某典型灌區信息化系統建設與思考

王夏然

(安徽省河川工程咨詢有限公司，安徽 合肥 230022)

灌區信息化是網絡信息時代灌區現代化的基礎與主要管理手段。所謂灌區信息化就是運用計算機技術、信息通信技術、自動控制技術，無線傳感網技術、充分挖掘和采用灌區環境信息資源及相關設施，最大限度地提升灌區的服務水平、管理效率，加快灌區的現代化發展步伐。在互聯網物聯網的時代背景下，信息化管理是灌區未來發展的必由之路、不二選擇。

2002年，啟動了我國開始灌區信息化試點建設，近20多年的建設發展，國內一些大型灌區的工程設施運行狀況已有顯著改善，灌區用水管理，水資源利用等都更加科學、高效，灌區整體的信息化水平也有了很大程度的提高；可也還存在一些不足，灌區建設也存在著水資源分布不均、灌區現代化水平不高、灌區水資源管理落后，無法實現統一調度、信息網絡不健全等問題。按照2035年基本實現灌區現代化的要求，“水利工程補短板、水利行業強監管”的水利改革發展總基調，以灌排工程、量測水設施、信息化等方面補短板為重點，建立具有更加高效的灌排工程體系，文章以某典型灌區大型灌區為例，就目前信息化建設中目前遇到的重難點問題，提出灌區信息化發展的優化策略，構建一套科學的灌區信息化系統管理平臺。

1 灌區信息化建設現狀

1.1 起步晚，發展滯后

某典型灌區主要在安徽省區域內，是安徽省的提水灌區。灌區在灌區總面積約3950km2，其中，設計灌溉面積約24.4×104hm2。灌區信息化起步較晚，因其技術、經濟條件的限制，灌區信息化建設尚不完善。灌區自1998年開始實施灌區續建配套與節水改造建設，近年，雖然實施了系列配套工程，對節水農業技術也有一定的探索，取得了可喜成績，促進了灌區節水農業的發展，然而在農業灌溉用水水量量測方面卻研究相對較少，發展相對滯后，與國內先進地區相比仍有較大差距。

1.2 管理技術落后，阻礙可持續發展

現階段，某典型灌區運行管理技術仍以傳統方式為主，落后的管理技術和手段，不利于灌區發揮最大效益。洪澇之年，由于水情雨情信息獲取的不及時，將會加大工程防汛保安的難度；干旱之年，傳統管理方式和管理技術，很難滿足灌區有限水資源抗旱減災效益的優化利用。尤其是江淮分水嶺地區水資源相對短缺，用水方式粗放和過度開發利用問題突出。歷年來某典型灌區供水與取用水的管理方式無法適應當前節水思路的要求，水利用效率及水量采集信息不完善、用水效益較低。加之信息網絡不健全，灌區管理人員專業水平參差不齊，不能滿足新時期治水方針發展需求等等。由此可見，傳統的管理模式與技術已嚴重阻礙灌區的可持續發展，需盡快推進灌區信息化建設，實現遠程調度控制、引輸水管理、高效用水等目標，全面提高灌區管理能力。

2 信息化系統建設

基于某典型灌區問題現狀，為了能夠更加合理有效的開發和利用水資源，迫切需要加快某典型灌區信息化的建設，以便更為有效地解決某典型灌區目前灌區農業發展中存在的問題。因此，本文規劃構建某典型灌區信息化系統，為某典型灌區服務。

某典型灌區信息系統總體框架采用SOA架構，邏輯上主要包括由數據的采集層、基礎設施層、數據匯集層、數據資源層、應用支撐層、應用層、用戶層和標準規范體系、建設維護管理體系、信息安全體系三大體系組成?？纱_保技術可持續演化，保證系統可具備優良的實用、先進、擴展、移植及開放性功能模塊齊全。總體架構如圖1所示,說明如下：

(1) 數據采集層。物聯網感知負責采集信息數據。通過不同的監測工具實現對某典型灌區水利工程信息化管理平臺相關數據的全面監測采集，包括水量、流量流速、工情、視頻和閘門等信息的監測。數據通過相關監測系統接入或者人工填報錄入的方式接入。

(2)基礎設施層。基礎設施層包括網絡傳輸和機房基礎設施。傳輸方式包括有線傳輸和無線傳輸。有線傳輸包括內網、專網，無線傳輸包括GPRS、3G、4G等方式；基礎設施包括指揮調度中心、會商中心和機房等。

