胡家岸灌區測水量水信息自動化建設的探討

朱美英，馬天鵬

（章丘市引黃灌溉工程管理處，山東 章丘 250209)

1 項目建設的必要性

胡家岸灌區位于濟南市章丘北部，設計灌溉面積2.31萬hm2。工程始建于1984年，因資金不足等原因，灌區工程至今配套不完善。缺少必要的測水量水設施，對各鄉鎮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配和使用，還時常出現搶水等水事糾紛，致使水費征收困難，給灌區管理增加了難度，嚴重影響了灌區內社會經濟的發展。

2 系統設計

2.1 設計原則

胡家岸灌區測水量水信息自動化調度系統的設計原則為開放式設計，隨著科學技術的不斷進步和灌區發展，可以對系統的局部或全部進行更新改造，并可增加系統的規模。系統具備較高的可靠性、先進性、開放性、實用性、規范化、網絡化和可維護性。

2.2 設計目標

采用先進的計算機技術、優化技術、調度技術、GIS技術等，建立一個可靠、先進、開放、實用的灌區監測平臺和信息調度指揮中心，建設胡家岸灌區測水量水信息自動化系統，實現與水務局信息中心信息共享，提高供水管理水平和應急處理水平，保障灌區供水安全，促進水資源的有效利用，促進經濟和社會可持續健康發展。

2.3 設計內容

胡家岸灌區測水量水信息自動化建設的內容為：（1）信息監控調度中心 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）地下水位監測點 20處；（5）含沙量監測點 8處；（6）野外視頻安全監控點14處；（7）無線通訊站點2處。

2.3.1 灌區測水量水信息化系統

信息化系統由信息調度中心、信息終端控制站兩部分組成。

信息調度中心是灌區用水管理監控和調度的中心，直接監控灌區主要控制點水位、閘位，可直接遙控灌區主要測控點閘門的啟閉，自動接收灌區所有測控終端點數據，并生成各種報表。

灌區信息調度中心設在灌區管理處，主要有調度室、會議室和各職能辦公室組成，建設的主要內容一是接收各信息終端數據，并對這些數據進行分析、處理等；二是建設信息調度中心計算機局域網，該網絡是指灌區管理處信息調度指揮中心計算機局域網數據共享網絡，由服務器及局級領導、各職能科室共8臺計算機為工作站組成的以太網。信息控制中心的工控微機也作為工作站接入了局域網，因此，灌區管理信息數據可直接輸入服務器，進入管理局計算機局域網，通過共享資源軟件可以隨時調用、查詢、打印各類管理信息數據。該網絡還具有資源共享、軟件共享、硬件共享、遠程訪問、INTERNET上網操作、網絡視頻會議、灌區網頁宣傳及網絡擴展功能。

2.3.2 通訊網絡系統

通訊網絡系統由無線通訊和有線通訊兩部分組成。

無線通訊采用在灌區工程管理處信息調度中心和刁鎮各設置一處無線中繼臺站，通過雙工器、功分器、天饋線等設備，將中繼臺的無線發射、接收網絡分布并覆蓋灌區的各個角落。實現灌區工程管理處與整個灌區室外工作站的無線話音通訊聯絡。

有線通訊主要由灌區工程管理處設置的程控交換機和各辦公室電話單機、兩部傳真機。實現對外電信通訊、收發傳真等業務。

2.3.3 視頻安全監控系統

野外視頻安全監控點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。視頻監控點與測水量水信息終端點建在一起，通過無線數傳系統，發送至灌區信息調度中心。

3 設計方案

3.1 模式及構成

胡家岸灌區測水量水信息自動化系統的調度模式為集散監控調度模式，該模式集成了當代計算機技術、高性能控制器及智能化儀表的各自特點與一身，使其在灌區檢測自動化運行管理方面發揮巨大的作用。該系統主要包括灌區數據庫、數據管理系統、綜合管理服務系統、中心調度系統等。

