富錦市錦西灌區自動化建設

邢宇良

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

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富錦市錦西灌區自動化建設

邢宇良

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

錦西灌區作為一個新建的大型灌區，能為區域社會經濟發揮巨大的作用，創造較大的經濟效益和社會效益。灌區工程在節水灌溉的同時，還應在管理上由粗放管理向精細管理轉變。灌區需要實現流量計量、水量調度、閘門控制、泵站控制、工程運行管理等數據的自動化獲取；建設完整的干、支渠量水設施和閘門、泵站控制系統，實現遠程監控。通過智能化調度，解決在灌溉過程中出現的內澇問題。通過增加非工程手段，建設監測準確、調度及時的自動化測控系統，促進全灌區的節水綜合效能，滿足灌區現代發展的需求。

灌區；預測；水利信息化；自動化；水量調度；監測系統

0 引 言

隨著國內灌區水利信息化建設的迅速發展，各類應用于灌區水利信息化建設的技術產品在穩定性和可靠性上都得到了很好的檢驗，水利工作者們也在水利信息化項目的運行管理中總結得出了豐富的經驗；同時在國內也形成了一個穩定成熟的水利信息化產品市場，出現了一批技術性、專業性強的企業。這樣就為錦西灌區水利信息化的建設提供了一個很好的技術服務環境，灌區信息化建設能夠得到很好的技術支持。

1 概 述

錦西灌區作為一個新建的大型灌區，能為區域社會經濟發揮巨大的作用，創造較大的經濟效益和社會效益。灌區工程在節水灌溉的同時，還應在管理上由粗放管理向精細管理轉變，通過增加非工程手段，建設監測準確、調度及時的自動化測控系統，促進全灌區的節水綜合效能，滿足灌區現代發展的需求。

灌區需要實現流量計量、水量調度、閘門控制、泵站控制、工程運行管理等數據的自動化獲取；建設完整的干、支渠量水設施和閘門、泵站控制系統，實現遠程監控。通過智能化調度，解決在灌溉過程中出現的內澇問題。

為提高量水觀測報送的實時性和遠程工程控制要求，需要建立以灌溉管理為核心的灌區灌溉管理信息系統，對閘門基礎數據、泵站基礎數據、運行數據和過流量、水位等數據進行存儲和管理，使原始觀測記錄、歷史文檔等資料得到妥善保護，便于查詢、分析，使灌區管理的職能作用得到充分發揮。通過信息自動化建設促進管理效率提高和規范化。

錦西灌區渠系自動化建設以節約灌溉用水量、提高灌區管理水平、降低灌區運行成本、保障灌區生產安全為總體目標。灌區信息自動化工程通過對各類水情、工情的自動采集、實時傳輸、在線分析、建立科學的用水調度管理模式，為科學灌溉，合理用水、節約用水提供依據，為錦西灌區渠系供水調度和防汛抗旱提供有力的技術支持和科學依據，全面實現錦西灌區渠系“信息采集的自動化、傳輸網絡化、存儲數字化、決策科學化”。同時，也通過合理調水管理，減少因排水不暢出現的澇災發生[1]。

2 渠系自動化系統建設任務

錦西灌區渠等自動化系統具體建設任務包括：建設應用系統、水平調度模型研發、建設應用支撐平臺、建設三維仿真系統、建設自動化監測系統、建設計算機網絡系統和建設系統運行實付環境。

2.1 建設應用系統

1)門戶系統：

實現業務系統中的數據整合展現以及資源、服務及應用的統一管理以及灌區對外的日常辦公、在線審批、信息發布等功能。

2)綜合監視與告警系統：

實現灌區整體自動化運行監控，提供灌區所有雨量、水位、流量、水溫等各類測站的實時監視，結合GIS分布展示、時序觀測過程圖表展示，提供各類觀測參數的告警閥值設置及超警信息發布等功能。

3)配水調度管理系統：

實現灌區各級渠系的水量調度管理，提供水量調度日常業務處理、配水計劃管理、實時調度推演、水量統計等功能，在提高作物產量的同時提高用水效率，減少尾水排放。

4)調度控制系統：

實現灌區實時調度控制，提供調度預案管理、調度指令生成、調度指令發布、實時調度作業跟蹤等功能，實現“預測-調控-反饋”相結合的渠系灌溉自動化控制[2]。

5)水費征收管理系統：

實現灌區供水水費統計，提供水價管理、用水戶管理、水權證審批、水權轉換、水費計算、水費統計、供水效益分析等功能。

6)工程安全監測管理系統。

7)綜合信息管理系統：

實現灌區信息化相關的各類數據資源統計管理，提供灌區基本信息、工程信息、水情信息、防汛信息、氣象信息、水費信息、組織機構信息、法律法規信息等的管理維護及查詢統計。

8)移動辦公應用

提供灌區綜合監視告警應用、灌區綜合信息查詢應用、灌區水費收繳助手應用、灌區調度管理應用等系列移動應用軟件，方便灌區各級用戶日常辦公處理。

2.2 水量調度模型研發

根據灌區現代信息化建設情況，構建基于系統自動化控制的先進調水配水模型，分別從灌區來水需水預測，水資源優化配置，渠系輸配水實施調度，閘泵實時預測控制及灌區尾水控制和排澇等方面構建模型，全方位支撐灌區輸配水及控制系統。

