古浪县黄花滩灌区信息化建设研究

潘宇宸，许 健，王振映，马国印

(1.甘肃农业大学水利水电工程学院，甘肃 兰州 730070；(2.甘肃水务节水科技发展有限责任公司，甘肃 兰州 730060)

1 研究背景

为落实“全面建成小康社会”，贯彻执行习近平总书记“着力推进扶贫开发，尽快改变贫困地区面貌，坚决打赢脱贫攻坚战”重要指示精神，积极推进“着力发展现代农业，增强农产品供给保障能力，扎实做好“三农”工作”；甘肃省武威市开展了古浪县生态移民暨扶贫开发黄花滩调蓄供水工程[1-2]。黄花滩灌区位于武威市古浪县城东北部黄花滩、西靖2乡交界处，工程区与景电二期古浪灌区及民调渠关系示意图如图1所示。

图1 工程区与景电二期古浪灌区及民调渠关系示意图

信息化工作仅针对古浪县生态移民暨扶贫开发黄花滩调蓄供水工程涉及的4座调蓄水池和1条分干渠。4座调蓄水池总容积790万m3，其中：黄花滩灌区干渠1号蓄水池(1号)总容积220万m3，布置于黄花滩干渠新建段的二泵站出水池东南侧；大靖调蓄水池(2号)总容积300万m3，布置于大靖镇定武高速与省道316线交叉口东北方向约1.5km处，由景电二期南三支渠取水；渠首调蓄水池(3号)总容积120万m3，布置于已建黄花滩干渠暗渠渠首沉砂池南侧，由现状黄花滩干渠取水；绿洲调蓄水池(4号)总容积150万m3，布置于黄花滩灌区已建北分干渠(桩号13+940)北侧约300m处，由现状北分干渠取水。绿洲分干渠从在建1号调蓄水池取水，呈西北走向将黄花滩干渠来水引至拟建4号调蓄水池，供绿洲小镇使用，总长度17.76km。

2 信息化建设方案

在黄花滩灌区现有信息化建设成果的基础上，结合工程信息化建设要求，扩大监测范围，深化业务应用，加强监控平台建设。

2.1 业务内容及流程

项目业务管理业务内容包括：综合监视管理、工程管理、配水计划管理、水量计量管理、水费征收管理、移动应用管理等，如图2所示。

图2 业务流程图

2.1.1综合监视管理

对于黄花滩灌区管理局业务管理人员，在灌区运维管理中，需要通过一张图，可快捷掌握全域工程布置、站点布设、监测感知信息、工程监控状态情况，需要基于灌区综合监视系统，实现对灌区范围内已建、在建、本次新建视频监控系统、量水监测系统、安全监测系统等的集成，实现对灌区蓄水池、管道等工程输配水情况的全局监视与统计分析，同时利用计算机监控系统实现工程的远程控制[3-5]。

2.1.2配水计划管理

在灌区供水过程中，需要基于水量调配计划，合理分配水资源。为支撑管理部门的配水及监控业务需要，需建设完善灌区配水计划管理系统，对在建、新建关键引配水口的引水过程进行现地或远程实时监控，以及对阀门(或泵站)引配水流量进行实时监测。利用支撑模型结合实际用水需求，编制配水计划，通过配水指令进行配水调度，如图3所示。

图3 配水计划业务流程图

2.1.3工程管理

为支撑灌区管理人员及时处理灌区水利工程管理工作，保持与上级主管部门的沟通，实时掌握项目动态，需要对灌区水利工程实现信息化管理。对灌区工程建设信息、进度成本管理信息、工程台账信息、巡检养护信息等实施电子化管理；配合移动智能终端设备，实现工程现场巡检及信息上传；基于安全监测信息对工程实际安全进行分析评价，为工程正常运行提供保障。

2.1.4水量计量管理

为科学计算灌区用水效率，准确核定用水户用水量，需要针对管道阀门关键节点及分水口、蓄水池出入口等部分过水量进行计量统计，测算用水户供用水量，为水量计量等业务提供准确的数据依据[6]。

