應(yīng)用

引言

控制系統(tǒng)的性能評價是近年來的研究熱點(diǎn)之一。如何合理地評價一個工程控制系統(tǒng)的性能，對控制系統(tǒng)進(jìn)行合理的維護(hù)是十分有意義的。1989年Harris提出了用最小方差控制（MVC）來評價單回路控制系統(tǒng)的性能，即通過比較當(dāng)前控制系統(tǒng)輸出響應(yīng)的方差與理想的最小方差，來判定控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。

1系統(tǒng)研究內(nèi)容概述

灌區(qū)管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的研究內(nèi)容有：

1） 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)：對信息采集系統(tǒng)的完善與整合，提高時效、增強(qiáng)能力、豐富內(nèi)容、提高系統(tǒng)整體利用率，形成綜合信息采集系統(tǒng);

2） 網(wǎng)絡(luò)與通信系統(tǒng)建設(shè)：在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善覆蓋灌區(qū)的骨干網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步加大帶寬，更新網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，建成符合實(shí)際需要的、高效的、實(shí)時的信息傳輸通道，為各類應(yīng)用系統(tǒng)提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸保證。擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)覆蓋面和傳輸能力以適應(yīng)大容量高速率的信息傳輸要求，特別是多媒體信息的傳輸要求;遠(yuǎn)期隨著技術(shù)的進(jìn)步，不斷擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提升網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力、可靠性和安全性，使其能全面滿足灌區(qū)信息自動化的實(shí)際傳輸需求;

3） 數(shù)據(jù)中心建設(shè)：基本完成數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，將所有灌區(qū)信息數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享，為各類應(yīng)用子系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，建設(shè)內(nèi)容主要包括數(shù)據(jù)庫部署、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)維護(hù)系統(tǒng)等建設(shè);進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)中心建設(shè)，完成數(shù)據(jù)目錄服務(wù)體系、數(shù)據(jù)訪問中間件和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的建設(shè);最終全面完成數(shù)據(jù)中心建設(shè)，為灌區(qū)信息自動化提供全面支撐;

4） 業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)：以灌區(qū)綜合數(shù)據(jù)庫建設(shè)為重點(diǎn)，初步滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用需求;進(jìn)一步完善已建系統(tǒng)，全面開展其他各類業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)，基本建成各類業(yè)務(wù)應(yīng)用;以全面實(shí)現(xiàn)灌區(qū)信息自動化管理為目標(biāo)，全方位提高灌區(qū)信息自動化水平。

2灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)的基本原則

現(xiàn)代化灌區(qū)建設(shè)要找準(zhǔn)中心，盡管各個灌區(qū)之間灌區(qū)建設(shè)發(fā)展方向的訴求有所不同，但是現(xiàn)代化灌區(qū)建設(shè)要抓住“現(xiàn)代化”這個中心。要提高灌區(qū)整體建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，提高灌區(qū)水資源利用率。通過整合水利資金投入，平整灌區(qū)土地、優(yōu)化灌區(qū)渠道，配套灌區(qū)調(diào)水配水量水建筑物，提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整治水思路，全面推進(jìn)水利科技含量，以水利信息化促進(jìn)水利現(xiàn)代化，加強(qiáng)體制創(chuàng)新配套，在管理手段等各個方面實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

建設(shè)現(xiàn)代化灌區(qū)要與當(dāng)?shù)氐纳鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程向適應(yīng)協(xié)調(diào)，當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化是灌區(qū)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，培養(yǎng)適應(yīng)灌區(qū)現(xiàn)代管理的人才隊(duì)伍實(shí)現(xiàn)灌區(qū)現(xiàn)代化才有保障。整體推進(jìn)，突出重點(diǎn)，在整體推進(jìn)灌區(qū)現(xiàn)代化進(jìn)程的同時，突出利用物聯(lián)網(wǎng)、新材料等技術(shù)手段，在灌區(qū)調(diào)配水方面實(shí)現(xiàn)一個突破，以點(diǎn)帶面達(dá)到灌區(qū)現(xiàn)代化的整體實(shí)現(xiàn)。循序漸進(jìn)，適度超前，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，灌區(qū)現(xiàn)代化是個循序漸進(jìn)的過程，在這個基礎(chǔ)要，灌區(qū)的設(shè)計(jì)與建設(shè)要適度超前，具有一定的預(yù)見性，既滿足當(dāng)前的實(shí)際，又要兼顧長遠(yuǎn)。

3應(yīng)用措施分析淺析

3.1國內(nèi)外智能閘門對比

根據(jù)灌區(qū)建設(shè)需求，對國內(nèi)外一體化智能閘門進(jìn)行了調(diào)研對比?？偟目矗瑖廪r(nóng)業(yè)灌溉已經(jīng)廣泛應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，管理理念先進(jìn)，技術(shù)先進(jìn)，設(shè)備先進(jìn)，部分灌區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化管理。如果采用國外設(shè)備，將面臨設(shè)備價格高、供貨周期長、后期配套服務(wù)跟不上等問題。同時，要將關(guān)系國計(jì)民生的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理、存儲、分析依托國外，由此帶來極高的安全風(fēng)險(xiǎn)。近幾年，國內(nèi)一體化智能閘門技術(shù)飛速發(fā)展，科技水平、智能管理等已經(jīng)達(dá)到或接近國際水平。

