小开河引黄灌区信息化建设探讨

王 华

（山东省滨州市水利勘测设计研究院 256600）

1 灌区概况

小开河引黄灌区始建于1993年，位于山东省北部、黄河下游左岸，纵贯山东省滨州市中部，是山东省大型引黄灌区之一。灌区控制区域包括滨州市的滨城区、惠民县、阳信县、沾化县、无棣县5个县（区），共有18个乡镇，667个自然村，设计灌溉面积7.33万hm2。该灌区主要建筑物为引黄闸1座、输沙渠51.3km、沉沙池4.2km、输水渠33.8km、以及31条支渠，147座渠系配套建筑物和部分田间配套工程。

2 灌区信息化建设的必要性

1998年，小开河引黄灌区投入运行以来，灌区各管理所一直采用测流流速仪进行量测水工作，该测流方法不仅误差大，而且职工劳动强度大，为提高灌区现代化管理水平，2003年对灌区进行自动化测水系统建设，目前已完成中控室、渠首站、里则站、孙集站、大寨河站、清波河站等5个站点及1个中心站的建设项目。

灌区管理信息化建设是按照测水自动化、传输无线化、监控现代化、闸门远控化、操作界面化、信息共享化、向数字化灌区迈进的原则，逐步建立一个以信息采集系统为基础、以高速安全可靠的计算机网络为手段、以3S技术和决策支持系统为核心的自动化控制及信息化管理系统，最终实现灌区灌溉管理、工程管理、决策管理的信息化建设目标。

随着大型灌区续建配套与节水改造工程的实施和国家对大型灌区投资力度的加大，实施灌区信息化建设，必将有力推动灌区向节水型、效益型和持续型发展，可大大提升灌区经营管理的效率和效能。

3 灌区管理信息化系统组成

灌区管理信息化建设主要由信息采集系统、通信及计算机网络系统、综合数据库及数据库管理系统、闸门自动控制系统和办公自动化系统5部分组成。

3.1 信息采集系统

采用超声波多普勒测流设备H—ADCP，对干渠渠道引水流量、水位、水情进行实时在线监测和采集，形成记录，并由无线传输至管理局的中控室，通过数据采集和存储，实时计算并显示流速、水位、流量等数据，实现对各支渠的自动化监测。

3.2 通信及计算机网络系统

将信息采集系统采集到的信息及时传输到主站，同时管理中心下达调度命令；另外，通过建设联系主站与各子站之间的数据传输系统及网络连接，方便数据和图像的传输，实现办公自动化，提高办公效率和管理水平。

3.3 综合数据库及数据库管理系统

建立包括实时水情、历史水情、灌区基本信息、渠系、灌溉制度、需配水方案、图像等的综合数据库系统，为灌区信息管理、用水决策和办公自动化系统提供数据支持；同时，建立综合数据库管理系统，实现灵活的数据定义、输入、查询和统计分析功能。

3.4 闸门自动控制系统

在干渠节制闸和支渠进水闸上，安装闸门自动控制系统，对闸门实行自动控制，以实现闸门快速、及时、准确的启闭，提高系统运行的可靠程度，并进行流量监测，实现科学管理。

3.5 办公自动化系统

建立以单位办公业务信息交流、共享为基础的办公自动化系统。

4 灌区管理信息化建设工程内容

小开河灌区信息化建设工程内容主要包括以下7个方面：网络系统、视频监控系统、视频会议系统、缆道测流系统、水位自动监测系统、闸门远控系统、信息共享和办公自动化系统。

4.1 网络系统

网络系统是小开河灌区信息化建设的基础，因此，应对分布在55km小开河灌区干渠上的45个监控点、5个缆道测流点和7个水位监测点进行统一布置，为实现视频、水情数据及信息的高质量和稳定传输，采用光缆作为载体进行连接，再通过互联网宽带将数据和信息传输至管理局。

沿渠道铺设55km单模16芯光缆，各个站点安装光端机将监控视频信号和测流、水位、水情等电讯号转换为光信号，传输至5个管理所，再通过宽带网络将信息传输到管理局。沿渠架设高压电路15km，对部分偏远地段站点的信息化建设提供网络和电力。

4.2 视频监控系统

以光缆网络为基础，建设渡槽、闸门等45个重要设施的远程视频监视系统。实现管理所、管理局分别对远程视频进行监控，可对工程现场出现人为破坏及视频设备出现故障实现自动报警，各站点通过语音广播系统，达到水法宣传和远程警告的目的。

该系统主要由前端视频监控系统、传输系统、监控中心组成。

4.2.1 前端视频监控系统

前端视频监控系统主要由前端设备监控摄像机和光端机、云台、红外灯、防护罩等组成。根据监控实际状况，在监控现场立杆上配置视恒速云台，它由红外灯，防护罩和高清低照度红外机器组成，保证夜视效果，防雨防风，达到全天候对灌区工程的监控目标。

4.2.2 传输系统

数据传输载体为光纤。将光端机先接入到每个前端点所属的分站点上，每个分站点通过租用入市光纤通过光纤收发器将图像传送管理局，在内部网络上任何授权用户均能对图像进行浏览和控制，并可随时察看录像资料以及告警事件。在任何地区也可通过互联网访问监控系统的图像和信息。

4.2.3 监控中心

根据现场情况,在监控中心和每个分站点各配备一台16路硬盘录像机，在中心配备一套13孔电视墙、4台存储管理硬盘录像机以及矩阵和操作键盘。图像存储服务器负责对所有视频监控点的图像进行存储，图像浏览服务器负责图像的浏览显示、控制等。

4.3 视频会议系统

远程视频会议系统，可以实现管理处机关和5个基层单位之间的远程视频会议及相互交流。

4.4 缆道测流系统

里则、孙集、205管理所、白杨河和清波河5个重要测点的缆道测流系统，采用水利部南京水利水文自动化研究所研制的EKL—3型全自动水文缆道测流装置，该装置主要由水文绞车交流变频无级调速控制、缆道测距定位仪、无线测流和计算机系统等部分组成,通过计算机对缆道进行全自动、半自动、手动测流控制，自动给出断面流量报表和断面流速分布图，通过网络传输到管理局中心站，实现自动测报和信息共享。

4.5 水位自动监测系统

水位自动监测系统主要实现闸前、渠首、里则、孙集、205管理所、杨河及清波河7个重要测点的水位监测，每个测点按照设定的时间将水位自动传输至管理局，分段传输至管理所，并自动记录成数据库文件，为将来的合理调度和科研课题提供第一手资料。

由于小开河灌区为引黄灌区，泥沙淤积，不适合采用压力式，而且灌区有近2/3时间不引水，也不适合采用浮筒式水位计，计划采用超声波水位计。利用超声波水位计对水位实施24小时在线监测，并通过网络实时将数据传输至小开河灌区管理局。

4.6 闸门远控系统

10个闸门远控系统，随时将闸门状态传输至管理局，并形成数据库文件，实现管理局和管理所能分别对闸门进行远控操作和视频监控。

4.7 信息共享和办公自动化系统

利用信息化建立的宽带网络，编制和建立小开河灌区信息管理、用水决策、办公自动化系统和工程管理、运行资料的电子归档和查询系统，实现实时查看工程运行情况、引水情况，为工程运行管理提供信息化保障。

5 结语

小开河灌区信息化建设实施方案结合灌区实际，立足于高起点，充分利用现代信息技术，深入开发和广泛利用灌区的信息资源，大大提高了信息采集的准确性以及传输的时效性，不仅降低了灌区管理成本，提高了管理效率，促使灌区良性运行，而且可为灌区管理提供科学决策依据，实现灌区管理现代化。■