灌區(qū)節(jié)水改造項(xiàng)目信息化建設(shè)的幾點(diǎn)建議

摘" 要：為探究灌區(qū)節(jié)水改造項(xiàng)目如何提高信息化水平，本文對信息化建設(shè)在灌區(qū)節(jié)水改造中的重要意義、現(xiàn)狀及存在的問題進(jìn)行分析。通過分析，以信息化管理系統(tǒng)與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，就灌區(qū)節(jié)水改造項(xiàng)目信息建設(shè)提出幾點(diǎn)建議，為灌區(qū)水利工程提供信息化的理論支持。

關(guān)鍵詞：灌區(qū)節(jié)水" " "信息化建設(shè)" " "現(xiàn)狀問題" " "建議

灌區(qū)節(jié)水項(xiàng)目的信息化技術(shù)是推動(dòng)灌區(qū)良性發(fā)展的重要組成部分，其作為節(jié)水改造項(xiàng)目中的核心內(nèi)容，可有效保障灌區(qū)的自然環(huán)境可持續(xù)。在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略推進(jìn)和信息技術(shù)快速發(fā)展的背景下，從信息技術(shù)角度優(yōu)化灌區(qū)管理流程、監(jiān)測水工運(yùn)行狀況，促進(jìn)水利工程具備可觀的發(fā)展前景，能有效提升水利工程發(fā)展?jié)撃堋?/p>

一、加強(qiáng)灌區(qū)節(jié)水改造項(xiàng)目信息化建設(shè)的重要意義

一是提升水資源利用效率。信息化技術(shù)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測水量、土壤墑情和氣象數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉，減少水資源浪費(fèi)。例如，雷達(dá)水位計(jì)和超聲波流量計(jì)的應(yīng)用，可動(dòng)態(tài)調(diào)整輸配水方案，顯著降低輸水損耗。

二是優(yōu)化灌區(qū)管理效能。 信息化系統(tǒng)整合了水量監(jiān)測、視頻監(jiān)控、PLC控制等功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化管理，減少人工干預(yù)，提升響應(yīng)速度。如PLC控制系統(tǒng)可遠(yuǎn)程操控閘門，提高調(diào)度效率。

三是增強(qiáng)災(zāi)害應(yīng)對能力。通過動(dòng)態(tài)監(jiān)控平臺和預(yù)警系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測渠道淤堵、水位異常等問題，提前制定應(yīng)急預(yù)案，降低洪澇或干旱災(zāi)害的影響。

四是支撐農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。信息化建設(shè)為智慧農(nóng)業(yè)（如水肥一體化）提供數(shù)據(jù)支持，助力農(nóng)民科學(xué)種植，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，同時(shí)推動(dòng)灌區(qū)發(fā)展與鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略深度融合。

二、灌區(qū)節(jié)水改造項(xiàng)目信息化建設(shè)的現(xiàn)狀及存在的問題

（一）信息化建設(shè)現(xiàn)狀

一是基礎(chǔ)監(jiān)測設(shè)施初步覆蓋。部分灌區(qū)已部署水位、流量傳感器和視頻監(jiān)控，但覆蓋范圍有限，且數(shù)據(jù)精度參差不齊。 二是智能技術(shù)試點(diǎn)應(yīng)用。雷達(dá)水位計(jì)、PLC控制系統(tǒng)等技術(shù)在部分灌區(qū)落地應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制功能。 三是政策支持逐步加強(qiáng)。國家出臺《“十四五”節(jié)水型社會(huì)建設(shè)規(guī)劃》等文件，明確要求推進(jìn)灌區(qū)數(shù)字化改造。

（二）信息化建設(shè)存在的問題

一是系統(tǒng)碎片化，集成度低。監(jiān)測、調(diào)度、管理等系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，形成“信息孤島”。 二是技術(shù)應(yīng)用深度不足。依賴傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)，AI、大數(shù)據(jù)分析等新技術(shù)應(yīng)用較少，預(yù)測預(yù)警功能薄弱。三是運(yùn)維保障能力欠缺。缺乏專業(yè)技術(shù)人員，且設(shè)備老化后維護(hù)不及時(shí)，部分系統(tǒng)建成后處于閑置狀態(tài)。

三、灌區(qū)節(jié)水改造項(xiàng)目信息化建設(shè)的幾點(diǎn)建議

（一） 推進(jìn)信息化管理系統(tǒng)建設(shè)

