薛彥宏 ，張宇恒 ，徐 忠

（1.山東齊盛機(jī)電工程有限公司，山東 濟(jì)南 250109；2.南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250109）

《水利信息化發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出，要全面提升水利信息化水平，推動(dòng)“數(shù)字水利”向“智慧水利”轉(zhuǎn)變，要求水利信息化必須結(jié)合網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略、“互聯(lián)網(wǎng)+”、信息大數(shù)據(jù)等統(tǒng)籌規(guī)劃。灌區(qū)信息化不僅為防汛搶險(xiǎn)提供了決策的基礎(chǔ)，也達(dá)到了科學(xué)灌溉決策、輸配水優(yōu)化調(diào)配、合理有效灌溉的目的，使區(qū)域有限的水資源得到有效利用，為水利信息化建設(shè)做出極大貢獻(xiàn)。

1 灌區(qū)信息化建設(shè)內(nèi)容

灌區(qū)信息化建設(shè)的內(nèi)容應(yīng)包括：灌溉管理和灌區(qū)防汛。以數(shù)據(jù)為中心的平臺(tái)化互聯(lián)網(wǎng)+的灌區(qū)信息化系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、傳輸、存儲(chǔ)、查詢、分析，基于信息的決策、控制和實(shí)施。管理服務(wù)層能夠借助云計(jì)算、霧計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘以及大數(shù)據(jù)等智能運(yùn)算處理平臺(tái)來處理信息和輔助決策。

1.1 站點(diǎn)組成

灌區(qū)明渠流量監(jiān)測(cè)站主要由明渠流速儀、電子水尺、雨量計(jì)、視頻監(jiān)控、智能遙測(cè)終端、電源以及儀器安裝基礎(chǔ)、支架、防雷接地及線路敷設(shè)等內(nèi)容組成。流速測(cè)量采用時(shí)差式超聲波測(cè)量原理，即超聲波在液體流動(dòng)方向和相反方向的傳播而引起的速度差。在測(cè)流斷面分布多層流速測(cè)量層（多聲道）測(cè)量水中的平均流速，并通過壓力式水位計(jì)或超聲水位計(jì)或雷達(dá)式水位計(jì)測(cè)量水位，上位機(jī)通過水位計(jì)算過水?dāng)嗝婷娣e，并根據(jù)水力學(xué)模型計(jì)算出斷面過水流量。1.2通信

監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的傳感器（流速儀、水位計(jì)）與RTU遙測(cè)終端的接口及數(shù)據(jù)通信協(xié)議、自動(dòng)監(jiān)測(cè)站與省中心平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議要嚴(yán)格按照《水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通信規(guī)約》SL651-2014執(zhí)行，同時(shí)需要與原系統(tǒng)平臺(tái)無縫對(duì)接。支持遠(yuǎn)程/就地設(shè)置RTU各項(xiàng)參數(shù)，包括數(shù)據(jù)傳輸體制、數(shù)據(jù)報(bào)送頻次、IP地址等；支持定時(shí)定量自報(bào)、加報(bào)，實(shí)時(shí)召測(cè)等多種數(shù)據(jù)上報(bào)功能；支持與管理平臺(tái)雙向通信以及遠(yuǎn)程診斷、設(shè)置和維護(hù)等功能；具備固態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，支持本地和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)提取功能。

1.3 供電方案

自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)供電設(shè)計(jì)的原則是“連續(xù)陰雨天工作時(shí)間須不少于30d”。采用太陽能供電方式，電源模塊需有可靠的防雷設(shè)計(jì)，監(jiān)測(cè)站電池容量配置綜合考慮各種設(shè)備的功耗及其當(dāng)?shù)貧夂驐l件等因素，供電系統(tǒng)的電池電壓情況定期通過RTU報(bào)送到中心站，以用于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息監(jiān)控。

1.4 軟件設(shè)計(jì)

基于現(xiàn)代化信號(hào)采集，結(jié)合云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、GIS等先進(jìn)技術(shù)，通過WEB信息管理平臺(tái)，移動(dòng)手機(jī)APP平臺(tái)等各種服務(wù)手段。將各個(gè)站點(diǎn)、流量、水位等信號(hào)采集、傳送到云服務(wù)器，調(diào)度人員通過對(duì)數(shù)據(jù)的判讀可監(jiān)控運(yùn)行情況，并指導(dǎo)防汛、灌溉，軟件采用BS結(jié)構(gòu)，管理者可在任何地點(diǎn)上網(wǎng)登錄查詢及操控。

1）灌溉管理系統(tǒng)。灌溉管理系統(tǒng)包括分實(shí)時(shí)水情監(jiān)測(cè)、歷史數(shù)據(jù)對(duì)比、用水報(bào)表統(tǒng)計(jì)及建模分析決策，為灌溉、防汛提供數(shù)據(jù)支持，對(duì)水閘進(jìn)行監(jiān)控、對(duì)分水閘的遠(yuǎn)程控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、安全監(jiān)測(cè)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉干渠的水量按照各個(gè)分支渠的灌溉面積、農(nóng)作物種類進(jìn)行調(diào)節(jié)分配控制，解決以往的人工調(diào)配繁瑣、復(fù)雜的問題。

主要功能有明渠水量計(jì)量、水位監(jiān)測(cè)、閘門自動(dòng)控制、閘門電流/電壓異常、設(shè)備故障、數(shù)據(jù)越限時(shí)自動(dòng)遠(yuǎn)程告警、地表水實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，GIS地圖功能、地圖展示設(shè)備狀態(tài)查詢功能、數(shù)據(jù)歷史查詢、用水量分析、月用水量對(duì)比、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)月統(tǒng)計(jì)等。

2）灌區(qū)防汛系統(tǒng)。開發(fā)灌區(qū)防汛預(yù)報(bào)預(yù)警軟件，并開展防汛基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整編，基于平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)視雨情、水情、工情，收集雨水情數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)雨水情、水利工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查詢和歷史檢索功能，提供洪澇災(zāi)害預(yù)報(bào)決策服務(wù)，通過無線廣播、手機(jī)短信等方式對(duì)可能發(fā)生致災(zāi)的汛情進(jìn)行預(yù)警，提供視頻會(huì)議等服務(wù)。

主要功能有水情監(jiān)測(cè)、雨情監(jiān)測(cè)、墑情監(jiān)測(cè)、圖像信息查看、雨情/水情時(shí)段查詢、灌區(qū)GIS地理信息、防汛監(jiān)測(cè)預(yù)警、山洪預(yù)警消息短信、預(yù)警廣播發(fā)送、灌區(qū)防汛會(huì)商。

2 結(jié)語

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的灌區(qū)信息化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了灌區(qū)流量、水位、雨情、墑情、設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)、傳輸，遠(yuǎn)程智能控制、閘門遠(yuǎn)程啟閉、達(dá)到了灌區(qū)科學(xué)、高效灌溉、現(xiàn)代化管理的目的，為實(shí)現(xiàn)灌區(qū)有效穩(wěn)定運(yùn)行、水資源合理優(yōu)化配置，集雨情、水情、汛情、災(zāi)情監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)預(yù)警及信息統(tǒng)一發(fā)布功能于一體的灌區(qū)防汛系統(tǒng)對(duì)洪澇災(zāi)害做出可靠決策，發(fā)揮了重要的防洪預(yù)警作用。