潁上縣潤河站灌區信息化平臺建設實踐

梁樹敏

（潁上縣機電排灌所，安徽 阜陽 236200）

0 引言

水利部和財政部聯合發布了《全國中型灌區續建配套與節水改造實施方案（2021—2022 年）》，明確提出建設一批“節水高效、設施完善、管理科學、生態良好”的現代化灌區[1]。灌區信息化建設是實施方案中的主要任務之一，信息化是灌區現代化管理的基礎，是灌區可持續發展的必然要求[2]，可有效提升灌區管理水平。目前灌區信息化建設存在信息采集手段落后、資源難以共享、重硬件輕軟件、水費收繳無依據、系統綜合集成能力差、現場管理人員不足等問題[3]。本文以潤河站灌區為對象介紹信息化建設實踐。

潤河站中型灌區位于安徽省阜陽市潁上縣，灌溉范圍主要包括潤河、關屯、半崗3 個鄉鎮14 個行政村，設計灌溉面積8 萬畝。潤河站灌區屬于提水灌區，以淮河作為主要灌溉水源，通過總干渠、南干渠、東干渠及北干渠進行灌溉。

1 信息化建設現狀

潤河站灌區信息化建設主要存在以下幾個問題：一是目前量測水監測設備、視頻監控設備不完善，量測水監測設備配置不足，且部分設備損壞，無法支撐用水水量監測及水費收繳，現有視頻監控系統布設數量不足，無法直觀監控重點渠道及閘泵站現場和周圍情況；二是重要閘站通過人工控制啟閉電機供電，實現閘門啟閉和控制閘門升降，但無法實現閘門遠程控制，以實現少人值守的目的。三是缺少GIS 一張圖、配水調度、水費管理、閘門控制、移動APP 等系統，并且缺少統一管理平臺，集成現有視頻監控數據、測量水監測數據、閘泵運行數據等，未實現與潤河站灌區內部及外部系統的共享交換與融合。

2 建設思路

本項目根據現代化灌區建設要求，結合潤河站灌區信息化現狀，基于物聯網、大數據、自動控制、地理信息系統等先進技術，采用松耦合體系結構，構建B/S 架構，完善灌區監控體系、構建智能業務應用，并與潤河站灌區已建系統及外部系統進行集成，實現灌區內部及外部系統共享融合，實現灌區監控自動化、應用智能化的一體化管控平臺。為灌區水量計量及收費、配水調度、工程運行等業務管理提供高效、可靠的管理手段，提升灌區的管理水平，為實現灌區現代化管理提供可靠支撐。

3 總體框架

本項目總體框架涉及六層兩大體系，六層分別為采集層、基礎設施層、數據層、支撐層、應用層、交互層，兩大體系分別為標準規范體系、信息安全體系。項目采用松耦合體系、構建B/S 架構。

3.1 采集層

信息采集系統包括量測水監測系統、視頻監控系統、閘門控制系統，自動采集監測數據，并通過數據共享其他部門數據，獲取水文、氣象等相關數據。

3.2 基礎設施

利用網絡傳輸設施，包括專網和公網，通過有線、無線方式進行數據傳輸，機房設備為軟硬件提供運行環境支撐，機房設備包括服務器、交換機、防火墻等。

3.3 數據層

數據層依據相關標準規范，結合數據庫設計原則進行數據庫結構設計，構建綜合數據庫和共享數據庫。其中，綜合數據庫包括監測數據、基礎信息數據、空間數據、業務管理數據與多媒體數據等，共享交換數據庫用于存儲共享交換數據，包括水文、氣象、環保等其他部門數據。

3.4 支撐層

支撐層為應用系統提供組件支撐，包括web 應用服務器組件、流程組件、消息組件、監控組件、交互組件、GIS 等組件。

3.5 應用層

應用系統依托各類數據資源及支撐組件，按業務管理需求提供各類應用，建設信息化管理系統軟件與移動APP。

3.6 交互層

主要包括潁上縣潤河站灌區管理軟件平臺的PC端與移動APP。

4 功能架構

潤河站灌區管理軟件平臺包括信息化管理系統PC 端和移動APP。信息管理系統PC 端開發功能包括信息采集處理、灌區管理GIS 一張圖、配水調度管理、水費管理、閘門控制、系統授權管理。移動APP 開發功能包括灌區概況、流量觀測上報、配水指令、用水登記、水費移動征收和電子地圖。

