淺談升鐘水庫智慧灌區信息系統建設技術

摘要：通過建設智慧水庫灌區信息系統，可以將區域范圍內所有的水庫灌溉信息進行綜合運用，突破信息孤島，在最大限度上發揮數據的效果。本文以升鐘水庫智慧灌區管理系統建設項目為例，分析了信息系統建設的整體框架、立體感知體系的建設情況以及信息服務平臺的建設情況等。本文的研究對于積累智慧水庫灌區信息系統建設經驗，促進系統建設發展具有一定的實踐意義。

關鍵詞：智慧水庫;灌區;信息系統;物聯感控

引言

所謂智慧水庫灌區信息系統，就是通過當前階段比較科學的技術手段，將灌溉區域范圍內能夠利用的資源進行統籌規劃，深層次挖掘[1]。在最大限度上發揮它們應有的作用，提升數據信息的應用質量和效率，保障灌溉效率[2]。升鐘水庫管理單位結合實際情況建設智慧水庫灌區信息系統，該系統擬使用當前比較先進的大數據分析技術、云計算技術、互聯網分析技術以及空間信息技術等[3]。通過這些技術的綜合運用，將靜態的灌區數據信息實現動態分析與管理。為管理層的決策提供科學依據，提升水庫灌區管理水平。

1.信息系統建設的整體框架

如圖1所示為南充升鐘智慧灌區管理系統的整體框架，可以看出，整體上有5個層級，以下進行詳細介紹。

1.1物聯感控層

物聯感控層的作用是利用各種先進的技術手段對區域范圍內的水庫灌區數據信息進行采集。采集方式主要有三種：第一是利用物聯網技術、視頻技術、3S技術等對數據信息進行自動化采集;第二是通過人工方式進行填報;第三是已有的數據信息進行整理，包括互聯網數據和檔案數據信息等。準確完整的數據感知是信息系統各項功能得以實現的重要基礎和前提，如果沒有數據作為支撐，后面各項功能都無法實現。

1.2網絡通信層

網絡通信層的作用是實現不同層級之間數據信息的快速交互。建設時涉及到的技術包括高速通信技術、無線通信技術以及通信安全技術等。

1.3數據中心層

數據中心層的作用主要是對所有感知得到的數據信息進行綜合的存儲并分析計算。需要使用的技術手段主要包括GIS技術、數據倉儲技術、大數據分析技術、云計算技術等。本項目中設計的數據中心分為三大部分，分別為云基礎設施、數據資源、數據及應用支撐平臺。其中云基礎設施內包含有大量的數據信息，作用是對數據進行存儲和計算，數據資源中主要存儲區域范圍內的灌域數據;數據及應用支撐平臺主要是提供標準的應用服務，體現信息系統的功能。

1.4智能應用層

智能應用層是最為關鍵和核心的構成部分，主要作用是基于數據綜合分析計算結果，對數據進行綜合應用，業務主要包含三部分，分別為移動應用、辦公應用和業務應用。可以實現灌區范圍內各種水信息的實時在線監測、水資源的綜合調度和管理等業務，提升水庫灌區的管理質量和效率。

1.5智慧管理層

智慧管理層主要是借助先進的可視化技術、虛擬現實技術等將水庫灌區中比較重要的數據信息通過大屏幕進行直接展示，實現與管理人員和工作員的高效率交互。可以展示的信息包括監測原始數據信息以及基于分析計算后的成果應用數據信息，比如對灌區未來水情和災害的發展趨勢預測結果等。為管理層人員的決策提供依據。

2.立體感知體系建設

豐富的數據信息是提升信息系統運行質量和效率的基礎和前提。對于本文所述的信息系統，需要感知的內容主要如下：第一，水情信息。主要是區域內所有與水相關的數據信息，包括地表水信息和地下水信息;第二，工情信息。主要包括渠系工程運行狀態數據信息，包括暗渠、暗拱、泵站、閘門等的狀態信息;第三，氣象信息。指區域范圍內相關的氣象數據，包括溫度、濕度、風速、風向、光照強度、大氣壓強、輻射量等;第四，水質信息。指區域范圍內不同渠系中的水質情況，包括水質的物理特征以及化學生物特征;第五，墑情信息。主要時土壤含水量，需要關注不同位置的具體信息，比如河道、樁號等;第六，大壩信息。主要是反映大壩運行狀態及安全的數據信息，包括水位、庫容、滲漏、位移情況等;第七，岸線信息。主要包括岸線的圖像數據、入侵數據以及排污口相關數據信息等;第八，閘門自動控制。涵括的數據主要有閘門關閉狀態及其開啟程度、上游及下游的水位情況、水流過閘門時的流量、電機運行狀態數據等;第九，泵站自動控制。涵括的數據主要包括泵站的水流量、運行狀態、管道內部壓力、電機運行狀態參數以及前池水位情況等;第十，閥門自動控制。涵括的信息主要是閥門工作狀態、管道內流量及其壓力、閥門開啟程度等。

