胡家岸灌區(qū)測水量水信息自動化建設(shè)的探討

朱美英，馬天鵬

（章丘市引黃灌溉工程管理處，山東 章丘 250209)

1 項目建設(shè)的必要性

胡家岸灌區(qū)位于濟南市章丘北部，設(shè)計灌溉面積2.31萬hm2。工程始建于1984年，因資金不足等原因，灌區(qū)工程至今配套不完善。缺少必要的測水量水設(shè)施，對各鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水只能依靠沿渠道建筑物測量水深，粗略估算水量。不僅水資源得不到合理的調(diào)配和使用，還時常出現(xiàn)搶水等水事糾紛，致使水費征收困難，給灌區(qū)管理增加了難度，嚴(yán)重影響了灌區(qū)內(nèi)社會經(jīng)濟的發(fā)展。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 設(shè)計原則

胡家岸灌區(qū)測水量水信息自動化調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計原則為開放式設(shè)計，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和灌區(qū)發(fā)展，可以對系統(tǒng)的局部或全部進行更新改造，并可增加系統(tǒng)的規(guī)模。系統(tǒng)具備較高的可靠性、先進性、開放性、實用性、規(guī)范化、網(wǎng)絡(luò)化和可維護性。

2.2 設(shè)計目標(biāo)

采用先進的計算機技術(shù)、優(yōu)化技術(shù)、調(diào)度技術(shù)、GIS技術(shù)等，建立一個可靠、先進、開放、實用的灌區(qū)監(jiān)測平臺和信息調(diào)度指揮中心，建設(shè)胡家岸灌區(qū)測水量水信息自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)與水務(wù)局信息中心信息共享，提高供水管理水平和應(yīng)急處理水平，保障灌區(qū)供水安全，促進水資源的有效利用，促進經(jīng)濟和社會可持續(xù)健康發(fā)展。

2.3 設(shè)計內(nèi)容

胡家岸灌區(qū)測水量水信息自動化建設(shè)的內(nèi)容為：（1）信息監(jiān)控調(diào)度中心 1處；（1）測水量水信息終端站點 35處；（3）氣象站 1處、雨量遙測點 7處；（4）地下水位監(jiān)測點 20處；（5）含沙量監(jiān)測點 8處；（6）野外視頻安全監(jiān)控點14處；（7）無線通訊站點2處。

2.3.1 灌區(qū)測水量水信息化系統(tǒng)

信息化系統(tǒng)由信息調(diào)度中心、信息終端控制站兩部分組成。

信息調(diào)度中心是灌區(qū)用水管理監(jiān)控和調(diào)度的中心，直接監(jiān)控灌區(qū)主要控制點水位、閘位，可直接遙控灌區(qū)主要測控點閘門的啟閉，自動接收灌區(qū)所有測控終端點數(shù)據(jù)，并生成各種報表。

灌區(qū)信息調(diào)度中心設(shè)在灌區(qū)管理處，主要有調(diào)度室、會議室和各職能辦公室組成，建設(shè)的主要內(nèi)容一是接收各信息終端數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行分析、處理等；二是建設(shè)信息調(diào)度中心計算機局域網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)是指灌區(qū)管理處信息調(diào)度指揮中心計算機局域網(wǎng)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)，由服務(wù)器及局級領(lǐng)導(dǎo)、各職能科室共8臺計算機為工作站組成的以太網(wǎng)。信息控制中心的工控微機也作為工作站接入了局域網(wǎng)，因此，灌區(qū)管理信息數(shù)據(jù)可直接輸入服務(wù)器，進入管理局計算機局域網(wǎng)，通過共享資源軟件可以隨時調(diào)用、查詢、打印各類管理信息數(shù)據(jù)。該網(wǎng)絡(luò)還具有資源共享、軟件共享、硬件共享、遠(yuǎn)程訪問、INTERNET上網(wǎng)操作、網(wǎng)絡(luò)視頻會議、灌區(qū)網(wǎng)頁宣傳及網(wǎng)絡(luò)擴展功能。

2.3.2 通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由無線通訊和有線通訊兩部分組成。

無線通訊采用在灌區(qū)工程管理處信息調(diào)度中心和刁鎮(zhèn)各設(shè)置一處無線中繼臺站，通過雙工器、功分器、天饋線等設(shè)備，將中繼臺的無線發(fā)射、接收網(wǎng)絡(luò)分布并覆蓋灌區(qū)的各個角落。實現(xiàn)灌區(qū)工程管理處與整個灌區(qū)室外工作站的無線話音通訊聯(lián)絡(luò)。

有線通訊主要由灌區(qū)工程管理處設(shè)置的程控交換機和各辦公室電話單機、兩部傳真機。實現(xiàn)對外電信通訊、收發(fā)傳真等業(yè)務(wù)。

2.3.3 視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)

野外視頻安全監(jiān)控點14處，其中總干渠1處；東干渠9處；向高干渠1處；北干渠3處。視頻監(jiān)控點與測水量水信息終端點建在一起，通過無線數(shù)傳系統(tǒng)，發(fā)送至灌區(qū)信息調(diào)度中心。

3 設(shè)計方案

3.1 模式及構(gòu)成

胡家岸灌區(qū)測水量水信息自動化系統(tǒng)的調(diào)度模式為集散監(jiān)控調(diào)度模式，該模式集成了當(dāng)代計算機技術(shù)、高性能控制器及智能化儀表的各自特點與一身，使其在灌區(qū)檢測自動化運行管理方面發(fā)揮巨大的作用。該系統(tǒng)主要包括灌區(qū)數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、綜合管理服務(wù)系統(tǒng)、中心調(diào)度系統(tǒng)等。

