淺析遂溪縣灌區(qū)GMS 建設(shè)

楊添平

（沈陽智信佰達(dá)科技有限公司，遼寧 沈陽 110000）

在最嚴(yán)格水資源管理制度的前提下保證水資源可持續(xù)利用，農(nóng)業(yè)節(jié)水是關(guān)鍵。灌區(qū)是農(nóng)業(yè)灌溉的基本單元，灌區(qū)用水計量是衡量灌區(qū)節(jié)水效果的基礎(chǔ)。最嚴(yán)格水資源管理制度、農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)測算分析、用水總量統(tǒng)計、農(nóng)業(yè)水價改革等一系列工作均要求對農(nóng)業(yè)用水進(jìn)行計量，為推進(jìn)以上工作的進(jìn)行，保證灌溉用水可持續(xù)利用，遂溪縣灌區(qū)從管理工作實(shí)際出發(fā)，建立GMS 平臺，從計量設(shè)備安裝入手，實(shí)現(xiàn)了遂溪縣灌區(qū)水量采集、傳輸、存儲，實(shí)現(xiàn)了灌區(qū)監(jiān)測、告警、遠(yuǎn)程控制一體化應(yīng)用，推進(jìn)了遂溪縣灌區(qū)農(nóng)業(yè)水價改革步伐，提高了灌區(qū)管理水平。

1.灌區(qū)概況

遂溪縣位于著名的雷瓊自流盆地范圍內(nèi)，屬強(qiáng)富水區(qū)，有火山巖臺地孔隙裂隙水和承壓水等大量地下水資源可供開采，水位深度50m 以上，水質(zhì)較好，適宜人畜飲用和農(nóng)業(yè)灌溉。

遂溪縣灌區(qū)建于20 世紀(jì)60 年代，總面積將近4 萬hm2，灌區(qū)干渠支渠共近600 條，遂溪灌區(qū)在2018 年實(shí)施過墾造水田規(guī)劃項(xiàng)目，渠道都為襯砌渠道，條件良好。旱改水水源來自雷州青年運(yùn)河，渠系分斗渠直接灌溉和支渠灌溉，均為自流灌溉模式，部分田塊采用井灌，灌水井共計近5 萬眼[1]。遂溪縣灌區(qū)信息化建設(shè)薄弱，缺少水量計量設(shè)施，亟需建設(shè)GMS，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)科學(xué)化管理。

2.GMS 建設(shè)

遂溪縣GMS 作為灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)匯集以及業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺等幾個方面。

2.1 數(shù)據(jù)采集

2.1.1 監(jiān)測站點(diǎn)布置

根據(jù)遂溪縣灌區(qū)實(shí)際情況，整體布置計量點(diǎn)位，以渠道為單位將灌區(qū)劃分分為6 個大片區(qū)，共設(shè)計24 處水量監(jiān)測站點(diǎn)，其中泵站量水5 處，渠道量水19 處，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)全覆蓋。

2.1.2 采集系統(tǒng)

根據(jù)24 處監(jiān)測站點(diǎn)選擇合適的計量設(shè)備，對各水量監(jiān)測站點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確計量。其中泵站量水選擇管段式遠(yuǎn)傳流量系統(tǒng)[2]；渠道量水采用水位流量關(guān)系法進(jìn)行計量，選用觸感式水位流量系統(tǒng)[3]。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸

根據(jù)遂溪縣灌區(qū)系統(tǒng)現(xiàn)場的不同情況，從通信成本、穩(wěn)定性、實(shí)施難易程度三個方面綜合考慮，遂溪縣的通訊方式主要采用運(yùn)營商的4G 無線通訊。

2.3 數(shù)據(jù)匯集

遂溪縣灌區(qū)單獨(dú)建設(shè)數(shù)據(jù)匯集平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯集、分析、整編、儲存、共享使用[4]，并支持與業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺的無縫對接。

能夠充分滿足遂溪縣灌區(qū)今后更多類型和數(shù)量監(jiān)測設(shè)備的接入需求；滿足對數(shù)據(jù)精確度、設(shè)備上報頻率、數(shù)據(jù)存儲量的需要；滿足數(shù)據(jù)共享的需求。

