古浪縣黃花灘灌區(qū)信息化建設(shè)研究

潘宇宸，許 健，王振映，馬國印

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；(2.甘肅水務(wù)節(jié)水科技發(fā)展有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730060)

1 研究背景

為落實(shí)“全面建成小康社會(huì)”，貫徹執(zhí)行習(xí)近平總書記“著力推進(jìn)扶貧開發(fā)，盡快改變貧困地區(qū)面貌，堅(jiān)決打贏脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)”重要指示精神，積極推進(jìn)“著力發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品供給保障能力，扎實(shí)做好“三農(nóng)”工作”；甘肅省武威市開展了古浪縣生態(tài)移民暨扶貧開發(fā)黃花灘調(diào)蓄供水工程[1-2]。黃花灘灌區(qū)位于武威市古浪縣城東北部黃花灘、西靖2鄉(xiāng)交界處，工程區(qū)與景電二期古浪灌區(qū)及民調(diào)渠關(guān)系示意圖如圖1所示。

圖1 工程區(qū)與景電二期古浪灌區(qū)及民調(diào)渠關(guān)系示意圖

信息化工作僅針對(duì)古浪縣生態(tài)移民暨扶貧開發(fā)黃花灘調(diào)蓄供水工程涉及的4座調(diào)蓄水池和1條分干渠。4座調(diào)蓄水池總?cè)莘e790萬m3，其中：黃花灘灌區(qū)干渠1號(hào)蓄水池(1號(hào))總?cè)莘e220萬m3，布置于黃花灘干渠新建段的二泵站出水池東南側(cè)；大靖調(diào)蓄水池(2號(hào))總?cè)莘e300萬m3，布置于大靖鎮(zhèn)定武高速與省道316線交叉口東北方向約1.5km處，由景電二期南三支渠取水；渠首調(diào)蓄水池(3號(hào))總?cè)莘e120萬m3，布置于已建黃花灘干渠暗渠渠首沉砂池南側(cè)，由現(xiàn)狀黃花灘干渠取水；綠洲調(diào)蓄水池(4號(hào))總?cè)莘e150萬m3，布置于黃花灘灌區(qū)已建北分干渠(樁號(hào)13+940)北側(cè)約300m處，由現(xiàn)狀北分干渠取水。綠洲分干渠從在建1號(hào)調(diào)蓄水池取水，呈西北走向?qū)ⅫS花灘干渠來水引至擬建4號(hào)調(diào)蓄水池，供綠洲小鎮(zhèn)使用，總長度17.76km。

2 信息化建設(shè)方案

在黃花灘灌區(qū)現(xiàn)有信息化建設(shè)成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程信息化建設(shè)要求，擴(kuò)大監(jiān)測范圍，深化業(yè)務(wù)應(yīng)用，加強(qiáng)監(jiān)控平臺(tái)建設(shè)。

2.1 業(yè)務(wù)內(nèi)容及流程

項(xiàng)目業(yè)務(wù)管理業(yè)務(wù)內(nèi)容包括：綜合監(jiān)視管理、工程管理、配水計(jì)劃管理、水量計(jì)量管理、水費(fèi)征收管理、移動(dòng)應(yīng)用管理等，如圖2所示。

圖2 業(yè)務(wù)流程圖

2.1.1綜合監(jiān)視管理

對(duì)于黃花灘灌區(qū)管理局業(yè)務(wù)管理人員，在灌區(qū)運(yùn)維管理中，需要通過一張圖，可快捷掌握全域工程布置、站點(diǎn)布設(shè)、監(jiān)測感知信息、工程監(jiān)控狀態(tài)情況，需要基于灌區(qū)綜合監(jiān)視系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌區(qū)范圍內(nèi)已建、在建、本次新建視頻監(jiān)控系統(tǒng)、量水監(jiān)測系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)等的集成，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌區(qū)蓄水池、管道等工程輸配水情況的全局監(jiān)視與統(tǒng)計(jì)分析，同時(shí)利用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工程的遠(yuǎn)程控制[3-5]。

