信息化管理在鸭河口灌区的应用

□卢玉明 □江 立

(南阳市鸭河口灌区管理局)

一、灌区基本情况

鸭河口灌区兴建于1966年，是河南省最大的水库自流灌区，也是全国十大灌区之一，效益涉及南阳市的宛城、新野、唐河、方城、社旗5县（区）33个乡镇 (办事处)，灌区总面积2400km2，总耕地16.10万hm2，总人口148.37万人。灌区设计灌溉面积15.87万hm2，现有有效灌溉面积8.84万hm2，实际浇地能力已达10.67万hm2。

二、灌区实行信息化管理的重要性和必要性

“水利信息化是水利现代化的基础和重要标志，必须把水利信息化作为一项战略性任务，抓紧抓好。通过一系列应用系统的建设，提高信息采集、传输的时效性和自动化水平，为实现水资源的优化配置提供手段，为防汛抗旱决策提供依据，为水利更好地服务于经济社会发展创造条件。”灌区信息化作为水利信息化的重要组成部分，已经得到了政府各级领导的重视。通过积极稳妥地推动大型灌区信息化建设，提高灌区的管理水平，确保灌区工程安全运行，实现水资源优化配置，提高用水效率，保障灌区可持续发展。

灌区要实现由传统水利向现代水利和可持续发展水利的历史性跨越，必须有水利信息化提供重要的技术支撑保证。所以信息化是实现水资源统一管理、水资源优化配置、提高水资源利用率和利用效率的基础和前提。水资源实时监控管理系统、计算机网络系统、智能决策支持系统是信息化建设的重要内容。

鸭河口灌区由于供水调度测量点多、地域分布广、地理位置分散，采用常规的人工方式来测报数据已不能满足水利工程的运行和管理需要。为了适应社会的发展，合理利用水资源，结合灌区管理体制改革，建设灌区现代化管理系统十分必要，灌区信息化管理系统正是由此而生。

三、灌区实行信息化管理的目标

灌区信息化建设的总体目标是：运用先进的数据采集、传输和处理手段，初步建立起一个覆盖整个灌区及其相关地区，以信息采集系统为基础、通信传输系统为保障、计算机网络系统为依托、决策支持系统为核心的，能提高灌区管理水平、促进灌区技术优化和提高用水效率的水利管理信息系统，为灌区水资源的优化配置、合理利用和环境保护提供调度运行决策支持。要求系统总体上处于国内领先技术水平，部分达到国际先进水平并具有良好的可扩展性。

四、灌区建设信息化管理系统的原则

为了能够使系统工程的建设投资少、见效快，既先进实用、又具有前瞻性，其基础设施建设和软件工程开发须遵循以下原则：

（一）整体设计与分期实施相统一

灌区信息化系统建设涉及灌区范围内的各行各业和各个部门，所面临的问题众多，任务十分繁重。因此，必须进行系统分析，统筹规划，全面设计，做到一次规划，分期实施，分级管理。

（二）新建扩建与改造完善相结合

充分利用灌区已建各类自动化监测系统的软、硬件条件，并加以改造和完善补充，使其融入灌区信息化管理系统。

（三）先进性和实用性相兼顾

充分考虑灌区的自然条件和社会经济发展水平，结合灌区水资源系统的现状，从灌溉水资源优化配置的实际需要出发，采用成熟的技术和方法，力求在技术上具有先进性，又要保证其实用性。做到高标准建设、高科技投入、高水平管理、高效益产出。

（四）兼容性和可扩展性相协调

灌区信息化建设是一项多学科交叉、覆盖范围广泛、技术复杂的系统工程，所以系统各部分的设计在遵守各自相关的行业标准和规范的同时，要做到与其它系统的相互兼容，协调或统一有关标准未能涵盖的结构及接口要求，保证系统具有良好的开放性和可扩充性。

（五）信息系统安全作为重点

充分利用先进加密解密技术对系统中的重要数据进行加密处理，对重要数据定期备份，确保灌区综合管理系统数据的安全，并利用操作日志记录对灌区综合管理系统的全部操作，提供强大的信息系统审计功能。

（六）软件设计的总原则

采用模块化设计、程序代码与数据分离、一致性、安全性、实用性。

本系统利用先进的软件平台，并与现有的灌区管理等系统相结合，使灌区管理实现智能化、标准化，从而满足各级管理人员和工程技术人员的信息需求。

每个子系统均采用标准的模块化设计，各模块可以灵活搭配，用户可以根据自身业务需求进行增减订制，具有良好的伸缩性。

（七）信息化建设系统的特点

1.代表性。根据规划，本期重点工程主要选取鸭河口灌区白桐干渠的渠首和重要的节制闸、进水闸等具有代表性的站点，搭建起网络骨架，以此作为试点，为今后的系统扩容提供充分的技术条件和保障。

2.先进性。系统建设要立足现状，兼顾长远，以适应新技术的发展和灌区现代化管理的发展需要。

3.开放性。设计充分考虑结构化、模块化、标准化的要求，做到标准统一，连接畅通，使系统既有完整性，又有灵活性，以利于最终实现有效能和今后系统扩展的需要。

4.安全性。从软硬件两方面考虑系统的安全性，保证在网络上进行正常的合乎规范的操作，并根据不同的用户、不同的权限共享网络上的信息资源，防止人为的破坏行为和病毒侵害发生。

