駟馬山灌區信息化系統更新改造技術研究

項雙樹

安徽省駟馬山引江工程管理處 安徽 馬鞍山 238251

引言

安徽省駟馬山灌區屬大（1）型灌區。灌區在和縣烏江鎮設烏江站樞紐，經駟馬山引江水道，抽水進入滁河，再在滁河干流上游設四級骨干翻水站及沿滁河兩岸分別設多級面上抽水站，提引長江水源灌溉滁河上、中下游丘陵圩區及池河上游地區。受益范圍包括皖、蘇兩省4市10縣（市、區），灌區面積3950平方公里。規劃設計為五級提水，總揚程46.5米，裝機33臺8.34萬千瓦。設計灌溉面積365.4萬畝。在骨干工程建設的同時，灌區配套工程也相繼開工建設，中下游灌區共建成干渠60條，長306km；支渠156條，長849km，支渠以上渠系建筑物2066座；抽水站277座，裝機774臺，裝機容量計6.3萬kW。灌溉總干渠（滁河）沿途設有80余處取水口，支渠上設有取水口門200余處。在灌區信息化方面，經過多年的灌區續建配套建設，在灌區管理單位的信息中心已建有計算機網絡，配置了服務器計算機等硬件設備，開發的應用系統有駟馬山水文監控系統、智能辦公系統、船閘船舶智能調度系統等。6處骨干泵站、節制閘站點均已建有單獨的自動化控制系統，但使用年限已久。

1 業務需求

1.1 數據收集

第一步對灌區主干渠上主要取水口門建設流量自動監測站，實現流量監測數據的收集，針對不同的取水方式和現場條件分別采取相適合的流量自動監測方式，并能夠和水文、氣象、骨干工程等其他系統進行數據交換，實現數據的共享，提高灌區對水資源的管理和用水效率，并留有擴容余地，便于后期各區縣、各片區接入。

1.2 供配水優化配置與管理

根據灌區各區縣、各片區需水申請與供水能力編制供配水計劃，并下達給各取水口門執行；同時通過實時監測，監督各取水口門的取水量，以保證供配水計劃的執行和管理。

1.3 計量與收費

灌區收費計收管理系統，在量測水管理基礎上，通過不同的水費計算方式，計算各用水單位的應交水費，準確的進行水費結算，并促進水量、水價、水費“三公開”，提高水費收取的透明度。

1.4 運行管理

運行管理包括灌區防汛調度管理和灌區工程管理，防汛調度管理是以灌區水、雨情實時監測數據為基礎，依據灌區多年水文實測數據，結合灌區水庫蓄水情況和水庫下游灌區水情監測情況，根據經驗制定下泄流量和輸水流量，保證灌區水庫和渠系的安全運行和防洪調度[1]。

2 系統組成及主要功能

根據上述需求及灌區信息化系統現狀，新建量測水自動監測站，所有新建流量監測站點據通過4G網絡傳輸至中心站數據服務器；租用公共電信運營商的20M寬帶專線，連接省水利信息中心、襄河口閘、滁河一、二、三、四級泵站，組建水利專用通信網。在灌區管理處改建信息中心站，在中心站配置服務器、工業計算機、網絡設備、安全設備、單向網閘、全彩小間距屏，配置操作系統軟件、數據庫軟件，開發灌區綜合應用管理軟件，實現灌區信息與業務的自動化管理與服務。系統拓撲結構圖如下圖所示。

圖1 系統拓撲結構圖

2.1 量測水信息自動監測

新建提水泵站量測水自動監測站6處，河道流量監測站1處，總干渠取水口門監測站74處；根據各測點現場情況的不同，分別采用固定多普勒流速儀（ADCP）法、泵站效率曲線推流法、水工建筑物推流法、有壓管道超聲波管道流量計測流法進行流量監測。并整合接入已建6處泵站節制閘站自動化系統的監測信息，以及水文、水資源、氣象等相關信息。實現水位、流量信息的自動監測。根據各測站采集的實時信息及率定后的流量計算公式計算各站點實時流量和水量統計。利用通信網絡實現采集信息的自動傳輸。

2.2 數據庫

建設包含灌區各測點的水位、流量和灌區基礎信息、空間地理及社會經濟等內容的數據庫，實現數據的存儲管理、備份和恢復管理等，滿足灌區量測水信息化管理的要求。完成原有數據的遷移工作。

