颍上县润河站灌区信息化平台建设实践

梁树敏

（颍上县机电排灌所，安徽 阜阳 236200）

0 引言

水利部和财政部联合发布了《全国中型灌区续建配套与节水改造实施方案（2021—2022 年）》，明确提出建设一批“节水高效、设施完善、管理科学、生态良好”的现代化灌区[1]。灌区信息化建设是实施方案中的主要任务之一，信息化是灌区现代化管理的基础，是灌区可持续发展的必然要求[2]，可有效提升灌区管理水平。目前灌区信息化建设存在信息采集手段落后、资源难以共享、重硬件轻软件、水费收缴无依据、系统综合集成能力差、现场管理人员不足等问题[3]。本文以润河站灌区为对象介绍信息化建设实践。

润河站中型灌区位于安徽省阜阳市颍上县，灌溉范围主要包括润河、关屯、半岗3 个乡镇14 个行政村，设计灌溉面积8 万亩。润河站灌区属于提水灌区，以淮河作为主要灌溉水源，通过总干渠、南干渠、东干渠及北干渠进行灌溉。

1 信息化建设现状

润河站灌区信息化建设主要存在以下几个问题：一是目前量测水监测设备、视频监控设备不完善，量测水监测设备配置不足，且部分设备损坏，无法支撑用水水量监测及水费收缴，现有视频监控系统布设数量不足，无法直观监控重点渠道及闸泵站现场和周围情况；二是重要闸站通过人工控制启闭电机供电，实现闸门启闭和控制闸门升降，但无法实现闸门远程控制，以实现少人值守的目的。三是缺少GIS 一张图、配水调度、水费管理、闸门控制、移动APP 等系统，并且缺少统一管理平台，集成现有视频监控数据、测量水监测数据、闸泵运行数据等，未实现与润河站灌区内部及外部系统的共享交换与融合。

2 建设思路

本项目根据现代化灌区建设要求，结合润河站灌区信息化现状，基于物联网、大数据、自动控制、地理信息系统等先进技术，采用松耦合体系结构，构建B/S 架构，完善灌区监控体系、构建智能业务应用，并与润河站灌区已建系统及外部系统进行集成，实现灌区内部及外部系统共享融合，实现灌区监控自动化、应用智能化的一体化管控平台。为灌区水量计量及收费、配水调度、工程运行等业务管理提供高效、可靠的管理手段，提升灌区的管理水平，为实现灌区现代化管理提供可靠支撑。

3 总体框架

本项目总体框架涉及六层两大体系，六层分别为采集层、基础设施层、数据层、支撑层、应用层、交互层，两大体系分别为标准规范体系、信息安全体系。项目采用松耦合体系、构建B/S 架构。

3.1 采集层

信息采集系统包括量测水监测系统、视频监控系统、闸门控制系统，自动采集监测数据，并通过数据共享其他部门数据，获取水文、气象等相关数据。

3.2 基础设施

利用网络传输设施，包括专网和公网，通过有线、无线方式进行数据传输，机房设备为软硬件提供运行环境支撑，机房设备包括服务器、交换机、防火墙等。

3.3 数据层

数据层依据相关标准规范，结合数据库设计原则进行数据库结构设计，构建综合数据库和共享数据库。其中，综合数据库包括监测数据、基础信息数据、空间数据、业务管理数据与多媒体数据等，共享交换数据库用于存储共享交换数据，包括水文、气象、环保等其他部门数据。

3.4 支撑层

支撑层为应用系统提供组件支撑，包括web 应用服务器组件、流程组件、消息组件、监控组件、交互组件、GIS 等组件。

3.5 应用层

应用系统依托各类数据资源及支撑组件，按业务管理需求提供各类应用，建设信息化管理系统软件与移动APP。

3.6 交互层

主要包括颍上县润河站灌区管理软件平台的PC端与移动APP。

4 功能架构

润河站灌区管理软件平台包括信息化管理系统PC 端和移动APP。信息管理系统PC 端开发功能包括信息采集处理、灌区管理GIS 一张图、配水调度管理、水费管理、闸门控制、系统授权管理。移动APP 开发功能包括灌区概况、流量观测上报、配水指令、用水登记、水费移动征收和电子地图。

