智能化背景下灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水信息化改造

任國峰，靳秀玲，甘立記

（安陽市萬金渠管理處，河南 安陽 455004）

1 灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水信息化改造的意義

當(dāng)前，進(jìn)行灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水信息化改造具有重要意義，而信息技術(shù)也在改造過程中發(fā)揮著重要價(jià)值。首先，進(jìn)行節(jié)水信息化改造有利于增強(qiáng)灌區(qū)運(yùn)行的安全性。在進(jìn)行信息化改造時，改造人員會對渠道病險(xiǎn)建筑物以及險(xiǎn)工險(xiǎn)段進(jìn)行加固處理，可避免灌區(qū)出現(xiàn)安全事故。其次，有利于提升農(nóng)田灌溉能力，提高灌溉水利用系數(shù)，為當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供灌溉保障。再次，有利于提高水資源利用率。在長期運(yùn)行過程中，灌區(qū)存在跑水、漏水、滴水等問題，降低了水資源利用率，而加強(qiáng)節(jié)水改造可以提高水資源利用率。此外，有利于降低灌區(qū)的運(yùn)維成本，提高灌區(qū)的服務(wù)能力。

2 智能化背景下的灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水信息化改造策略

2.1 改造原則

首先，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)信息化系統(tǒng)時無論是布設(shè)信息采集點(diǎn)還是選擇技術(shù)方案都需要全面規(guī)劃，科學(xué)選擇。其次，應(yīng)堅(jiān)持先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)性原則，在提升系統(tǒng)智能化水平的同時降低運(yùn)維成本。同時，應(yīng)堅(jiān)持高效可靠原則。第三，應(yīng)堅(jiān)持安全性原則，做好設(shè)備防盜與防破壞工作。此外，應(yīng)堅(jiān)持全面規(guī)劃，分步實(shí)施的原則，即根據(jù)總體的建設(shè)思路分步實(shí)施信息化改造工作；并堅(jiān)持設(shè)備擴(kuò)展性與兼容性原則，嚴(yán)格按照國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求選擇硬件，并保障軟件具有較強(qiáng)的兼容性與可擴(kuò)展性。

2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

在進(jìn)行灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水信息化改造工作時，需綜合分析漳南灌區(qū)的管理情況，合理開發(fā)管理系統(tǒng)，確保系統(tǒng)具有水量報(bào)告、水情監(jiān)測、水泵與閘門遠(yuǎn)程控制等功能，提高管理效率，因此需以物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)為基礎(chǔ)進(jìn)行灌區(qū)信息化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（如圖1所示）。

圖1 灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水信息化系統(tǒng)圖

2.2.1 加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集控制設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集是重要環(huán)節(jié)，只有加強(qiáng)數(shù)據(jù)采集才能夠?yàn)楹罄m(xù)工作奠定基礎(chǔ)，因此需要加強(qiáng)節(jié)制閘、分水閘、水閘控制系統(tǒng)、雷達(dá)流速儀以及視頻監(jiān)控建設(shè)，從而完善信息化終端感知系統(tǒng)與執(zhí)行系統(tǒng)，同時進(jìn)行水情信息的提供與閘門控制的協(xié)調(diào)工作。

2.2.2 加強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員可以利用千兆光纖進(jìn)行管控中心的數(shù)據(jù)接入，即將閘站、提水泵站、視頻監(jiān)控站等終端設(shè)備與光纖結(jié)合起來，為數(shù)據(jù)傳輸提供支持。

2.2.3 加強(qiáng)云平臺設(shè)計(jì)

云平臺是灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水信息化系統(tǒng)的關(guān)鍵，優(yōu)化云平臺設(shè)計(jì)可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行服務(wù)器存儲、網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算資源的擴(kuò)展，利用云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的存儲與傳輸。設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)各個子系統(tǒng)的資源需求進(jìn)行存儲資源與計(jì)算資源的劃分，從而提高服務(wù)器硬件的利用率。

2.2.4 加強(qiáng)監(jiān)控中心設(shè)計(jì)

構(gòu)建統(tǒng)一的監(jiān)控中心可以對灌區(qū)的調(diào)水情況、水工建筑等各個方面進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，因此需優(yōu)化監(jiān)控中心的設(shè)計(jì)。

2.2.5 加強(qiáng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)灌區(qū)信息化使用功能與信息化應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建綜合灌區(qū)管理系統(tǒng)，在系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用獨(dú)立式的模塊設(shè)計(jì)，降低模塊之間的耦合，提高數(shù)據(jù)之間的耦合，確保各個子系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，但是系統(tǒng)之間可以進(jìn)行信息共享。

2.3 系統(tǒng)分項(xiàng)設(shè)計(jì)

