智能化背景下灌區續建配套與節水信息化改造

任國峰，靳秀玲，甘立記

（安陽市萬金渠管理處，河南 安陽 455004）

1 灌區續建配套與節水信息化改造的意義

當前，進行灌區續建配套與節水信息化改造具有重要意義，而信息技術也在改造過程中發揮著重要價值。首先，進行節水信息化改造有利于增強灌區運行的安全性。在進行信息化改造時，改造人員會對渠道病險建筑物以及險工險段進行加固處理，可避免灌區出現安全事故。其次，有利于提升農田灌溉能力，提高灌溉水利用系數，為當地的農業生產提供灌溉保障。再次，有利于提高水資源利用率。在長期運行過程中，灌區存在跑水、漏水、滴水等問題，降低了水資源利用率，而加強節水改造可以提高水資源利用率。此外，有利于降低灌區的運維成本，提高灌區的服務能力。

2 智能化背景下的灌區續建配套與節水信息化改造策略

2.1 改造原則

首先，設計人員在設計信息化系統時無論是布設信息采集點還是選擇技術方案都需要全面規劃，科學選擇。其次，應堅持先進性與經濟性原則，在提升系統智能化水平的同時降低運維成本。同時，應堅持高效可靠原則。第三，應堅持安全性原則，做好設備防盜與防破壞工作。此外，應堅持全面規劃，分步實施的原則，即根據總體的建設思路分步實施信息化改造工作；并堅持設備擴展性與兼容性原則，嚴格按照國家技術標準要求選擇硬件，并保障軟件具有較強的兼容性與可擴展性。

2.2 系統總體設計

在進行灌區續建配套與節水信息化改造工作時，需綜合分析漳南灌區的管理情況，合理開發管理系統，確保系統具有水量報告、水情監測、水泵與閘門遠程控制等功能，提高管理效率，因此需以物聯網架構為基礎進行灌區信息化系統的設計（如圖1所示）。

圖1 灌區續建配套與節水信息化系統圖

2.2.1 加強數據采集控制設計

數據采集是重要環節，只有加強數據采集才能夠為后續工作奠定基礎，因此需要加強節制閘、分水閘、水閘控制系統、雷達流速儀以及視頻監控建設，從而完善信息化終端感知系統與執行系統，同時進行水情信息的提供與閘門控制的協調工作。

2.2.2 加強數據傳輸設計

設計人員可以利用千兆光纖進行管控中心的數據接入，即將閘站、提水泵站、視頻監控站等終端設備與光纖結合起來，為數據傳輸提供支持。

2.2.3 加強云平臺設計

云平臺是灌區續建配套與節水信息化系統的關鍵，優化云平臺設計可以根據實際需求進行服務器存儲、網絡與計算資源的擴展，利用云平臺進行數據信息的存儲與傳輸。設計人員需要根據各個子系統的資源需求進行存儲資源與計算資源的劃分，從而提高服務器硬件的利用率。

2.2.4 加強監控中心設計

構建統一的監控中心可以對灌區的調水情況、水工建筑等各個方面進行實時監控，因此需優化監控中心的設計。

2.2.5 加強應用系統設計

設計人員需要根據灌區信息化使用功能與信息化應用系統構建綜合灌區管理系統，在系統當中應用獨立式的模塊設計，降低模塊之間的耦合，提高數據之間的耦合，確保各個子系統之間相互獨立，但是系統之間可以進行信息共享。

2.3 系統分項設計

2.3.1 數據采集控制

首先，需做好閘門控制設計工作。漳南灌區在進行信息化灌區管理時十分注重閘門的自動控制，在設計時需在現地控制層與遠程控制層的基礎上完善控制體系架構，利用以太網技術以及PLC技術完善控制功能，充分發揮計算機軟硬件技術、傳感技術、網絡通信技術以及自動化控制技術等先進技術在無人值守中的作用，明確閘門控制的功能要求。其次，需做好量水監測設計工作，通過流速面積法與水力學法進行灌區渠道截面面積、水位高度與水流速度的監測。通過雷達流速儀、超聲波多通道明渠側流箱、電磁流量計、太陽能電池板、光伏智能控制器等設備完善雷達流量監測站的建設。第三，完善視頻監測站設計，利用室內高清網絡攝像機、電源模塊、AI智能球形網絡攝像機、光纖收發器、4G網絡硬盤錄像機等設備增強自動監測站點的實用性。第四，完善提水泵站控制設計，通過斷路器、PLC、中間繼電器、接線端子等設備完善提水泵站的控制功能。

2.3.2 數據傳輸

數據傳輸設計的主要內容有共用網絡通信建設、VPN虛擬網絡建設、數據傳輸組成等。公用網絡通信是由接入層與核心層共同構成；VPN虛擬網絡應用了加解密技術、隧道技術、身份認證技術以及密鑰管理技術等技術，具有較高安全性；數據傳輸設備是由路由器、核心交換機、防火墻以及交換機共同構成。

2.3.3 云平臺

云平臺設計包括服務器資源用量計算、服務器資源配置要求、云平臺構成設備以及服務器技術參數等。可以利用OpenStack技術設計云平臺，并配備網絡硬盤，從而滿足資源要求，完善云平臺的鏡像管理功能、調度功能。

2.3.4 監控中心

監控中心的設計內容較多，例如：需明確監控中心的功能要求與組成設備，明確高清拼接屏顯示單元技術參數與連接屏控制器技術參數、監控工作站技術參數等。監控中心具有顯示效果清晰；實現單屏顯、整屏顯、組合顯的結合；節能調度與管理等要求，需配備LED高清拼接顯示單元、拼接屏控制器、高清顯示線纜、拼接屏支架等設施。

2.3.5 綜合應用系統

在進行綜合應用系統設計時，設計人員應綜合分析應用系統的功能、引調水功能的要求、用水計量的要求、安全監控與危險報警的要求。

2.4 完善系統保障體系

為了保障節水信息化系統的正常運行，提高系統的智能化水平，應完善保障體系。首先，應構建完善的運維體系，完善運維工作機制、貫徹落實運維經費、構建運維長效機制；其次，應加強人才隊伍建設并對管理人員進行智慧灌區培訓。

3 結語

灌區續建配套與節水信息化設計是灌區續建配套與節水改造項目的子項目，也是重點工程，影響節水改造的信息化與智能化水平。為提高灌區運行的節水能力，應堅持科學規劃、先進性、經濟性、安全性、可靠性等原則，做好節水信息化系統的總體設計工作與分項設計工作，并構建信息化系統運維體系，加強系統宣傳，充分發揮節水信息化系統作用。