基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的灌區(qū)信息化建設(shè)探討

薛彥宏 ，張宇恒 ，徐 忠

（1.山東齊盛機電工程有限公司，山東 濟南 250109；2.南水北調(diào)東線山東干線有限責任公司，山東 濟南 250109）

《水利信息化發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出，要全面提升水利信息化水平，推動“數(shù)字水利”向“智慧水利”轉(zhuǎn)變，要求水利信息化必須結(jié)合網(wǎng)絡(luò)強國戰(zhàn)略、“互聯(lián)網(wǎng)+”、信息大數(shù)據(jù)等統(tǒng)籌規(guī)劃。灌區(qū)信息化不僅為防汛搶險提供了決策的基礎(chǔ)，也達到了科學灌溉決策、輸配水優(yōu)化調(diào)配、合理有效灌溉的目的，使區(qū)域有限的水資源得到有效利用，為水利信息化建設(shè)做出極大貢獻。

1 灌區(qū)信息化建設(shè)內(nèi)容

灌區(qū)信息化建設(shè)的內(nèi)容應包括：灌溉管理和灌區(qū)防汛。以數(shù)據(jù)為中心的平臺化互聯(lián)網(wǎng)+的灌區(qū)信息化系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)信息進行采集、傳輸、存儲、查詢、分析，基于信息的決策、控制和實施。管理服務(wù)層能夠借助云計算、霧計算、數(shù)據(jù)挖掘以及大數(shù)據(jù)等智能運算處理平臺來處理信息和輔助決策。

1.1 站點組成

灌區(qū)明渠流量監(jiān)測站主要由明渠流速儀、電子水尺、雨量計、視頻監(jiān)控、智能遙測終端、電源以及儀器安裝基礎(chǔ)、支架、防雷接地及線路敷設(shè)等內(nèi)容組成。流速測量采用時差式超聲波測量原理，即超聲波在液體流動方向和相反方向的傳播而引起的速度差。在測流斷面分布多層流速測量層（多聲道）測量水中的平均流速，并通過壓力式水位計或超聲水位計或雷達式水位計測量水位，上位機通過水位計算過水斷面面積，并根據(jù)水力學模型計算出斷面過水流量。1.2通信

監(jiān)測站點的傳感器（流速儀、水位計）與RTU遙測終端的接口及數(shù)據(jù)通信協(xié)議、自動監(jiān)測站與省中心平臺之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議要嚴格按照《水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約》SL651-2014執(zhí)行，同時需要與原系統(tǒng)平臺無縫對接。支持遠程/就地設(shè)置RTU各項參數(shù)，包括數(shù)據(jù)傳輸體制、數(shù)據(jù)報送頻次、IP地址等；支持定時定量自報、加報，實時召測等多種數(shù)據(jù)上報功能；支持與管理平臺雙向通信以及遠程診斷、設(shè)置和維護等功能；具備固態(tài)數(shù)據(jù)存儲功能，支持本地和遠程數(shù)據(jù)提取功能。

1.3 供電方案

自動監(jiān)測站點供電設(shè)計的原則是“連續(xù)陰雨天工作時間須不少于30d”。采用太陽能供電方式，電源模塊需有可靠的防雷設(shè)計，監(jiān)測站電池容量配置綜合考慮各種設(shè)備的功耗及其當?shù)貧夂驐l件等因素，供電系統(tǒng)的電池電壓情況定期通過RTU報送到中心站，以用于設(shè)備運行狀態(tài)信息監(jiān)控。

1.4 軟件設(shè)計

基于現(xiàn)代化信號采集，結(jié)合云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、GIS等先進技術(shù)，通過WEB信息管理平臺，移動手機APP平臺等各種服務(wù)手段。將各個站點、流量、水位等信號采集、傳送到云服務(wù)器，調(diào)度人員通過對數(shù)據(jù)的判讀可監(jiān)控運行情況，并指導防汛、灌溉，軟件采用BS結(jié)構(gòu)，管理者可在任何地點上網(wǎng)登錄查詢及操控。

1）灌溉管理系統(tǒng)。灌溉管理系統(tǒng)包括分實時水情監(jiān)測、歷史數(shù)據(jù)對比、用水報表統(tǒng)計及建模分析決策，為灌溉、防汛提供數(shù)據(jù)支持，對水閘進行監(jiān)控、對分水閘的遠程控制、狀態(tài)監(jiān)測、安全監(jiān)測等，實現(xiàn)對灌溉干渠的水量按照各個分支渠的灌溉面積、農(nóng)作物種類進行調(diào)節(jié)分配控制，解決以往的人工調(diào)配繁瑣、復雜的問題。

主要功能有明渠水量計量、水位監(jiān)測、閘門自動控制、閘門電流/電壓異常、設(shè)備故障、數(shù)據(jù)越限時自動遠程告警、地表水實時監(jiān)測，GIS地圖功能、地圖展示設(shè)備狀態(tài)查詢功能、數(shù)據(jù)歷史查詢、用水量分析、月用水量對比、實時監(jiān)測月統(tǒng)計等。

2）灌區(qū)防汛系統(tǒng)。開發(fā)灌區(qū)防汛預報預警軟件，并開展防汛基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整編，基于平臺實時監(jiān)視雨情、水情、工情，收集雨水情數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)對雨水情、水利工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的實時查詢和歷史檢索功能，提供洪澇災害預報決策服務(wù)，通過無線廣播、手機短信等方式對可能發(fā)生致災的汛情進行預警，提供視頻會議等服務(wù)。

主要功能有水情監(jiān)測、雨情監(jiān)測、墑情監(jiān)測、圖像信息查看、雨情/水情時段查詢、灌區(qū)GIS地理信息、防汛監(jiān)測預警、山洪預警消息短信、預警廣播發(fā)送、灌區(qū)防汛會商。

2 結(jié)語

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的灌區(qū)信息化系統(tǒng)實現(xiàn)了灌區(qū)流量、水位、雨情、墑情、設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)實時采集、存儲、傳輸，遠程智能控制、閘門遠程啟閉、達到了灌區(qū)科學、高效灌溉、現(xiàn)代化管理的目的，為實現(xiàn)灌區(qū)有效穩(wěn)定運行、水資源合理優(yōu)化配置，集雨情、水情、汛情、災情監(jiān)測、預報預警及信息統(tǒng)一發(fā)布功能于一體的灌區(qū)防汛系統(tǒng)對洪澇災害做出可靠決策，發(fā)揮了重要的防洪預警作用。