5 主要建设内容

5.1 灌区监测

在总干渠、南干渠、东干渠、北干渠、支渠、排灌站、分水闸等设置流量监测设备，根据不同场景设置电磁式明渠流量计、插入式电磁流量计、非满管电磁流量计，并配备太阳能电池板、电源防雷器等设备，通过RTU 终端实现数据实时采集与远程传输。

5.2 视频监控

在总干渠、南干渠、东干渠、北干渠、支渠、排灌站、分水闸等位置上设置视频监控站点，实现对现场及周围进行实时监控，实现视频监视与视频控制，设备故障时自动报警，管理人员及现场值班人员根据监控现场情况做出相应的处理。

5.3 闸门控制

闸门自动化控制设置现地控制、水管所调度、总控中心，现地控制站在控制柜上显示设备运行状态，实现闸门进行控制，并将闸门运行信息和控制信息上传至上位机；水管所调度站通过组态软件采集现地闸门运行、水位、流量及控制信息并根据调度指令实现闸门开度调节；总控中心实现对闸门运行状态、过闸流量、渠道水位进行监控，可根据权限预设，获得远控权限，实现对闸门进行远程控制。提供现地手动控制、现地自动控制、远程控制三种操作方式。通过现地开关设置自动控制与远程控制。

5.4 灌区管理软件平台

（1）信息化管理系统PC 端

对接量测水系统、视频监控系统、闸门控制系统、泵站控制系统，实现对水量监测信息、闸门运行、泵站运行、视频信息的采集、处理和展示，设定预警条件，当数据出现异常时，通过短信、声音、弹窗等多种方式提供相关人员进行处理。

基于地图实现灌区基本信息和调水方向、调水范围、各调水节点动态数据的查询、统计，按时间、用户进行水量计算、水量统计、水费计收等。

根据来水情况、引水能力、水库蓄水情况和各用水单位上报的需水计划制定配水计划，支持需水计划的上报、审核，配水计划的维护与查询；灌区调度管理人员完成调度指令编辑、调整，经审核后下发到下级单位，下级单位接收指令，执行调度指令并进行反馈，调度过程中实时监控水位、流量、闸泵运行、视频数据，可根据输配水节点的监测数据对输配水情况进行预测和分析；对各水管站单位时间用水量情况进行统计分析。

将配水调令通过计算转化操作指令，根据计算结果调整闸门开度，远程开闭闸门、切换工作模式，并实现水位、流量、闸门开度和闸门状态的监控、统计。

实现对灌区用水单位、用水户信息进行维护和管理；分用水单位和用水户灌溉面积进行维护和查询；实现按亩水价管理；对用水单位及用水户应收水费进行计算，对水费收取情况进行统计。

（2）移动APP

开发移动APP，主要实现灌区概况信息展示，提供灌区实时、历史流量数据统计、查询，提供补录测点历史数据；实现调度管理人员配水指令的编辑下发，下级单位接收、执行调度指令；实现用水单位和用水户用水情况登记，提供用水单位和用水户水费收缴、水费预收、水费查询；基于地图实现灌区内监测站点基础信息、水位、流量、闸泵站运行信息、视频信息查询，使灌区管理人员和现场人员工作更加便捷和高效。

6 结论

润河站结合灌区自身信息化现状，主要建设灌区监测系统、视频监控系统、闸门控制系统、灌区管理软件平台等，实现灌区内部及灌区外部数据共享融合，实现灌区监控自动化、应用智能化，提升灌区管理水平，充分发挥灌区工程效益，为灌区业务管理和现代化建设提供可靠支撑■