(3)數據匯集層。數據匯集層主要包括自動終端數據接收模塊、數據共享與交換模塊、移動終端數據接收模塊、人工上報數據接收模塊等內容，通過信息共享交換機制來實現數據統一匯集、統一處理、統一存儲等功能。

(4)數據資源層。數據資源層主要是指某典型灌區水利工程信息化管理平臺建設的數據庫，包括監測數據庫、業務管理數據庫、基礎信息數據庫、空間數據庫和共享數據庫。

(5)應用支撐。應用支撐為應用軟件的功能實現提供應用支撐。應用支撐平臺對下管理數據匯集，實現數據資源的集成共享，對上支撐應用提供全系統信息共享服務，實現軟件資源的集成重用。其中包括構建統一的數據交換體系應用于底層數據資源，建立統一的數據共享機制，形成全面、完善的數據管理標準；可采用統一的單點登錄、統一身份認證、信息訂閱與推送、報表定制、異常告警、模型訪問、1張圖展示、統一數據訪問等共用的應用組件與標準的服務接口，實現跨系統的流程與數據交互；整合各應用系統共享的信息資源，提供包括軟件和資源給業務應用作為支撐服務。

(6)應用層。業務系統包括可以提供數據的展示分析等業務功能應用。根據某典型灌區水利工程信息化管理平臺需求，系統將采用成熟的高新技術，如 GIS、數據服務、三維仿真等，搭建信息化系統的基本框架，建設以數據庫系統為支撐，以綜合信息服務系統、供配水調度管理、水費統計與征收、工程運行及維護管理、移動應用等五個系統為主要內容的信息化系統。

(7)用戶層。根據某典型灌區現狀和本次灌區量測水現代化改造過程中關聯的主體，其信息化系統應包括某典型灌區管理處和灌區各級用水單位。

圖1 某典型灌區水利工程信息化管理平臺總體架構

3 信息化建設的思考

某典型灌區信息化建設過程中，有一些值得深入思考的問題。

(1)統籌規劃，統一領導。在信息化建設過程中，運用系統論的方法，從全局出發，對各層次、各方面、各要素統籌規劃，才能集中有效資源，高效快捷地實現目標。同理，建立統一的領導十分必要，否則，無法實現信息化總體規劃和戰略；無法建立起整體工作架構，制定切合實際的信息化管理制度；無法建設各層次、各相關行業專業的互聯互通；也無法建立灌區供水、用水、排水等公共服務的信息化體系。

(2)整合資源 共建共享。某典型灌區在系統建設信息化以前，已有部分的軟硬件設施和資源，建設過程中充分考慮灌區水利工程信息化管理平臺需求，整合信息資源，采用成熟的高新技術，物聯網、無線傳輸、 GIS、數據服務、云計算等，搭建信息化系統的基本框架，建立統一的數據共享機制，以全面、完善的數據管理標準作為服務支撐。

此外，灌區作為 “水利”的重要組成部分，在信息化建設過程中應充分考慮與上級管理單位的各業務部門，與氣象、環保、農林牧富漁等相關單位，建立互聯互通，信息共享機制，以更好更全面地為農業發展服務，實現“落實大數據共治共享任務”。

(3)定位清晰，保核心發展。保障和服務農業發展是灌區信息化的核心，這是在灌區信息化建設之初，就明確的清晰定位。

灌區信息化平臺應在傳統基礎上融合物聯網技術、云計算、GIS、大數據等實現灌區管理信息化、控制自動化、調配水合理化、量測水精準化、收費規范化，提高灌區的運行效率，制定出最優的配水方案，減少灌區的運營成本。

通過水行政管理、水資源管理、水工程管理信息化和灌供水計量、水權分配、工程管護、用水需求、供水效益等，提高灌區灌溉水利用系數，降低灌溉用水損耗，提高節水、節能效果，為高效農業發展提供技術保障和服務，助力鄉村振興。

4 結束語

通過對某典型灌區信息化現狀的分析，從用戶層、應用層、應用支撐層、數據資源層、數據匯集層、基礎設施層、數據采集層等方面構建了某典型灌區信息化系統。實現遠程調度控制、引輸水管理、高效用水等目標，全面提高了某典型灌區管理能力與信息化水平。提出了統籌規劃，統一領導；整合資源 共建共享；找準定位，確定以服務農業為核心，促農業發展的思路。為其他灌區信息化建設提供范例。