信息化管理能夠在灌區(qū)運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化全天候管理，為灌區(qū)水資源的合理配置提供數(shù)據(jù)支撐，管理人員可在符合灌區(qū)節(jié)水條件下合理利用水資源，信息化系統(tǒng)結(jié)合智能化技術(shù)、數(shù)字化平臺等，監(jiān)測灌區(qū)管理，并能基于虛擬環(huán)境模擬分析、處理。

信息采集終端運(yùn)用GPRS、5G網(wǎng)絡(luò)自下而上將信息傳輸?shù)焦鄥^(qū)的監(jiān)控平臺。在灌區(qū)改造項(xiàng)目中安裝多個(gè)信息采集終端，結(jié)合監(jiān)測點(diǎn)設(shè)備采集的灌區(qū)水量、水位等信息，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至監(jiān)控管理系統(tǒng)，存儲于管理系統(tǒng)服務(wù)器。具體采集流程是通過監(jiān)測點(diǎn)采集的灌區(qū)信息自下而上從采集終端自動(dòng)借助網(wǎng)絡(luò)通信運(yùn)輸?shù)絼?dòng)態(tài)監(jiān)控管理服務(wù)器。

灌區(qū)構(gòu)建信息化管理系統(tǒng)旨在合理、便利處理與調(diào)控水資源，提高水資源利用率。因此，結(jié)合灌區(qū)水資源的實(shí)際、運(yùn)行狀態(tài)，依據(jù)用戶的用水需求，科學(xué)分配水資源顯得尤為重要。灌區(qū)水資源信息評估需綜合考量土壤環(huán)境、水量數(shù)據(jù)、氣象特征及周邊農(nóng)作物狀況等多方面因素。加強(qiáng)灌區(qū)信息化管理，涵蓋如灌區(qū)流量監(jiān)測站、視頻監(jiān)測站、墑情監(jiān)測站及信息化管理系統(tǒng)。信息化管理系統(tǒng)依據(jù)預(yù)估技術(shù)針對該灌區(qū)的環(huán)境信息、灌溉要求向管理人員進(jìn)行預(yù)報(bào)，以此幫助設(shè)計(jì)契合本灌區(qū)附近農(nóng)作物生存的用水、蓄水需求和制度。

綜上，依據(jù)信息化管理系統(tǒng)中的信息交換要求、信息處理、信息控制等多個(gè)要素，針對灌區(qū)水資源調(diào)度處理中的外部信息，與信息化系統(tǒng)管理平臺的內(nèi)部信息進(jìn)行內(nèi)容交換。外部信息主要包括涉及該灌區(qū)的管理機(jī)關(guān)、灌區(qū)所處區(qū)域的環(huán)境狀況，內(nèi)部信息主要包括信息化系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)各個(gè)核心單位信息傳遞過程中形成的信息流。

（二）深化精準(zhǔn)監(jiān)控

1.水量監(jiān)測。在干渠、支渠設(shè)置流量監(jiān)測站。干渠是灌區(qū)節(jié)水改造工程中核心的輸水通道，干渠的水流量動(dòng)態(tài)對于灌區(qū)整個(gè)水量的影響力較高。因此，需重點(diǎn)采集灌區(qū)的干渠水況信息，為水情管控、調(diào)配等工作提供有效的數(shù)據(jù)支撐。灌區(qū)自動(dòng)水量監(jiān)測系統(tǒng)可實(shí)時(shí)接收處理灌區(qū)水況信息。監(jiān)測站點(diǎn)經(jīng)無線公網(wǎng)將采集的水量監(jiān)測信息依據(jù)遙測終端技術(shù)，傳輸至中心站，對收集的水況信息進(jìn)行處理和分析，同時(shí)在平臺上針對水量監(jiān)測信息進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢及應(yīng)用。

借助超聲波流量計(jì)、雷達(dá)水位計(jì)監(jiān)測該灌區(qū)干渠水量，配套RTU，以此實(shí)現(xiàn)水量、水位測量與采集傳輸一體化，具備信息傳輸、信息存儲與4G//5G/NB-IOT/LoRa等通信功能。

2.視頻監(jiān)測。灌區(qū)動(dòng)態(tài)管理平臺需結(jié)合灌區(qū)實(shí)際及市級、縣級、灌區(qū)單位就管理提出的需求進(jìn)行功能適配，依據(jù)多元多類別管理制度，通過平臺具備的前后端分離技術(shù)構(gòu)建數(shù)字化灌區(qū)管理平臺，能夠保證信息在服務(wù)、智能、網(wǎng)絡(luò)三個(gè)維度實(shí)現(xiàn)整合應(yīng)用，功能包括用水管理、設(shè)計(jì)監(jiān)控臺等。

