云端灌区信息化管理系统的开发及应用

刘韶华，王正兴，毕华军

（1.东营市水利灌溉管理处，山东 东营 257000；2.山东省水利科学研究院，山东 济南 250014）

灌区信息化是提升灌区管理服务水平的和降低运行成本的有效手段，本文基于云端灌区信息化管理系统设计研发，讨论其中的关键技术，并举例说明云端灌区信息化管理系统应用场景及效果。

1 设计方案

1.1 系统设计思想

云端灌区信息化管理系统的主要设计思想是管理人员能够通过浏览器或手机App 访问本系统，并及时、便捷、快速、准确地了解各个测站的详细信息。系统基本信息包括水位采集、流速流量、闸门控制、雨情、墒情等主要信息，结合目前灌区由桩号、配水点、渠段、水管所等基层灌溉管理机构上报流程，利用计算机和互联网技术，开发灌区精准制定系统及视频监控系统，为灌区水资源的管理、灌区防汛抗旱，节水灌溉、农业生产等方面的正确决策提供科学依据。

1.2 系统设计方案

建立实现灌区业务综合管理服务的云服务中心，主要由综合信息管理系统、智能灌溉管理系统、水费征收管理系统、灾害预警系统组成。综合信息管理系统主要针对灌区各类信息的管理和查询功能，包括灌区基本信息管理、组织机构管理、实时监测信息管理、文档资料管理等。智能灌溉管理系统的目标是无人或少人控制，达到自动调水、节水的目的。水费征收管理系统，用水户可以对自己的用水信息以及缴费信息进行及时查询，推进灌区阳光水务。灾害预警系统是抵御自然灾害的重要非工程性措施，灾害预警系统体现监测、通信及预警一体化。

2 系统关键技术实现

2.1 技术路线

搭建基于灌区基本信息的感知层，充分发挥已建设和即将建设的自动监测站的作用，包括传感器、水位和水量采集设备、摄像头等，实现灌区水资源监测的全面物联；建立对资源等各方面的在线监测系统，通过无线传输实现对水位、水量、视频等的在线自动监测和数据传输，还包括水泵、闸门等控制设备；在云计算管理平台，对自动监测数据进行分析计算，提高管理单位对水资源的监控管理能力。

搭建基于云计算环境的灌区信息管理系统，计算资源和存储设施都交由云计算服务提供商负责，利用“阿里云”平台实现云平计算台的部署。云计算平台的实现，创建测站监测、视频监视、水情预警、水资源调配、供水管理、设备管理、运营维护、文件管理系统。

2.2 系统工作页面

该管理软件采用数据可视化和GIS 地理信息系统开发，由服务器端、客户端和移动端三部分组成。服务器端可实现数据采集、整理、数据库、系统管理等功能。客户端实现数据呈现、报表、人机交互等功能。用户可在台式机或笔记本上通过网络访问授权范围内的数据查询、数据录入、远程控制等功能。掌上灌区是灌区管理人员移动办公、智能办公的APP，主要功能有灌区监测点的日常数据展示、数据分析、生成数据报表、视频监视、设备远程控制、灌区日常工作巡检等。登录系统后，主页面主要有四个模块：可视数据、地理信息、综合功能及文件管理。

1）可视数据。展示的内容分别为灌区概况、渠首水情、水情预警、地图概览、视频监视、用水管理、取水工程水情。

灌区概况包含灌区名称、单位名称、设计灌溉面积、有效灌溉面积、灌溉方式、供水类型、职工人数、上级主管单位等信息。

渠首水情用于展示当天24 h 渠首位置的水位和瞬时流量的折线图，折线图左侧纵坐标是水位，右侧纵坐标是瞬时流量。

水情预警用于展示当前水位测站的预警，折线图是分别有当前水位值、预警水位值、告警水位值。

地图概览用于展示当前灌区地理位置和各个测站标点。

视频监视泵站、闸门情况、以及各个监视点的当前情况。

2）地理信息。可视化运维管理界面，界面出现桩号及测站位置，点击就可以很直观地了解监测信息。

3）综合功能。主要包含组织机构、水源管理、测站监测、水情预警、水资源调配、供水管理、水情整编、设备管理和运营维护功能。

组织机构包括管理站管理和人员信息，可以清楚直观的看到各类信息。管理站管理是灌区内的各个管理站信息，展示的内容有序号、名称、图片、地址、详细地址、管理范围、更新时间等。人员信息是灌区内的各个管理站的人员信息，展示的内容有序号、名称、头像、职称、办公电话、手机号、管理站、更新时间等。

水源管理包括基础信息展示水源地的名称、饮水类型、管辖单位、地址、资源依靠、引水流量、年设计供水量、资料记载和部分现场图片等内容。

测站监测包括测站基础信息、测站详情、率定记录及视频监视。

水情预警包括预警记录页面，展示的内容包含测站名称、当前测量值、警告值、预警级别、通知人、通知电话、通知状态、更新时间。预警记录是当水位超过设定的预警或告警值时生成的记录，服务器每5 min 会判断一次。

4）文件管理。灌区内所有的上传文件，包含图片、视频、文档等。

2.3 系统创新点

相对于传统的用户自己搭建机房平台，本系统的云计算平台利用“阿里云”实现，应用程序可以轻松地被布署到“阿里云”上，后台服务框架和存储过程完全由“阿里云”负责，布署的应用程序可以享受“阿里云”的带宽、可靠性、存储空间以及数据吞吐量等性能和资源，节省了传统的机房搭建费用，实现资源的有效利用；并且用户通过PC、手机或者平板电脑等Web 方式登陆本系统，系统通过丰富的报表、多维分析方法对实时监测数据和历史数据进行分析。

3 结 语

目前，东营市已建成曹店灌区信息化管理平台，实现了对灌区水位、流量、流速等重要指标的监控，以及灌区干渠、泵站、闸门等灌区工程的相关数据，以折线图、柱状图等形式进行直观的展示，实现远程实时监测、视频监视和多级预警等功能。

基于云计算环境的灌区信息化管理系统，通过建立现代化、一体化的信息系统，利用科技手段和先进的管理模式，科学制定水资源合理配置，优化调度方案，为灌区水资源的管理、灌区防汛抗旱，节水灌溉、农业生产等方面的正确决策提供科学依据。云端灌区信息化可以实现人工与自动化相结合的方式，节省了人力成本，提高了灌区各项工作的效率，能够实时了解灌区水情信息，有效提高灌区信息管理的现代化水平，具有极大的推广应用价值。