劉韶華，王正興，畢華軍

（1.東營市水利灌溉管理處，山東 東營 257000；2.山東省水利科學研究院，山東 濟南 250014）

灌區(qū)信息化是提升灌區(qū)管理服務水平的和降低運行成本的有效手段，本文基于云端灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)設計研發(fā)，討論其中的關(guān)鍵技術(shù)，并舉例說明云端灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)應用場景及效果。

1 設計方案

1.1 系統(tǒng)設計思想

云端灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)的主要設計思想是管理人員能夠通過瀏覽器或手機App 訪問本系統(tǒng)，并及時、便捷、快速、準確地了解各個測站的詳細信息。系統(tǒng)基本信息包括水位采集、流速流量、閘門控制、雨情、墑情等主要信息，結(jié)合目前灌區(qū)由樁號、配水點、渠段、水管所等基層灌溉管理機構(gòu)上報流程，利用計算機和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開發(fā)灌區(qū)精準制定系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)，為灌區(qū)水資源的管理、灌區(qū)防汛抗旱，節(jié)水灌溉、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面的正確決策提供科學依據(jù)。

1.2 系統(tǒng)設計方案

建立實現(xiàn)灌區(qū)業(yè)務綜合管理服務的云服務中心，主要由綜合信息管理系統(tǒng)、智能灌溉管理系統(tǒng)、水費征收管理系統(tǒng)、災害預警系統(tǒng)組成。綜合信息管理系統(tǒng)主要針對灌區(qū)各類信息的管理和查詢功能，包括灌區(qū)基本信息管理、組織機構(gòu)管理、實時監(jiān)測信息管理、文檔資料管理等。智能灌溉管理系統(tǒng)的目標是無人或少人控制，達到自動調(diào)水、節(jié)水的目的。水費征收管理系統(tǒng)，用水戶可以對自己的用水信息以及繳費信息進行及時查詢，推進灌區(qū)陽光水務。災害預警系統(tǒng)是抵御自然災害的重要非工程性措施，災害預警系統(tǒng)體現(xiàn)監(jiān)測、通信及預警一體化。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

2.1 技術(shù)路線

搭建基于灌區(qū)基本信息的感知層，充分發(fā)揮已建設和即將建設的自動監(jiān)測站的作用，包括傳感器、水位和水量采集設備、攝像頭等，實現(xiàn)灌區(qū)水資源監(jiān)測的全面物聯(lián)；建立對資源等各方面的在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過無線傳輸實現(xiàn)對水位、水量、視頻等的在線自動監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸，還包括水泵、閘門等控制設備；在云計算管理平臺，對自動監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析計算，提高管理單位對水資源的監(jiān)控管理能力。

搭建基于云計算環(huán)境的灌區(qū)信息管理系統(tǒng)，計算資源和存儲設施都交由云計算服務提供商負責，利用“阿里云”平臺實現(xiàn)云平計算臺的部署。云計算平臺的實現(xiàn)，創(chuàng)建測站監(jiān)測、視頻監(jiān)視、水情預警、水資源調(diào)配、供水管理、設備管理、運營維護、文件管理系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)工作頁面

該管理軟件采用數(shù)據(jù)可視化和GIS 地理信息系統(tǒng)開發(fā)，由服務器端、客戶端和移動端三部分組成。服務器端可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、整理、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)管理等功能。客戶端實現(xiàn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)、報表、人機交互等功能。用戶可在臺式機或筆記本上通過網(wǎng)絡訪問授權(quán)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)錄入、遠程控制等功能。掌上灌區(qū)是灌區(qū)管理人員移動辦公、智能辦公的APP，主要功能有灌區(qū)監(jiān)測點的日常數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)分析、生成數(shù)據(jù)報表、視頻監(jiān)視、設備遠程控制、灌區(qū)日常工作巡檢等。登錄系統(tǒng)后，主頁面主要有四個模塊：可視數(shù)據(jù)、地理信息、綜合功能及文件管理。