信息化管理系統(tǒng)要結(jié)合渠道管理中心，包括灌區(qū)服務(wù)、灌區(qū)設(shè)備、大屏展示等多個(gè)功能，就灌區(qū)展開管控。視頻監(jiān)測主要通過大屏展示系統(tǒng)完成，涵蓋采集信息區(qū)域、用戶采集信息源、采集信息處理、信息信號切換與控制，針對灌區(qū)改造項(xiàng)目采集信息將其以圖像形式呈現(xiàn)。采集信息區(qū)域主要指采集終端覆蓋的區(qū)域范圍，展示信息位置。用戶采集信息源包括RGB、視頻信號，通過信息處理傳輸?shù)叫畔⒒到y(tǒng)平臺，灌區(qū)節(jié)水改造項(xiàng)目工程人員則可結(jié)合實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的視頻內(nèi)容掌握相關(guān)區(qū)域信息。采集信息處理則是將用戶采集信息源的內(nèi)容，借助大屏以視頻形式呈現(xiàn)。信息信號切換與控制依據(jù)控制技術(shù)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換視頻內(nèi)容，也可通過管理人員結(jié)合其需求在顯示器上針對視頻信息執(zhí)行放大、縮小、切換等功能，獲取較為精準(zhǔn)的視頻數(shù)據(jù)。

灌區(qū)設(shè)計(jì)的信息化視頻監(jiān)測系統(tǒng)要以模塊化、集成化原則展示，利于管理人員直觀查看。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用擴(kuò)展性技術(shù)，管理人員可接入其他智能設(shè)備，能夠基于已有視頻內(nèi)容，補(bǔ)充更多細(xì)節(jié)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，前端內(nèi)容主要將采集的信息硬件進(jìn)行技術(shù)壓縮，可通過微波將壓縮處理后的內(nèi)容在傳輸通道上傳，得到的數(shù)據(jù)包內(nèi)容經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境傳輸至視頻系統(tǒng)監(jiān)測管理中心，依據(jù)技術(shù)軟件功能對數(shù)據(jù)包執(zhí)行壓縮，得到圖像信息，圖像處理服務(wù)器接入視頻信息化監(jiān)測系統(tǒng)管控中心，結(jié)合智能化管理軟件針對采集信息的攝像機(jī)展開集成化控制。

綜上，視頻監(jiān)測系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)化運(yùn)行，降低人工維護(hù)難度，智能化技術(shù)加持為視頻信息準(zhǔn)確性提供保障，實(shí)現(xiàn)無人且高效的視頻監(jiān)測，為其他網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備提供接口。攝像機(jī)結(jié)合超五類雙絞線將采集處理后的視頻信號經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，管理站通過微波形式收到上傳的內(nèi)容，最后在管理平臺展示。

3.墑情監(jiān)測。墑情監(jiān)測信息化系統(tǒng)對于灌區(qū)節(jié)水改造具有重要作用，主要針對灌區(qū)土壤水指標(biāo)展開智能化的監(jiān)測，即監(jiān)測灌區(qū)的土壤濕度、含水率及水分調(diào)配。在灌區(qū)節(jié)水改造工作信息化設(shè)計(jì)過程中通過土壤墑情監(jiān)測，能夠精準(zhǔn)把控灌溉時(shí)間、灌溉水量、灌溉次數(shù)，以此降低棵間蒸發(fā)，最大程度體現(xiàn)灌溉區(qū)域的水資源價(jià)值，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)節(jié)水目標(biāo)。

建立墑情監(jiān)測站，監(jiān)測項(xiàng)目區(qū)土壤水?dāng)?shù)據(jù)，利用墑情監(jiān)測站通過技術(shù)設(shè)備對土壤墑情數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，采集的信息在墑情監(jiān)測站平臺上進(jìn)行自動(dòng)上傳、分析、記錄，并結(jié)合灌區(qū)動(dòng)態(tài)監(jiān)控平臺具備的綜合信息模塊以及灌區(qū)周邊居民反饋的信息監(jiān)測區(qū)域土壤數(shù)據(jù)，針對拍攝的土壤及灌區(qū)周邊農(nóng)作物生長狀況展開拓展性、集成化的信息分析和研究。