2.1.5水费征收管理

黄花滩灌区管理局需要对用水户征收水费，为实现、完善水费的在线计收管理，需要维护用水单位、用水户、灌溉面积、灌溉定额、水价等基础信息；对用水户用水量情况进行登记；基于水量量测结果进行水费计算与收缴、水费结算以及统计分析，如图4所示。

图4 收费征收业务流程图

2.1.6移动端管理

对于工程建设管理单位，需要在工程全生命期管理过程中对工程现场取证信息上传、工程巡检信息上传、记录巡检轨迹等，实现移动端业务信息的查看及应用。

2.2 数据内容及流程

2.2.1数据内容

(1)数据信息通信

灌区监测信息的传递离不开安全可靠的通信网络。结合不同站点的通信要求及现场调研情况，选择出各个站点的最优通信方式，确保数据通信可靠、安全，最终形成覆盖整个灌区的广域高效、安全可靠的通信和计算机网络系统[7]。

(2)数据信息交换

数据信息交换是信息资源高效利用的基本要求，必须要在数据信息的可靠性、高效性、可扩展性方面加以保障。

(3)数据信息共享

为支撑甘肃省大中型灌区管理要求，工程联合调控需求，同时避免重复建设，黄花滩灌区供、用水信息应共享至甘肃水投等上级管理部门，实现统一的监控和管理。

(4)数据信息存储

为便于数据信息的管理和维护，按照统一设计、框架集中开发、统一部署、应用按需分别扩展的方式及“实用、可靠、先进、开放”的原则建设灌区综合管理数据中心。

(5)数据信息发布

灌区需要根据不同服务对象，提供不同的信息服务。需要通过网络媒介，向不同服务对象发布信息，拓展灌区与取用水户、地方政府、社会公众以及行业主管部门信息沟通的渠道。

2.2.2数据流程

项目涉及的数据内容主要包括灌区流量监测数据、输配水量数据、管道压力及泵站状态等工情数据、视频监视数据、工程安全监测数据、BIM建模数据、GIS数据、农户用水量数据、水费计收数据等管理数据和成果数据。按数据来源和数据存储方式对数据流程进行梳理，包括测站数据上报流程、页面填报2类数据流程以及软件系统内部数据流程。

(1)测站数据上报流程

水量监测数据、管道压力、工程安全监测、泵站运行状态等监测数据遵循数据传输规约要求，传输至位于调度中心的数据接收平台，并存入系统数据库。

视频监视设备将视频存储至本地，定时上传图片至数据接收平台，并导入本系统数据库。用户可通过业务系统浏览图片，或在必要情况下通过数据接收平台浏览现地视频数据，日常不进行视频传输。

(2)页面填报

从系统外部接收基层水管所的年需水计划量及用水申请等信息，采用页面填报方式，将数据集成至本系统数据库。经过系统内部的需水计划、配水方案编制、实时调度监测、年用水统计等业务处理，最终输出灌区年用水统计量及实时引配水信息等。

灌区管理局的主管单位可以随时查看相关的实时水情数据和历史统计数据等信息，如图5所示。

图5 灌区信息(数据)流图

3 结论

黄花滩灌区调蓄供水工程信息化建设后，建立可综合感知系统全面提升灌区工程的基础感知能力，实现对工程的量水、安全、视频监控、计算机监控及电子围栏系统等的实时感知，保证管理人员对工程全方位、全时段的掌控。建立通信网络系统，实现工程远程安全调控，工程感知体系与灌区运行管理部门、上级管理部门的网络覆盖与互连互通。建立工程运维巡检、养护维修系统，规范化运维管理工作流程，使问题可追溯、跟踪，历史数据可查找，为工程管理建立了数字化档案，保障工程运行管理安全、可靠提供了工具支撑。信息化系统设计可能存在不足，在使用中应及时进行优化及软、硬件设备更新，确保运行效率。