2.4 GMS 功能設(shè)計

遂溪縣灌區(qū)業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺應(yīng)用先進(jìn)的前端和后臺技術(shù)，為用戶打造一個基于“一張圖”的灌區(qū)整體信息化管理平臺，平臺以灌區(qū)信息化為基礎(chǔ)框架，結(jié)合農(nóng)業(yè)水價改革內(nèi)容的理念為后期的擴(kuò)展提供眾多的接口和數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)，以靈活和獨(dú)立的模塊化方式給用戶更多的升級和改進(jìn)空間，在今后的項(xiàng)目建設(shè)中常用常新，不斷優(yōu)化，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。系統(tǒng)包括實(shí)時監(jiān)視與告警、用水量統(tǒng)計、水價管理、水費(fèi)收繳與管理、用水戶管理、臺賬管理等模塊。系統(tǒng)根據(jù)后臺計算模型，能夠自動測算水權(quán)、定額、供水成本及水價，并根據(jù)階梯水價計算方式，自動測算水費(fèi)，水費(fèi)不足用戶提示，并支持水費(fèi)表格打印輸出等功能。

一是實(shí)時監(jiān)視與告警模塊。實(shí)時監(jiān)視與告警模塊主要用于遂溪縣灌區(qū)水位、流速、流量等采集信息的實(shí)時捕捉展示，以及超水位預(yù)警、設(shè)備狀態(tài)預(yù)警等功能。本模塊以電子地圖方式展現(xiàn)實(shí)時監(jiān)視視圖。用戶既能一目了然的看到總體監(jiān)測站的分布情況，也能深入了解單個測站的各類實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)有告警信息時，告警信息在測站位置上閃爍，點(diǎn)擊顯示告警詳情，平臺支持告警事件全程管理功能，用戶可跟蹤、核實(shí)、處理告警信息，最終發(fā)布告警信息或關(guān)閉告警。主要功能有：電子地圖分布查看、實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、告警信息管理、監(jiān)測數(shù)據(jù)標(biāo)注、監(jiān)測告警周期設(shè)置、重點(diǎn)關(guān)注站點(diǎn)設(shè)置。

二是用水量統(tǒng)計。通過統(tǒng)計遂溪縣灌區(qū)各監(jiān)測點(diǎn)流量，進(jìn)而計算引水量。該模塊以圖表結(jié)合的方式進(jìn)行展示，支持測站用水量按照自由定義時間段進(jìn)行查詢及數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

三是水價管理。系統(tǒng)對基礎(chǔ)水價（全成本水價、運(yùn)行成本水價）、加價額度、獎勵規(guī)則[5]和階梯水價進(jìn)行綜合管理。通過系統(tǒng)設(shè)置水價及價格規(guī)則。關(guān)于基礎(chǔ)水價，系統(tǒng)通過該模塊輸入骨干工程水費(fèi)分析表和末級渠系工程供水成本分析表[6]參數(shù)，輔助計算遂溪縣灌區(qū)基礎(chǔ)水價和全成本水價,也可直接點(diǎn)擊修改對水價進(jìn)行調(diào)整。關(guān)于加價額度，系統(tǒng)支持灌區(qū)根據(jù)水田灌溉保證率和實(shí)際情況對加價額度進(jìn)行調(diào)整，在平均定額內(nèi)的水量按基礎(chǔ)水價進(jìn)行收費(fèi)，由灌區(qū)管理單位與農(nóng)民用水者協(xié)會協(xié)商確定，對用水量超過定額的部分進(jìn)行累進(jìn)加價。系統(tǒng)支持針對不同作物等設(shè)置不同加價額度，支持加價額度的新增及變更。關(guān)于獎勵規(guī)則，遂溪灌區(qū)根據(jù)灌區(qū)實(shí)際情況，通過系統(tǒng)對用水量小于定額部分，配置每節(jié)約1m3給予的節(jié)水獎勵額度，用于水費(fèi)計算。系統(tǒng)支持針對不同作物等設(shè)置不同獎勵額度，支持獎勵額度的新增及變更。關(guān)于階梯水價，即對用水量超定額執(zhí)行階梯水價收費(fèi)規(guī)則[7]。根據(jù)遂溪縣灌區(qū)實(shí)際情況制定灌溉定額標(biāo)準(zhǔn)，對超定額實(shí)行累進(jìn)加價的原則進(jìn)行收取水費(fèi)。系統(tǒng)支持在階梯水價中靈活設(shè)置階梯規(guī)則。