2.1.2配水計(jì)劃管理

在灌區(qū)供水過程中，需要基于水量調(diào)配計(jì)劃，合理分配水資源。為支撐管理部門的配水及監(jiān)控業(yè)務(wù)需要，需建設(shè)完善灌區(qū)配水計(jì)劃管理系統(tǒng)，對(duì)在建、新建關(guān)鍵引配水口的引水過程進(jìn)行現(xiàn)地或遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，以及對(duì)閥門(或泵站)引配水流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。利用支撐模型結(jié)合實(shí)際用水需求，編制配水計(jì)劃，通過配水指令進(jìn)行配水調(diào)度，如圖3所示。

圖3 配水計(jì)劃業(yè)務(wù)流程圖

2.1.3工程管理

為支撐灌區(qū)管理人員及時(shí)處理灌區(qū)水利工程管理工作，保持與上級(jí)主管部門的溝通，實(shí)時(shí)掌握項(xiàng)目動(dòng)態(tài)，需要對(duì)灌區(qū)水利工程實(shí)現(xiàn)信息化管理。對(duì)灌區(qū)工程建設(shè)信息、進(jìn)度成本管理信息、工程臺(tái)賬信息、巡檢養(yǎng)護(hù)信息等實(shí)施電子化管理；配合移動(dòng)智能終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)工程現(xiàn)場巡檢及信息上傳；基于安全監(jiān)測信息對(duì)工程實(shí)際安全進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，為工程正常運(yùn)行提供保障。

2.1.4水量計(jì)量管理

為科學(xué)計(jì)算灌區(qū)用水效率，準(zhǔn)確核定用水戶用水量，需要針對(duì)管道閥門關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及分水口、蓄水池出入口等部分過水量進(jìn)行計(jì)量統(tǒng)計(jì)，測算用水戶供用水量，為水量計(jì)量等業(yè)務(wù)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)[6]。

2.1.5水費(fèi)征收管理

黃花灘灌區(qū)管理局需要對(duì)用水戶征收水費(fèi)，為實(shí)現(xiàn)、完善水費(fèi)的在線計(jì)收管理，需要維護(hù)用水單位、用水戶、灌溉面積、灌溉定額、水價(jià)等基礎(chǔ)信息；對(duì)用水戶用水量情況進(jìn)行登記；基于水量量測結(jié)果進(jìn)行水費(fèi)計(jì)算與收繳、水費(fèi)結(jié)算以及統(tǒng)計(jì)分析，如圖4所示。

圖4 收費(fèi)征收業(yè)務(wù)流程圖

2.1.6移動(dòng)端管理

對(duì)于工程建設(shè)管理單位，需要在工程全生命期管理過程中對(duì)工程現(xiàn)場取證信息上傳、工程巡檢信息上傳、記錄巡檢軌跡等，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端業(yè)務(wù)信息的查看及應(yīng)用。

2.2 數(shù)據(jù)內(nèi)容及流程

2.2.1數(shù)據(jù)內(nèi)容

(1)數(shù)據(jù)信息通信

灌區(qū)監(jiān)測信息的傳遞離不開安全可靠的通信網(wǎng)絡(luò)。結(jié)合不同站點(diǎn)的通信要求及現(xiàn)場調(diào)研情況，選擇出各個(gè)站點(diǎn)的最優(yōu)通信方式，確保數(shù)據(jù)通信可靠、安全，最終形成覆蓋整個(gè)灌區(qū)的廣域高效、安全可靠的通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[7]。

(2)數(shù)據(jù)信息交換

數(shù)據(jù)信息交換是信息資源高效利用的基本要求，必須要在數(shù)據(jù)信息的可靠性、高效性、可擴(kuò)展性方面加以保障。

(3)數(shù)據(jù)信息共享

為支撐甘肅省大中型灌區(qū)管理要求，工程聯(lián)合調(diào)控需求，同時(shí)避免重復(fù)建設(shè)，黃花灘灌區(qū)供、用水信息應(yīng)共享至甘肅水投等上級(jí)管理部門，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)控和管理。

(4)數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)

為便于數(shù)據(jù)信息的管理和維護(hù)，按照統(tǒng)一設(shè)計(jì)、框架集中開發(fā)、統(tǒng)一部署、應(yīng)用按需分別擴(kuò)展的方式及“實(shí)用、可靠、先進(jìn)、開放”的原則建設(shè)灌區(qū)綜合管理數(shù)據(jù)中心。