1）可視數(shù)據(jù)。展示的內(nèi)容分別為灌區(qū)概況、渠首水情、水情預警、地圖概覽、視頻監(jiān)視、用水管理、取水工程水情。

灌區(qū)概況包含灌區(qū)名稱、單位名稱、設計灌溉面積、有效灌溉面積、灌溉方式、供水類型、職工人數(shù)、上級主管單位等信息。

渠首水情用于展示當天24 h 渠首位置的水位和瞬時流量的折線圖，折線圖左側(cè)縱坐標是水位，右側(cè)縱坐標是瞬時流量。

水情預警用于展示當前水位測站的預警，折線圖是分別有當前水位值、預警水位值、告警水位值。

地圖概覽用于展示當前灌區(qū)地理位置和各個測站標點。

視頻監(jiān)視泵站、閘門情況、以及各個監(jiān)視點的當前情況。

2）地理信息?？梢暬\維管理界面，界面出現(xiàn)樁號及測站位置，點擊就可以很直觀地了解監(jiān)測信息。

3）綜合功能。主要包含組織機構(gòu)、水源管理、測站監(jiān)測、水情預警、水資源調(diào)配、供水管理、水情整編、設備管理和運營維護功能。

組織機構(gòu)包括管理站管理和人員信息，可以清楚直觀的看到各類信息。管理站管理是灌區(qū)內(nèi)的各個管理站信息，展示的內(nèi)容有序號、名稱、圖片、地址、詳細地址、管理范圍、更新時間等。人員信息是灌區(qū)內(nèi)的各個管理站的人員信息，展示的內(nèi)容有序號、名稱、頭像、職稱、辦公電話、手機號、管理站、更新時間等。

水源管理包括基礎(chǔ)信息展示水源地的名稱、飲水類型、管轄單位、地址、資源依靠、引水流量、年設計供水量、資料記載和部分現(xiàn)場圖片等內(nèi)容。

測站監(jiān)測包括測站基礎(chǔ)信息、測站詳情、率定記錄及視頻監(jiān)視。

水情預警包括預警記錄頁面，展示的內(nèi)容包含測站名稱、當前測量值、警告值、預警級別、通知人、通知電話、通知狀態(tài)、更新時間。預警記錄是當水位超過設定的預警或告警值時生成的記錄，服務器每5 min 會判斷一次。

4）文件管理。灌區(qū)內(nèi)所有的上傳文件，包含圖片、視頻、文檔等。

2.3 系統(tǒng)創(chuàng)新點

相對于傳統(tǒng)的用戶自己搭建機房平臺，本系統(tǒng)的云計算平臺利用“阿里云”實現(xiàn)，應用程序可以輕松地被布署到“阿里云”上，后臺服務框架和存儲過程完全由“阿里云”負責，布署的應用程序可以享受“阿里云”的帶寬、可靠性、存儲空間以及數(shù)據(jù)吞吐量等性能和資源，節(jié)省了傳統(tǒng)的機房搭建費用，實現(xiàn)資源的有效利用；并且用戶通過PC、手機或者平板電腦等Web 方式登陸本系統(tǒng)，系統(tǒng)通過豐富的報表、多維分析方法對實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行分析。

3 結(jié) 語

目前，東營市已建成曹店灌區(qū)信息化管理平臺，實現(xiàn)了對灌區(qū)水位、流量、流速等重要指標的監(jiān)控，以及灌區(qū)干渠、泵站、閘門等灌區(qū)工程的相關(guān)數(shù)據(jù)，以折線圖、柱狀圖等形式進行直觀的展示，實現(xiàn)遠程實時監(jiān)測、視頻監(jiān)視和多級預警等功能。

基于云計算環(huán)境的灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)，通過建立現(xiàn)代化、一體化的信息系統(tǒng)，利用科技手段和先進的管理模式，科學制定水資源合理配置，優(yōu)化調(diào)度方案，為灌區(qū)水資源的管理、灌區(qū)防汛抗旱，節(jié)水灌溉、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面的正確決策提供科學依據(jù)。云端灌區(qū)信息化可以實現(xiàn)人工與自動化相結(jié)合的方式，節(jié)省了人力成本，提高了灌區(qū)各項工作的效率，能夠?qū)崟r了解灌區(qū)水情信息，有效提高灌區(qū)信息管理的現(xiàn)代化水平，具有極大的推廣應用價值。