淺析周橋灌區自動化與信息化建設

郭明珠 卜奎予 車 力

淺析周橋灌區自動化與信息化建設

郭明珠 卜奎予 車 力

洪澤區地處淮河下游，西接洪澤湖，東靠白馬湖，南臨淮河入江水道，北瀕蘇北灌溉總渠和淮河入海水道，素有“淮上明珠”“魚米之鄉”之美譽。全區水陸總面積1394km2，轄9個鎮（街道）、126個村（居、社區），總人口38萬，耕地面積59.18萬畝，現有周橋、洪金兩大灌區。針對灌區管理現代化水平不高、供水調度機制不完善、供水矛盾多等一系列問題，洪澤區水利局以周橋灌區為突破口，全面推進灌區自動化與信息化建設。

一、周橋灌區基本情況

周橋灌區位于洪澤區中北部，跨高良澗、黃集、朱壩、岔河4鎮（街道）全部及東雙溝鎮部分區域，人口26.8萬，耕地面積36.5萬畝，約占全區耕地面積的62%，設計灌溉面積32萬畝。周橋灌區主要通過渠首周橋洞引用洪澤湖水及黃集洞、薛橋洞從蘇北灌溉總渠補水進行灌溉。灌區現有總干渠、硯臨干渠、潯南干渠、潯北干渠等干渠4條，總長48.2km；1個流量以上的渠道、灌排結合渠道96條，總長302km。灌區主要依靠草澤河、潯河、往良河等3條主要河道進行排澇，河道總長76.1km；另有3個流量以上的排澇河道180條，總長511.1km。灌區現有主要渠系控制閘門23座、其他渠系建筑物748座、溝系建筑物1102座、各類田間建筑物6058座。

二、灌區管理存在問題

經過灌區改造工程的實施，灌區主要的骨干水系和建筑物得到更新改造，灌溉和排水等農業生產條件得到極大改善，但灌區管理也存在如下突出問題：（1）供水方案靈活性差，供水矛盾多；（2）管理成本較大，調度時效性不高；（3）缺少必要的監控系統，日常管控不便。

三、建設目標

通過自動化與信息化建設，實現灌區主要渠系閘門調度自動化控制和視頻監控、水位流量數據實時監測，優化供水調度方案，保證灌區灌溉工程安全運行，減少運行管理人員，降低管理成本，提高水源保證率和利用率，增強農業抗御水旱災害的能力，全面提升灌區管理現代化水平。

四、灌區自動化與信息化系統建設

1.概況

周橋灌區的自動化與信息化系統建設費用約390萬元，建立起覆蓋全灌區的信息網絡，建設主要渠系上23個閘門自動監測控制系統，設立46個水位監測點、23個視頻監控點、南北2個氣象監測站，建立灌區信息采集、傳輸、處理、自動化控制以及信息化管理支持系統，搭建統一的應用平臺，在灌區管理所設立管理控制調度中心，實現灌區供排集中控制、統一調度。

2.特色功能

（1）搭建統一的管理監控平臺

基于GIS技術和數據庫管理技術，以百度地圖為基礎，疊加周橋灌區所有水系、建筑物、全區重要水利工程，建立灌區水利建設空間數據庫，錄入中溝級以上灌排溝渠、橋涵閘站等配套建筑物的工程屬性數據（如：河渠設計斷面、控制面積、設計水位及實時水文數據，建筑物上下游水位、設計流量、規格等），建立灌區地理信息管理體系，并將閘門自動控制系統和視頻監控系統進行集成，在一張圖上集中顯示現狀實時信息和視頻監控畫面，實現同一平臺集中綜合管理，全面提高系統效率。

（2）優化供水調度方案

供水調度是灌區實施計劃供（用）水的重要環節，優化調度則是實施灌區水資源合理配置和利用的關鍵。該系統充分利用計算機的數據高速處理能力，通過人機對話，反復調用系統中的數據、方法、模型，模擬灌區的生產過程，擬定各種調水供水方案。結合灌溉實際狀況，依據灌區供水總量、需水總量、供需平衡等相關數據，進一步優化調整調度方案，實現渠系自動化遠程控制，提高水資源利用率，節約用水。