3.信息服務平臺建設

3.1業務支撐系統

（1）水資源管理。水資源管理包含兩部分內容，分別為地表水管理和地下水管理。其中，地表水管理主要是要強化灌區范圍內各種渠系的水位、流速以及水質等情況，加強對數據信息的分析計算能力，提升地表水的利用效率;對于地下水管理，主要是通過先進的感知體系對相關數據信息進行實時監測，掌握灌區地下水的水位情況，為地下水的合理開采提供數據支撐。

（2）工程運行管理。通過對數據中心中的數據信息進行綜合分析，實時掌握灌區范圍內所有渠系的動態信息，從而對灌區內的用水情況進行統籌規劃，提升水資源的利用效率，實現智慧化控制與管理。

（3）防汛抗旱調度。在防汛抗旱季節，通過數據感知體系可以實時掌握不同區域的水情動態數據，并對這些數據進行大數據分析，提前預判可能存在的汛情和旱情。進而提前采取措施做好預防工作，將汛情和旱情災害控制在最低水平。

（4）大壩安全監測。通過對大壩相關數據進行綜合分析，預測存在的安全隱患，提前采取措施進行修補和預防，避免小隱患引發大問題。

（5）水土保持監測。主要是對水庫灌區范圍內需要重點治理的工程項目以及水土保持情況進行綜合監測與管理，避免發生水土流失的情況。

3.2輔助決策系統

基于智慧水庫灌區信息系統的數據采集及其分析結果，可以為管理人員提供決策依據：第一，水資源管理智能決策。可以對水資源調配、灌溉以及生態用水決策進行優化，確保水資源能夠更好的分配到需要的地方，實現區域內水資源的科學智能調度;第二，水災害防御智能決策。通過對區域水情、水害情況進行大數據分析，實現洪水、干旱的準確預報及定量分析，根據系統預測結果，管理人員可以更好的開展災害應急調度工作，提升主動防御和治理能力;第三，水生態環境智能決策。目前我國非常重視生態環境建設，基于信息系統可以對水生態進行科學評估并預測未來的發展趨勢，為水生態的綜合治理提供數據支撐;第四，灌區動態評價。對南充升鐘灌區范圍內的渠系運行情況以及水資源使用情況等進行準確的分析與預測，從而提升區域內的灌溉管理水平以及水資源利用效率;第五，預警服務。通過對感知到的數據信息進行云計算、大數據分析，可以很快的預測未來可能存在的各種災害情況，進而對外發布預警。

4.結束語

升鐘智慧灌區管理系統目前尚處于起步階段，還沒有完全建設完成。項目在建設過程中必然會面臨很多的問題和不足，需要對建設規劃方案進行深入的分析和研究，結合實際情況進行優化改善。由于智慧灌區建設是一項非常復雜的工程，需要長時間大量的投入，這就要求建設人員能夠正視存在的問題，不斷的學習新理念、新技術，才能夠將智慧水庫灌區信息系統建設成為最先進的、最實用的系統，使之更好的服務于地區社會經濟。

參考文獻：

[1] 郭曉寧. BIM技術在涔天河智慧水庫建設中的應用及意義[J]. 水電站機電技術. 2020， 43（10）： 70-72.

[2] 劉輝. 水庫管理部門建設智慧檔案管理系統設想[J]. 卷宗. 2019（22）： 100.

[3] 陳劍，張國祥，葛從兵，等. 全景仿真在大壩安全管理信息系統中的應用[J]. 大壩與安全. 2019（3）： 14-18.

作者簡介：李巧蘭（1983-），女，漢族，四川南充人，本科，工程師，主要從事電子信息方面工作。