3.2 方案及特點

灌區(qū)測水量水信息自動化調(diào)度系統(tǒng)實時監(jiān)測整個灌區(qū)供水運行情況，渠道流速、水位、流量、水質(zhì)、泥沙含量、地下水位、降水等基本情況。通過掌握的基本情況，實現(xiàn)灌區(qū)的供水安全保障。視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)24小時對周邊環(huán)境進行實時安全監(jiān)控和錄像，同時灌區(qū)管理處信息調(diào)度中心具備與市水務(wù)局信息中心遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)功能。

為實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)目標(biāo)，數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計遵從國家和行業(yè)相關(guān)規(guī)范進行。數(shù)據(jù)庫建設(shè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分明、易于管理，以最佳方式組織數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)庫在邏輯上劃分合理，減少數(shù)據(jù)的冗余，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；數(shù)據(jù)庫的組織可靠性高，便于維護、擴充與更新，便于信息查詢。

數(shù)據(jù)庫根據(jù)建設(shè)內(nèi)容邏輯上分為兩類：空間數(shù)據(jù)庫和灌區(qū)供水業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。空間數(shù)據(jù)庫用于存儲空間地理信息，空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)整合胡家岸灌區(qū)現(xiàn)有的電子版的地理數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要把紙質(zhì)地圖電子化?？臻g數(shù)據(jù)庫不僅要存儲胡家岸灌區(qū)基礎(chǔ)地理信息，還要更加具體業(yè)務(wù)要求進行級別和類型的更細(xì)化分層，同時分別列出不同的工程屬性。灌區(qū)供水業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫用于存儲灌區(qū)供水業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，包括各供監(jiān)測點運行數(shù)據(jù)、灌區(qū)供水管理數(shù)據(jù)等。

4 系統(tǒng)配置

4.1 硬件配置

在信息調(diào)度中心添置兩臺服務(wù)器，分別作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器，服務(wù)器性能需要保證灌區(qū)信息數(shù)據(jù)庫存儲管理、系統(tǒng)運行快速安全。

4.2 軟件配置

操作系統(tǒng)平臺選用Win2003Server,該系統(tǒng)同時也支持windows2000Server(SP4)及以上其他版本。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)選用SQL SERVER2000數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)平臺選用ARCGIS平臺。

5 項目效益

胡家岸灌區(qū)實施測水量水信息自動化建設(shè)項目，具有顯著的社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益。

5.1 提高了灌區(qū)的現(xiàn)代化管理水平

以前灌區(qū)采用的人工觀測、計量和控制，不僅工作效率低，而且有時還出現(xiàn)人為的失誤，影響測流的精度，既浪費了水，又給供水調(diào)度造成困難。該項目實現(xiàn)了全渠道水情自動測報，灌區(qū)蓄水、用水、水量計算和水量調(diào)配自動監(jiān)測，使管理工作有質(zhì)的飛躍，提高工作效率，減少人力、物力的投入，大大提高了供水管理水平。

5.2 科學(xué)調(diào)配，節(jié)約用水

實施灌區(qū)測水量水信息自動化項目，是灌區(qū)實現(xiàn)動態(tài)計劃用水，提高經(jīng)濟效益的重要途徑。及時掌握各鄉(xiāng)鎮(zhèn)用水情況，根據(jù)來水量與用戶需水情況，編制科學(xué)的供配水計劃，提高對水資源的宏觀調(diào)控能力。對節(jié)約用水、有效控水、科學(xué)管水都有極其重要的意義。支渠口水位流量數(shù)據(jù)的監(jiān)測，還為灌區(qū)下一步實行量水到支、按方收費打下基礎(chǔ)。

5.3 為水費收繳提供了技術(shù)保障

該項目實施后，能使水量計算更加準(zhǔn)確，解決了因人工觀測造成的實際水量與計算水量之間的誤差，為水費收繳提供可靠的依據(jù)和保障，避免了因人工測流、水量計算帶來的不必要的爭議。

5.4 實現(xiàn)水資源優(yōu)化配置

在水資源日趨緊張的情況下，為灌區(qū)水資源平衡、合理調(diào)度提供科學(xué)的依據(jù)和保障，實現(xiàn)了水資源優(yōu)化配置，提高了水資源利用率。

5.5 優(yōu)化水沙調(diào)度方案，減少干渠泥沙淤積

灌區(qū)在引進黃河水的同時，也引進了大量泥沙，造成輸水干渠泥沙淤積嚴(yán)重，影響灌區(qū)效益的正常發(fā)揮。項目實施后可對渠道運行狀況實時監(jiān)測，進行趨勢分析，管理軟件可進行優(yōu)化配水，提供最佳的水沙調(diào)配方案，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸沙，減少干渠泥沙淤積，節(jié)約灌區(qū)清淤費用，為灌區(qū)帶來巨大的經(jīng)濟和社會效益。

6 結(jié) 語

該項目一改胡家岸灌區(qū)有史以來落后的水資源管理方式，采用先進的計算機技術(shù)、優(yōu)化技術(shù)、調(diào)度技術(shù)、GIS技術(shù)等，建立了可靠、先進、開放、實用的灌區(qū)檢測平臺和信息調(diào)度指揮中心。該系統(tǒng)可以及時、快速、準(zhǔn)確地為管理人員和主管部門提供現(xiàn)代化的數(shù)字信息服務(wù)和輔助決策手段，使胡家岸灌區(qū)進入了現(xiàn)代化灌區(qū)的行列。