3.2 方案及特點

灌區測水量水信息自動化調度系統實時監測整個灌區供水運行情況，渠道流速、水位、流量、水質、泥沙含量、地下水位、降水等基本情況。通過掌握的基本情況，實現灌區的供水安全保障。視頻安全監控系統24小時對周邊環境進行實時安全監控和錄像，同時灌區管理處信息調度中心具備與市水務局信息中心遠程聯網功能。

為實現數據庫的建設目標，數據庫結構設計遵從國家和行業相關規范進行。數據庫建設數據結構分明、易于管理，以最佳方式組織數據，使得數據庫在邏輯上劃分合理，減少數據的冗余，實現數據共享；數據庫的組織可靠性高，便于維護、擴充與更新，便于信息查詢。

數據庫根據建設內容邏輯上分為兩類：空間數據庫和灌區供水業務數據庫。空間數據庫用于存儲空間地理信息，空間數據庫的建設整合胡家岸灌區現有的電子版的地理數據，并根據需要把紙質地圖電子化。空間數據庫不僅要存儲胡家岸灌區基礎地理信息，還要更加具體業務要求進行級別和類型的更細化分層，同時分別列出不同的工程屬性。灌區供水業務數據庫用于存儲灌區供水業務數據，包括各供監測點運行數據、灌區供水管理數據等。

4 系統配置

4.1 硬件配置

在信息調度中心添置兩臺服務器，分別作為數據庫服務器和應用服務器，服務器性能需要保證灌區信息數據庫存儲管理、系統運行快速安全。

4.2 軟件配置

操作系統平臺選用Win2003Server,該系統同時也支持windows2000Server(SP4)及以上其他版本。數據庫管理系統選用SQL SERVER2000數據庫管理系統。地理信息系統平臺選用ARCGIS平臺。

5 項目效益

胡家岸灌區實施測水量水信息自動化建設項目，具有顯著的社會、經濟和生態效益。

5.1 提高了灌區的現代化管理水平

以前灌區采用的人工觀測、計量和控制，不僅工作效率低，而且有時還出現人為的失誤，影響測流的精度，既浪費了水，又給供水調度造成困難。該項目實現了全渠道水情自動測報，灌區蓄水、用水、水量計算和水量調配自動監測，使管理工作有質的飛躍，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 科學調配，節約用水

實施灌區測水量水信息自動化項目，是灌區實現動態計劃用水，提高經濟效益的重要途徑。及時掌握各鄉鎮用水情況，根據來水量與用戶需水情況，編制科學的供配水計劃，提高對水資源的宏觀調控能力。對節約用水、有效控水、科學管水都有極其重要的意義。支渠口水位流量數據的監測，還為灌區下一步實行量水到支、按方收費打下基礎。

5.3 為水費收繳提供了技術保障

該項目實施后，能使水量計算更加準確，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 實現水資源優化配置

在水資源日趨緊張的情況下，為灌區水資源平衡、合理調度提供科學的依據和保障，實現了水資源優化配置，提高了水資源利用率。

5.5 優化水沙調度方案，減少干渠泥沙淤積

灌區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重，影響灌區效益的正常發揮。項目實施后可對渠道運行狀況實時監測，進行趨勢分析，管理軟件可進行優化配水，提供最佳的水沙調配方案，實現遠距離輸沙，減少干渠泥沙淤積，節約灌區清淤費用，為灌區帶來巨大的經濟和社會效益。

6 結 語

該項目一改胡家岸灌區有史以來落后的水資源管理方式，采用先進的計算機技術、優化技術、調度技術、GIS技術等，建立了可靠、先進、開放、實用的灌區檢測平臺和信息調度指揮中心。該系統可以及時、快速、準確地為管理人員和主管部門提供現代化的數字信息服務和輔助決策手段，使胡家岸灌區進入了現代化灌區的行列。