2.3 綜合信息管理服務

綜合信息管理服務系統是以“一張圖”的方式實現對各類信息的顯示、預警監視、查詢、統計分析、配置等服務功能。

（1）綜合信息監視、預警

實現各類監測信息與系統運行狀態等各類信息的實時監視，提供各類實時數據的顯示與動態更新。實時信息監視的展示提供基于一張圖、一張表等方式對供水量、用水量等各類監視對象進行集中展示，提供交互式查詢，在對象查詢時，應可查詢到與該對象相關聯的對象信息。如界面顯示選定的圖層信息，鼠標懸停在站點圖標上時，可以查看監視數據詳細信息，包括實時監視及過程數據信息，信息展示可以通過數據表、圖形、動畫等進行顯示。在地圖上鼠標懸停在站點圖標上時，可以查看監視數據詳細信息，包括實時監視及過程數據信息。當出現故障或預警狀況時，以聲音、圖像、短信等各種手段向相關工作人員發出預警信息。

（2）基礎信息查詢

通過灌區基礎數據庫的建設，結合地圖服務，實現對灌區的基本信息管理與展示。基礎信息包括灌區內自然和社會經濟信息、土地利用信息、水資源基礎信息、行政管理信息、工程管理信息、城鎮供水信息、鄉鎮村級用水信息、灌區內河流、湖泊、水庫、塘堰、水井等水資源信息、各類調水工程建筑物與設施信息、各類監測設施信息等。實現基礎信息錄入與管理，在地圖上實現各類信息的瀏覽和查詢等功能，并能形成報表打印輸出。

（3）防汛業務管理

防汛業務管理包括各灌區內水利工程基礎信息查詢、防汛設施查詢、危險區域查詢、臺風信息查詢、衛星云圖查詢、氣象雷達信息查詢、防汛預案信息查詢、防汛物資管理等模塊。

2.4 供配水調度管理

供配水調度管理系統是實現用水單位信息管理、需水預測分析、用水分析、供配水調度模型、供配水計劃管理，供配水監督分析及統計分析等功能。

本次建設分為兩個部分，一個是供配水調度管理軟件系統建設，一個是供配水調度模型研究。供配水調度管理系統對灌區用水單位的需水情況進行預測，對灌區工程供水能力進行分析，實現用水平衡分析；輔助工作人員制定灌區各用水單位的用、配水計劃；實現供配水調度管理；實現供配水指令管理；根據遙測設備上報的各用水計量點測報的數據情況，對供配水計劃和執行情況進行監督和分析，形成管理評價；對供水情況進行統計與分析。

2.5 水量統計與計費征收

灌區收費計收管理系統，在量測水管理基礎上，通過不同的水費計算方式，計算各用水單位的應交水費，準確的進行水費結算。主要包括對用戶在結算期內的用水數據進行統計處理，會同管理單位制定的水價進行水費結算，并根據結算數據進行收費管理，同時對所收取水費進行分級分類管理。

2.6 工程運行與維護管理

實現灌區內骨干工程運行信息的監視與預警、工程設備信息管理、運行故障分析與預警、維護流程管理、維護人員與備品備件管理等功能：工程運行信息監視主要顯示灌區內實現自動監測的各類泵站、閘工程運行、狀態、預警等信息。設備及備件管理是對灌區內各類工程監測設備進行統一編號，管理。實現新設備的添加、修改、刪除；設備的添置和更換，設備按類型、位置等屬性的查詢操作，實現備品備件數量、存放信息、領用信息的管理。

2.7 移動應用

移動應用系統主要包括：雨水情等實時信息監視、查詢統計、通知管理、信息上報管理、通訊錄管理等功能。是通過移動終端顯示各類實時監測信息，包括各測站點名稱、位置、監測時間、監測信息、預警信息等功能，可通過移動終端查詢各類監測信息的歷史數據、統計報表等；下發預警通知、維護通知、文件通知等，并完成監測數據、圖片、現場情況描述等信息的上報功能。

3 網絡安全提升

針對灌區應用需求及水利部信息安全管理需求，對灌區管理處信息中心站的網絡系統進行改造，實現系統應用及網絡安全的提升。

3.1 內網應用區

配置數據接收服務器，接收新建自動監測站數據，接入已建自動監測系統的數據，配置數據庫服務器和應用服務器，實現內網用戶的軟件應用服務功能。通過水利專網與省信息中心實現信息的交換與共享。本區域不連接互聯網。

3.2 辦公應用區

區域可直接連接互聯網，為辦公用戶提供服務。同時配置數據庫服務器和應用服務器，將內網應用區數據庫中的信息按配置要求交換到數據庫服務器，實現辦公應用區用戶的軟件應用服務，同時通過互聯網提供移動應用服務功能，使得各類用戶可通過移動終端獲取應用服務。

3.3 內外網隔離

在內網應用區與辦公應用區之間配置單向網閘，數據通過網閘只能從內網應用區單向傳輸到辦公應用區，使得辦公應用區可以使用信息服務，同時確保了中心數據庫的安全。

4 結束語

駟馬山灌區信息化系統整合后，提高了信息采集和處理的準確性以及傳輸的時效性，創建的信息平臺可以及時發布灌區的供用水信息，及時、全面地掌握水雨情、工程、供用水人員、管理機構等信息，提升了灌區管理水平。