3.2JSP技術(shù)介紹

JSP是SUN公司于1996年6月推出的新技術(shù)，是基于Java Servlet以及整個Java體系的Web開發(fā)技術(shù)，是Servlet API的擴(kuò)展。JSP是當(dāng)前應(yīng)用最多的開發(fā)動態(tài)網(wǎng)頁交互的Web應(yīng)用技術(shù)之一，利用JSP技術(shù)可以建立先進(jìn)、安全和跨平臺的動態(tài)網(wǎng)站，JSP的最新版本為2.1。JSP支持XML標(biāo)準(zhǔn)，它為創(chuàng)建顯示動態(tài)生成內(nèi)容的Web頁面提供了一個簡潔而快速的方法。JSP技術(shù)使構(gòu)造基于Web的應(yīng)用更加容易和快捷，并且這些應(yīng)用能夠與各種Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、瀏覽器和開發(fā)工具共同工作。

3.3GIS地理信息系統(tǒng)

GIS地理信息作為一種基礎(chǔ)的空間信息在灌區(qū)信息自動化過程中有迫切需求。灌區(qū)的信息自動化是在一定的地理環(huán)境下進(jìn)行的，需要以基礎(chǔ)地理信息和電子地圖為基礎(chǔ)?；A(chǔ)地理信息主要包括電子地圖、數(shù)字地形、數(shù)字地名、大地?cái)?shù)據(jù)、數(shù)字高程模型和遙感影像等，以多尺度、多數(shù)據(jù)源、多時態(tài)空間覆蓋基礎(chǔ)地理信息。

灌區(qū)GIS地理信息系統(tǒng)主要利用WebGIS和模型實(shí)現(xiàn)對灌區(qū)信息數(shù)據(jù)基于地圖和地理位置進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、匯總等，并能進(jìn)行對各種數(shù)據(jù)分析計(jì)算，并將結(jié)果可視化表達(dá)和以表格、圖形方式輸出;可以根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則，對超過正常范圍的信息，發(fā)出預(yù)警消息，通過圖像閃爍、聲音等途徑對預(yù)警信息進(jìn)行特殊展示，為領(lǐng)導(dǎo)及時有效地做出正確的決策提供輔助支持。

WebGIS系統(tǒng)采用了ESRI公司的ArcGIS Server作為GIS服務(wù)器平臺。ArcGIS Server是一個發(fā)布企業(yè)級GIS應(yīng)用程序的綜合平臺，提供了創(chuàng)建和配置GIS應(yīng)用程序和服務(wù)的框架，可以滿足各種客戶端的各種需求。

3.4實(shí)現(xiàn)辦公自動化，使灌區(qū)管理工作正統(tǒng)化、高效化、節(jié)約化

此外，為實(shí)現(xiàn)灌區(qū)渠系量水、動態(tài)配水以及水費(fèi)征收等用水管理信息自動化，首先需要利用計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，分析采集到的土壤、氣象、作物需用水狀況等信息，結(jié)合灌區(qū)蓄水、配水、輸水能力等方面，制定作物灌溉制度和用水計(jì)劃。在實(shí)施灌溉的過程中，管理系統(tǒng)還應(yīng)該根據(jù)采集到的各項(xiàng)信息的變化及時調(diào)整用水計(jì)劃。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對灌區(qū)水源及土壤分布、作物需水量、渠系配水結(jié)構(gòu)等進(jìn)行合理配置，優(yōu)化調(diào)度。由于許多灌區(qū)設(shè)施安裝在野外，地理環(huán)境、氣象環(huán)境對設(shè)備的要求較高，尤其對防雨、防雷、防冰、防沙等環(huán)節(jié)尤為多加考量。所以，設(shè)備需要簡潔、實(shí)用、抗破壞等特性。例如，對大量偏遠(yuǎn)測流點(diǎn)，需實(shí)現(xiàn)水位的采集與存儲，考慮環(huán)境的限制（主要包括交通和能源等方面），記錄儀表需具備無電工作狀態(tài)，以便完成長時間對灌溉用水計(jì)量統(tǒng)計(jì)的工作;對有電力供應(yīng)的重要閘口，需實(shí)現(xiàn)渠道過流量的實(shí)時傳送，根據(jù)實(shí)際部署，多利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、VPN技術(shù)、加密防病毒技術(shù)等，使系統(tǒng)具備實(shí)時、安全、開放、可靠、易擴(kuò)展等特點(diǎn)。

結(jié)語：

本文就我國灌區(qū)灌溉管理和信息化建設(shè)的現(xiàn)狀，灌區(qū)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，灌區(qū)管理信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，并以江蘇省淮安洪金灌區(qū)為例做論述。在灌區(qū)管理中實(shí)現(xiàn)信息化、自動化、智能化管理，是時代的要求，也是推動水利事業(yè)的信息化發(fā)展。灌區(qū)管理信息化已經(jīng)得以應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，但是其中還有些環(huán)節(jié)不夠完善，有待改進(jìn)的地方依然存在，隨著技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的普及，以及使用者的要求的提高，在今后的工作中，還需要進(jìn)一步完善系統(tǒng)，擴(kuò)大系統(tǒng)功能，提高開發(fā)效率，降低開發(fā)的成本。實(shí)現(xiàn)對水的合理利用，避免不必要的浪費(fèi)，做好為人們服務(wù)工作。

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