2.3.1 數(shù)據(jù)采集控制

首先，需做好閘門控制設(shè)計(jì)工作。漳南灌區(qū)在進(jìn)行信息化灌區(qū)管理時十分注重閘門的自動控制，在設(shè)計(jì)時需在現(xiàn)地控制層與遠(yuǎn)程控制層的基礎(chǔ)上完善控制體系架構(gòu)，利用以太網(wǎng)技術(shù)以及PLC技術(shù)完善控制功能，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及自動化控制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)在無人值守中的作用，明確閘門控制的功能要求。其次，需做好量水監(jiān)測設(shè)計(jì)工作，通過流速面積法與水力學(xué)法進(jìn)行灌區(qū)渠道截面面積、水位高度與水流速度的監(jiān)測。通過雷達(dá)流速儀、超聲波多通道明渠側(cè)流箱、電磁流量計(jì)、太陽能電池板、光伏智能控制器等設(shè)備完善雷達(dá)流量監(jiān)測站的建設(shè)。第三，完善視頻監(jiān)測站設(shè)計(jì)，利用室內(nèi)高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、電源模塊、AI智能球形網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、光纖收發(fā)器、4G網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)等設(shè)備增強(qiáng)自動監(jiān)測站點(diǎn)的實(shí)用性。第四，完善提水泵站控制設(shè)計(jì)，通過斷路器、PLC、中間繼電器、接線端子等設(shè)備完善提水泵站的控制功能。

2.3.2 數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有共用網(wǎng)絡(luò)通信建設(shè)、VPN虛擬網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、數(shù)據(jù)傳輸組成等。公用網(wǎng)絡(luò)通信是由接入層與核心層共同構(gòu)成；VPN虛擬網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用了加解密技術(shù)、隧道技術(shù)、身份認(rèn)證技術(shù)以及密鑰管理技術(shù)等技術(shù)，具有較高安全性；數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備是由路由器、核心交換機(jī)、防火墻以及交換機(jī)共同構(gòu)成。

2.3.3 云平臺

云平臺設(shè)計(jì)包括服務(wù)器資源用量計(jì)算、服務(wù)器資源配置要求、云平臺構(gòu)成設(shè)備以及服務(wù)器技術(shù)參數(shù)等。可以利用OpenStack技術(shù)設(shè)計(jì)云平臺，并配備網(wǎng)絡(luò)硬盤，從而滿足資源要求，完善云平臺的鏡像管理功能、調(diào)度功能。

2.3.4 監(jiān)控中心

監(jiān)控中心的設(shè)計(jì)內(nèi)容較多，例如：需明確監(jiān)控中心的功能要求與組成設(shè)備，明確高清拼接屏顯示單元技術(shù)參數(shù)與連接屏控制器技術(shù)參數(shù)、監(jiān)控工作站技術(shù)參數(shù)等。監(jiān)控中心具有顯示效果清晰；實(shí)現(xiàn)單屏顯、整屏顯、組合顯的結(jié)合；節(jié)能調(diào)度與管理等要求，需配備LED高清拼接顯示單元、拼接屏控制器、高清顯示線纜、拼接屏支架等設(shè)施。

2.3.5 綜合應(yīng)用系統(tǒng)

在進(jìn)行綜合應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，設(shè)計(jì)人員應(yīng)綜合分析應(yīng)用系統(tǒng)的功能、引調(diào)水功能的要求、用水計(jì)量的要求、安全監(jiān)控與危險(xiǎn)報(bào)警的要求。

2.4 完善系統(tǒng)保障體系

為了保障節(jié)水信息化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提高系統(tǒng)的智能化水平，應(yīng)完善保障體系。首先，應(yīng)構(gòu)建完善的運(yùn)維體系，完善運(yùn)維工作機(jī)制、貫徹落實(shí)運(yùn)維經(jīng)費(fèi)、構(gòu)建運(yùn)維長效機(jī)制；其次，應(yīng)加強(qiáng)人才隊(duì)伍建設(shè)并對管理人員進(jìn)行智慧灌區(qū)培訓(xùn)。

3 結(jié)語

灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水信息化設(shè)計(jì)是灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目的子項(xiàng)目，也是重點(diǎn)工程，影響節(jié)水改造的信息化與智能化水平。為提高灌區(qū)運(yùn)行的節(jié)水能力，應(yīng)堅(jiān)持科學(xué)規(guī)劃、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性等原則，做好節(jié)水信息化系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)工作與分項(xiàng)設(shè)計(jì)工作，并構(gòu)建信息化系統(tǒng)運(yùn)維體系，加強(qiáng)系統(tǒng)宣傳，充分發(fā)揮節(jié)水信息化系統(tǒng)作用。