2.3 建設應用支撐平臺

2.3.1 數據資源建設

完成灌區綜合數據庫設計建庫以及灌區相關的各類基礎信息、資料信息、工程信息、防汛信息等的電子化工作以及空間數據制作。

2.3.2 數據匯集系統

實現錦西灌區范圍內本次建設的各類監測站點及已有監測站點的自動、人工觀測數據匯集管理。

2.3.3 數據共享交換系統

提供錦西灌區基礎數據服務、專題數據服務、GIS服務以及對內對外的數據交換服務。

2.3.4 統一用戶管理系統

建立統一的用戶管理，實現業務系統用戶數據的“一庫”管理，并能對業務系統所有用戶進行統一監控。

2.4 建設三維仿真系統

2.4.1 三維場景建模及數據處理

完成灌區相關河系的水下地形模型、灌區全景模型、主要渠系模型、重點工程建筑物模型等場景建模制作，并進行三維建模所需的衛星影像數據、數字高程模型數據以及水下地形地質數據的采購及處理[3]。

2.4.2 三維可視化系統

基于三維可視化技術實現錦西灌區相關河段水下、灌區全景以及重點工程建筑物的仿真模擬。

2.4.3 水量調度模擬系統

利用三維仿真功能，實現灌區水量調度方案的動態調度模擬，為水量調度綜合會商決策提供全面、系統、可視化的信息支撐。

2.5 建設自動化監測系統

完成包括1個調度中心(渠首)、4個分中心、7個泵站、21個閘站以及雨量、水位、水溫、水質、閘位、圖像以及渠首、總干渠的建筑物工程安全監測項目的自動化系統建設。

2.6 建設計算機網絡系統

建立覆蓋錦西灌區渠首中心以及4個分中心及7個泵站的計算機廣域網絡以及相應的計算機局域網；建立計算機網絡系統的管理體系。

2.7 建設系統運行實體環境

建設滿足灌區管理中心、4個分中心和7個泵站管理處的調度、控制、網絡、數據、通信及相關機房等對環境需求的集成體。包括系統軟硬件運行環境、業務人員的工作環境、綜合會商環境及兩級管理機構的相關機房環境。

錦西灌區渠系自動化系統建設的最終目的是為了實現灌區自動化管理，灌區管理局及其下屬單位是其最終用戶。系統建設的最終目標是在系統提供的數字集成平臺和虛擬環境下，解決、處理和決策水調、工程管理、行政管理等問題。因此，系統建設應以人為本，方便各級人員的使用，協助各項工作的開展。系統總體架構如圖1所示，由上到下分為終端層、接入層、展現層、業務實現層、數據資源管理層、計算機網絡層、信息采集層等七個層次組成。

圖1 系統總體結構圖

系統結構展示是從用戶的視角展現了灌區渠系自動化系統的總體結構，圖中給出了信息采集數據通過網絡進入系統的路徑，描繪了各種不同的用戶使用終端等設備，通過不同的網絡經訪問不同的業務應用，實現不同的作業過程，同時也描繪了應用支撐平臺、數據庫系統、基礎設施是如何為各個業務應用提供支撐的[4-6]。

[1]任巖,王金龍.石頭河灌區灌溉工程自動化控制系統綜評[J].黑龍江水利科技，2009(01)：101-103.

[2]李靖,梁嵐珍,鄒蓉.高性能低功耗智能流速流量儀系統的設計[J].中國農村水利水電，2009(07)：96-98.

[3]宮運青,孟玲.提高水庫灌區供水調度水平的重要性[J].中小企業管理與科技：上旬刊，2009(09)：24-26.

[4]王紅雨,周斌.小型U形渠道標準斷面量水的簡化方法[J].中國農村水利水電，2009(10)：89-90.

[5]王驥,周文靜,沈玉利.基于無線傳感器網絡的節水灌溉系統設計[J].中山大學學報：自然科學版，2008(S1)：54-55.

[6]張承明,梁勇,林祥國,馬明文.水庫灌區自動化調度監測系統的應用研究[J].山東農業大學學報：自然科學版，2007(04)：26-28.

TP315

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1007-7596(2016)08-0080-04

2016-07-21

史俊杰(1981-)，男，河南新鄉人，工程師，從事巖土工程研究工作。