(5)數(shù)據(jù)信息發(fā)布

灌區(qū)需要根據(jù)不同服務(wù)對(duì)象，提供不同的信息服務(wù)。需要通過網(wǎng)絡(luò)媒介，向不同服務(wù)對(duì)象發(fā)布信息，拓展灌區(qū)與取用水戶、地方政府、社會(huì)公眾以及行業(yè)主管部門信息溝通的渠道。

2.2.2數(shù)據(jù)流程

項(xiàng)目涉及的數(shù)據(jù)內(nèi)容主要包括灌區(qū)流量監(jiān)測數(shù)據(jù)、輸配水量數(shù)據(jù)、管道壓力及泵站狀態(tài)等工情數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)視數(shù)據(jù)、工程安全監(jiān)測數(shù)據(jù)、BIM建模數(shù)據(jù)、GIS數(shù)據(jù)、農(nóng)戶用水量數(shù)據(jù)、水費(fèi)計(jì)收數(shù)據(jù)等管理數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)。按數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式對(duì)數(shù)據(jù)流程進(jìn)行梳理，包括測站數(shù)據(jù)上報(bào)流程、頁面填報(bào)2類數(shù)據(jù)流程以及軟件系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)流程。

(1)測站數(shù)據(jù)上報(bào)流程

水量監(jiān)測數(shù)據(jù)、管道壓力、工程安全監(jiān)測、泵站運(yùn)行狀態(tài)等監(jiān)測數(shù)據(jù)遵循數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約要求，傳輸至位于調(diào)度中心的數(shù)據(jù)接收平臺(tái)，并存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

視頻監(jiān)視設(shè)備將視頻存儲(chǔ)至本地，定時(shí)上傳圖片至數(shù)據(jù)接收平臺(tái)，并導(dǎo)入本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。用戶可通過業(yè)務(wù)系統(tǒng)瀏覽圖片，或在必要情況下通過數(shù)據(jù)接收平臺(tái)瀏覽現(xiàn)地視頻數(shù)據(jù)，日常不進(jìn)行視頻傳輸。

(2)頁面填報(bào)

從系統(tǒng)外部接收基層水管所的年需水計(jì)劃量及用水申請等信息，采用頁面填報(bào)方式，將數(shù)據(jù)集成至本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。經(jīng)過系統(tǒng)內(nèi)部的需水計(jì)劃、配水方案編制、實(shí)時(shí)調(diào)度監(jiān)測、年用水統(tǒng)計(jì)等業(yè)務(wù)處理，最終輸出灌區(qū)年用水統(tǒng)計(jì)量及實(shí)時(shí)引配水信息等。

灌區(qū)管理局的主管單位可以隨時(shí)查看相關(guān)的實(shí)時(shí)水情數(shù)據(jù)和歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等信息，如圖5所示。

圖5 灌區(qū)信息(數(shù)據(jù))流圖

3 結(jié)論

黃花灘灌區(qū)調(diào)蓄供水工程信息化建設(shè)后，建立可綜合感知系統(tǒng)全面提升灌區(qū)工程的基礎(chǔ)感知能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的量水、安全、視頻監(jiān)控、計(jì)算機(jī)監(jiān)控及電子圍欄系統(tǒng)等的實(shí)時(shí)感知，保證管理人員對(duì)工程全方位、全時(shí)段的掌控。建立通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工程遠(yuǎn)程安全調(diào)控，工程感知體系與灌區(qū)運(yùn)行管理部門、上級(jí)管理部門的網(wǎng)絡(luò)覆蓋與互連互通。建立工程運(yùn)維巡檢、養(yǎng)護(hù)維修系統(tǒng)，規(guī)范化運(yùn)維管理工作流程，使問題可追溯、跟蹤，歷史數(shù)據(jù)可查找，為工程管理建立了數(shù)字化檔案，保障工程運(yùn)行管理安全、可靠提供了工具支撐。信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)可能存在不足，在使用中應(yīng)及時(shí)進(jìn)行優(yōu)化及軟、硬件設(shè)備更新，確保運(yùn)行效率。