5.可靠性。在系统总体结构设计和系统设备选择上要充分考虑到系统的可靠性。并注意标准化建设，减少设备品种，便于系统维护。

6.经济性。在通信线路和遥测站点的选择上，既考虑灌区管理的重要性，又要尽可能地兼顾沿线国家公网和水利部门的专用接入网，避免重复建设，以节省投资，便于维护管理和提高线路利用率。

7.效能性。建立信息化管理系统主要是解决用水矛盾的需要。信息化管理系统的建立运行，可以为合理分配灌区水量提供科学的依据和支持，提高用水调度水平，提高现有灌溉保证率，提高综合管理水平，保证节水措施的实施，在提高城市供水量和农作物产量的同时，增加灌区的经济收入。

五、灌区信息化管理系统的建设内容

（一）通讯方式

根据灌区工程实际地理情况，综合考虑信息传输的实效性和可靠性，以及项目建设投资、系统运行成本，计划采用光纤、GSM、PSTN混合组网的方式。

有视频信息传输要求的监测点传输量较大，而且公网的光纤线路已经铺设到了乡镇一级，需要新建的光纤里程不大，采用光纤设备组网传输。

（二）水闸自动控制系统

水闸自动控制系统是一个可进行中央数据采集、监视和控制的，集数字化、分布式数据采集，分层数据传输，多种显示方式等功能于一身的SCADA(数据采集、监视及控制)系统，使得闸门启闭过程更加简捷、方便、灵活、可靠，功能更强大。从而达到使用最小的机电设备与能耗，最合理地排放，系统具有统计查询、优化调度功能，充分发挥计算机智能SCADA系统对闸门运载能力的最佳效果。

整个监控系统由鸭河口灌区调度管理中心和3个水闸管理部门监控站(可扩展)以及启闭机房控制站(可扩展)组成。总局调度管理中心和3个水闸监控站之间，通过2M专用数据通道实现信息传递，水闸监控站和启闭机房控制站采用光纤工业以太网通讯。

水闸前后各设置1套上下游水位统计设备，信号送入PLC控制器参与控制。闸门位置检测用恒力开度仪和绝对值编码器。恒力开度仪可测0～15000mm的位置，配合绝对值编码器，测量分辨率可达0.05mm/步。绝对值编码器为每一个轴的位置提供一个独一无二的编码数字值，特别是在定位控制中，绝对值编码器减轻了控制设备的计算任务，省去了昂贵的复杂的输入装置，当被控设备重新送电或故障后再恢复控制时，不需回到初始位置参考点，可直接利用当前的位置值。绝对值编码器集成Device Net接口，支持所有Device Net功能。

每个水闸监控站配置1套水闸监控计算机，实时监视现场运行情况，通过2M专用通信方式与总局管理调度中心通讯，传递数据信息和视频信息，接收调度指令。水闸监控计算机通过以太网与启闭机房控制器连接，采集数据，综合计算，发布控制指令，负责整个系统的运行和维护，将控制程序加载到过程控制站，远程诊断现场控制器及模块组建的运行状态，自动更新系统配置，在线编程；负责设备运行的状态监控、操作、显示、报警、生产信息处理、打印、系统起停命令发送、回路调节、设定值给定、硬件诊测、网络数据交换等，同时具有数据管理功能。

六、灌区建设与信息化管理初见成效

近年来，鸭河口灌区通过建设与信息化管理，已初步取得了以下成效。

一是完成了部分主要地点的水文、水质、引水、地下水、生态、墒情等各类水量调度信息的收集、处理和存储。

二是充分利用所建成网络或公网，提供水情、水质、引水信息，以及与水量有关的特征资料和其它信息。如：调度中心的工作人员在办公室打开电脑就能看到白桐干渠大占头、下王庄、姜营、连阴庄的水情、水位、过闸流量等信息。

三是提高了灌区总调中心业务处理、综合监控的水平和工作效率，满足了水量实时调度的需要。全灌区在总干渠上直接开口引水的渠道有102条、局调度中心直接调度的口门有120多个，每天把各个口门的水量信息从各管理所送到调度值班室进行汇总就要用2～3h，抄账汇总需要2～4h左右，再加上调整当天的水量调度计划，每日每次调整1次水位一共要打上近4h的电话，水账要有专人计算，每天要2人同时值班，到防汛、抗旱高峰期电话量更多。实行信息化管理后，调度室由原先的5人减少到3人，虽然工作量加大，但当日的水量当日上午就能很快计算出来，为灌区水量调度决策会商和指挥等提供迅速的支持，使调度指令能迅速准确地上传下达。

四是提高了工程管理部门对工程信息的管理水平和对工程进度的控制水平，完成对各类工程数据的电子化、自动化管理与查询。现在各科室都配备了计算机，办公实现自动化，解决了繁重的文档编辑打印工作量。原来各科室的材料，领导审阅需要抄写修改2～3次，不仅费时，也费纸张。现在只要草稿拟出后发到各个有关领导的邮箱，领导审阅批改后，回复到起草单位的邮箱，经办人汇总意见后，只用发送到办公室主任的邮箱，主任修改后即可文印。鸭河口灌区通过信息化的实施，不仅节约了办公经费，而且大大提高了办公效率。