4.PLC控制系統(tǒng)。PLC（可編程邏輯控制器）控制系統(tǒng)作為灌區(qū)信息化系統(tǒng)建設(shè)的核心組成部分，核心功能是通過PLC技術(shù)手段對灌區(qū)閘門執(zhí)行遠(yuǎn)程操控，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)對灌區(qū)各個(gè)機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。技術(shù)人員需在控制系統(tǒng)中心平臺結(jié)合計(jì)算機(jī)中央軟件下達(dá)針對閘門遠(yuǎn)程的控制指令，由灌區(qū)工業(yè)控制設(shè)備微機(jī)接收指令并將其傳輸?shù)絇LC控制器，控制器通過指令針對閘門利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)對其實(shí)現(xiàn)開、關(guān)、升、降等功能。

灌區(qū)水閘電氣設(shè)備需要嚴(yán)格依據(jù)當(dāng)前的水閘設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行信息化設(shè)計(jì)，并結(jié)合水閘位置合理分配人力控制、PLC遠(yuǎn)程遙控和整合控制，實(shí)現(xiàn)控制效果最大化，控制水閘應(yīng)優(yōu)先人力執(zhí)行控制和下層優(yōu)先策略。針對各個(gè)水閘所在單元需綜合運(yùn)用集成化PLC與機(jī)電設(shè)備執(zhí)行控制。PLC控制系統(tǒng)可閉環(huán)控制，可實(shí)現(xiàn)對各個(gè)閘門位置全方位、自動(dòng)化、科學(xué)化操作與診斷，若PLC控制系統(tǒng)中某處閘門控制存在故障，不會(huì)影響整體系統(tǒng)運(yùn)行，充分保障了自動(dòng)控制系統(tǒng)在信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的安全。

灌區(qū)節(jié)水改造信息化系統(tǒng)建設(shè)是推動(dòng)灌區(qū)發(fā)展的關(guān)鍵因素，也是灌區(qū)水資源合理調(diào)配的重要技術(shù)支持。基于此，本文結(jié)合灌區(qū)信息化系統(tǒng)、水量監(jiān)測、視頻監(jiān)測、墑情監(jiān)測、PLC控制系統(tǒng)，闡述了灌區(qū)節(jié)水改造項(xiàng)目信息化建設(shè)中需要注意的關(guān)鍵要點(diǎn)，以充分體現(xiàn)信息化技術(shù)在灌區(qū)節(jié)水改造項(xiàng)目中的應(yīng)用價(jià)值。未來，隨著智能化、信息化的快速發(fā)展，基于鄉(xiāng)村振興背景，灌區(qū)節(jié)水改造項(xiàng)目應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注灌區(qū)信息化建設(shè)，加強(qiáng)灌區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，通過構(gòu)建完善數(shù)智化信息系統(tǒng)科學(xué)合理利用水資源，創(chuàng)造人與自然和諧共生的環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]安元.信息化建設(shè)在灌區(qū)農(nóng)田水利續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī)，2024（13）：176-179.

[2]田志明，張婕.灌區(qū)節(jié)水改造項(xiàng)目信息化設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究[J].新城建科技，2024（05）：37-39.

[3]張瑞，陳其富.灌區(qū)信息化系統(tǒng)整體解決方案與實(shí)際應(yīng)用——豐縣苗城灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目信息化實(shí)踐[J].四川水利，2024（02）：171-174.

[4]滕瑜君.灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目信息化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].黑龍江糧食，2023（06）：36-38.

[5]崔道建.農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展中灌區(qū)信息化建設(shè)探索與實(shí)踐——以高臺縣新壩中型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目為例[J].農(nóng)村實(shí)用技術(shù)，2022（09）：114-116.

[6]田雨豐，何武全，劉麗艷，等.大型灌區(qū)節(jié)水改造項(xiàng)目實(shí)施效果綜合評價(jià)[J].排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2023，41（5）：519-526.

[7]孫亞楠，李仙岳，史海濱，等.基于遙感的節(jié)水改造下河套灌區(qū)土壤鹽漬化演變分析[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2022（12）：366-379.

[8]王天喜.分析性復(fù)核法在大中型灌區(qū)建設(shè)項(xiàng)目績效審計(jì)中的運(yùn)用[J].中國審計(jì)，2022（12）：46-47.

[9]朱小明，劉秀娟.寧夏紅寺堡揚(yáng)水灌區(qū)實(shí)施節(jié)水改造工程建設(shè)與成效[J].人民黃河，2024（S2）：96-97.

[10]申欣鑫，黎紅梅.續(xù)建配套與節(jié)水改造對糧食綜合生產(chǎn)能力的影響研究—基于湖南省14個(gè)市州大型灌區(qū)的實(shí)證分析[J].中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2024（9）.

（作者單位：內(nèi)蒙古自治區(qū)水利水電勘測設(shè)計(jì)院有限公司）

責(zé)任編輯：張莉莉