（3）實現主要閘門遠程監控

對灌區主要渠系上的23個閘門建立自動監測控制站和視頻監視系統，實現遠程精準控制，提升調水時效。

①閘門自動控制。對灌區干支渠主要閘門進行改造，增設邏輯控制部分（PLC）、執行部分（電機保護器、相序保護器、過載保護器、交流接觸器、閘位計、電壓變送器、電流變送器等）和通信部分（以太網接口、RS485接口等）等三部分設備，組成了一套工業級高可靠的閘門自動化控制系統。閘門可以進行手動、自動、遠程多種控制，實現閘門的靈活調度。

②實時顯示。由各種傳感器、上下游水位計、視頻攝像頭組成每座閘門監測系統，通過視頻攝像頭實時顯示閘門現場啟閉情況，同時通過各種傳感器檢測顯示上下游水位、閘門開啟高度、設備運行狀態等參數，同時在灌區總控制平臺模擬閘門運行的實時動畫，使得操作更簡單，更準確。

③及時保護。當由于閘門底部淤泥或雜物、上下水位差不同、機械及電氣等原因造成閘門啟閉故障時，立即切斷電機電源，并向值守工作人員發出告警信號，保證設備安全。

④運行指導。系統可以實現對開、停機過程監視，當開、停機指令下達后，計算機監控系統能以流程圖的形式實時顯示每一步驟及執行情況，提示在開、停機過程受阻時部位及其原因，實現系統操作指導，保證各項操作按照規定程序規范化進行。

⑤異常報警及事故追憶。當閘門發生事故時，計算機監控系統立即中斷操作，并自動顯示、記錄和打印事故名稱、時間及相關設備的動作情況，對事故原因進行分析并提示處理方法，便于管理人員及時處理消除故障。

（4）建立集中管理調度中心

在灌區管理所設立管理調度中心，采取大屏幕集中顯示，集數據采集與處理、自動化運行監視和事故報警、視頻監視系統為一體，能在各種情況下準確、可靠、迅速地做出反應，達到實時監控、合理控制的目的。發生緊急事件時，主系統能夠根據預案向各個子系統及設備發出告警信號，采取相應的應急動作，確保灌區建筑物及渠道工程安全運行，提高水量調度的時效性，提高水資源利用效益和灌區灌溉效益。

（5）提升綜合辦公政務管理效率

①日常運行記錄及報表系統。對調度人員的日常運行交接班、閘門運行狀況、調度事件、設備管理等各類實時和歷史數據進行記錄，并形成各閘站運行時報表、日報表、月報表，各類事件／事故表，操作記錄表，設備工作狀態表及工作記錄表。能夠準確記錄每一臺設備的累計運行時間和運行數據。當設備接近檢修時間，及時提醒用戶進行檢修。

②灌區日常管理的信息化。整合灌區日常辦公軟件，包括公文管理、檔案管理、政務管理、會議管理和新聞宣傳等，可以進行辦公數據的錄入、維護、統計、查詢、生成報表、打印、數據備份等操作，真正實現無紙化辦公。

（6）提供實時信息移動查詢

開發移動客戶端APP，設定不同等級用戶，明確管理權限，可分級查詢灌區的各類工程信息、氣象信息、視頻信息等，為管理人員快速決策提供及時的信息支撐。

五、結束語

目前，該套系統已經建成投入使用，實現了主要渠系閘門遠程精準控制和實時視頻監視，減少閘壩運行人員近20人，年降低管理運行成本20多萬元，供水調度得到有效優化，以前群眾反映灌溉困難片區得到較好緩解，灌溉用水矛盾不斷減少，灌區水情、雨情、工情等數據信息實現自動化采集和處理，管理現代化水平得到了有效提升。下一步將逐步把周橋灌區信息化系統擴展為洪澤區農村水利息化系統，做好與洪金灌區信息化建設銜接工作，真正做到“面上工程信息化、骨干工程自動化、灌溉配水科學化、建設管理智能化”，全面提升全區灌區綜合管理水平■

（作者單位：淮安市洪澤區水利局223100）

（專欄編輯：顧 梅）