5 主要建設內容

5.1 灌區監測

在總干渠、南干渠、東干渠、北干渠、支渠、排灌站、分水閘等設置流量監測設備，根據不同場景設置電磁式明渠流量計、插入式電磁流量計、非滿管電磁流量計，并配備太陽能電池板、電源防雷器等設備，通過RTU 終端實現數據實時采集與遠程傳輸。

5.2 視頻監控

在總干渠、南干渠、東干渠、北干渠、支渠、排灌站、分水閘等位置上設置視頻監控站點，實現對現場及周圍進行實時監控，實現視頻監視與視頻控制，設備故障時自動報警，管理人員及現場值班人員根據監控現場情況做出相應的處理。

5.3 閘門控制

閘門自動化控制設置現地控制、水管所調度、總控中心，現地控制站在控制柜上顯示設備運行狀態，實現閘門進行控制，并將閘門運行信息和控制信息上傳至上位機；水管所調度站通過組態軟件采集現地閘門運行、水位、流量及控制信息并根據調度指令實現閘門開度調節；總控中心實現對閘門運行狀態、過閘流量、渠道水位進行監控，可根據權限預設，獲得遠控權限，實現對閘門進行遠程控制。提供現地手動控制、現地自動控制、遠程控制三種操作方式。通過現地開關設置自動控制與遠程控制。

5.4 灌區管理軟件平臺

（1）信息化管理系統PC 端

對接量測水系統、視頻監控系統、閘門控制系統、泵站控制系統，實現對水量監測信息、閘門運行、泵站運行、視頻信息的采集、處理和展示，設定預警條件，當數據出現異常時，通過短信、聲音、彈窗等多種方式提供相關人員進行處理。

基于地圖實現灌區基本信息和調水方向、調水范圍、各調水節點動態數據的查詢、統計，按時間、用戶進行水量計算、水量統計、水費計收等。

根據來水情況、引水能力、水庫蓄水情況和各用水單位上報的需水計劃制定配水計劃，支持需水計劃的上報、審核，配水計劃的維護與查詢；灌區調度管理人員完成調度指令編輯、調整，經審核后下發到下級單位，下級單位接收指令，執行調度指令并進行反饋，調度過程中實時監控水位、流量、閘泵運行、視頻數據，可根據輸配水節點的監測數據對輸配水情況進行預測和分析；對各水管站單位時間用水量情況進行統計分析。

將配水調令通過計算轉化操作指令，根據計算結果調整閘門開度，遠程開閉閘門、切換工作模式，并實現水位、流量、閘門開度和閘門狀態的監控、統計。

實現對灌區用水單位、用水戶信息進行維護和管理；分用水單位和用水戶灌溉面積進行維護和查詢；實現按畝水價管理；對用水單位及用水戶應收水費進行計算，對水費收取情況進行統計。

（2）移動APP

開發移動APP，主要實現灌區概況信息展示，提供灌區實時、歷史流量數據統計、查詢，提供補錄測點歷史數據；實現調度管理人員配水指令的編輯下發，下級單位接收、執行調度指令；實現用水單位和用水戶用水情況登記，提供用水單位和用水戶水費收繳、水費預收、水費查詢；基于地圖實現灌區內監測站點基礎信息、水位、流量、閘泵站運行信息、視頻信息查詢，使灌區管理人員和現場人員工作更加便捷和高效。

6 結論

潤河站結合灌區自身信息化現狀，主要建設灌區監測系統、視頻監控系統、閘門控制系統、灌區管理軟件平臺等，實現灌區內部及灌區外部數據共享融合，實現灌區監控自動化、應用智能化，提升灌區管理水平，充分發揮灌區工程效益，為灌區業務管理和現代化建設提供可靠支撐■