四是水費(fèi)收繳與管理。水費(fèi)收繳管理包含水費(fèi)計算、水費(fèi)繳費(fèi)、水費(fèi)預(yù)存、用戶繳費(fèi)記錄等。水費(fèi)計算由用水單價、總用水量乘積核算具體征收水費(fèi)數(shù)，可根據(jù)自定義單價及統(tǒng)計各監(jiān)測點(diǎn)實(shí)際用水量產(chǎn)生水費(fèi)額度。

五是用水戶管理。系統(tǒng)根據(jù)用戶協(xié)會成員即用水戶的自然情況，例如所有土地面積、土地所屬地塊，用水定額，水費(fèi)余額，水權(quán)證號，預(yù)存水費(fèi)等信息，將所有用戶信息電子化，并且計入用水收費(fèi)管理流程。可以對所有用水用戶信息進(jìn)行實(shí)時查詢和統(tǒng)計，支持模糊查詢，水費(fèi)預(yù)存記錄等操作。

六是臺賬管理。根據(jù)用水協(xié)會的要求，灌區(qū)或者協(xié)會的用水量，收費(fèi)和繳費(fèi)情況均記錄在臺賬上，系統(tǒng)采用電子臺賬，將所有用戶的用水定額，用水情況，應(yīng)收費(fèi)用情況和繳費(fèi)情況都一一記錄在臺賬上，方面隨時查詢，支持歷史數(shù)據(jù)查詢。

3.應(yīng)用效果

遂溪縣灌區(qū)GMS 包括硬件采集設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和軟件平臺開發(fā)兩個方面，實(shí)現(xiàn)了水泵站和自動化量水監(jiān)測站水量的精確測量，為灌區(qū)管理提供了科學(xué)依據(jù)，提高了灌區(qū)信息化管理水平，推動了遂溪縣農(nóng)業(yè)水價改革的步伐。經(jīng)濟(jì)效益方面，遂溪縣灌區(qū)GMS 實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了水量科學(xué)計量，為水費(fèi)計收提供依據(jù)，有效解決了以往水費(fèi)計收困難的局面，帶來直接經(jīng)濟(jì)效益。同時GMS 業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺的信息實(shí)時監(jiān)視與告警、信息統(tǒng)計與導(dǎo)出，減少了灌區(qū)的人員成本，提高了工作效率，帶來間接經(jīng)濟(jì)效益。社會效益方面，系統(tǒng)準(zhǔn)確的水量計量以及合理的水價計價制度，實(shí)現(xiàn)用戶水費(fèi)臺帳管理，使水費(fèi)計收科學(xué)有據(jù)，而且用戶足不出戶便捷繳費(fèi)，提高了用戶滿意度。管理效益方面，平臺以交互式圖形或圖表的形式進(jìn)行統(tǒng)一的展示，直觀形象的分析關(guān)鍵部位的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測情況、引供水量情況、水費(fèi)征收情況等各類情況，突出展示管理者關(guān)注的重點(diǎn)，為管理決策提供了快速的支持。節(jié)水效益方面，通過遂溪縣灌區(qū)的量水監(jiān)測點(diǎn)布置，能夠準(zhǔn)確計量出斗口以上的畝均用水量，為灌區(qū)水費(fèi)收繳以及合理灌溉配水提供依據(jù)，同時水費(fèi)按量計收提高了農(nóng)戶節(jié)水意識。

4.結(jié)語

GMS 圍繞遂溪縣灌區(qū)信息化和農(nóng)業(yè)水價改革的核心內(nèi)容，從一張圖、一套表、一個中心、一套制度，這四個方面出發(fā)，全面提升遂溪縣的信息化水平，使灌區(qū)管理真正做到數(shù)字化、智能化和現(xiàn)代化，推動了遂溪縣灌區(qū)農(nóng)業(yè)水價改革建設(shè)。