灌區節水改造項目信息化建設的幾點建議

摘" 要：為探究灌區節水改造項目如何提高信息化水平，本文對信息化建設在灌區節水改造中的重要意義、現狀及存在的問題進行分析。通過分析，以信息化管理系統與監控數據為基礎，就灌區節水改造項目信息建設提出幾點建議，為灌區水利工程提供信息化的理論支持。

關鍵詞：灌區節水" " "信息化建設" " "現狀問題" " "建議

灌區節水項目的信息化技術是推動灌區良性發展的重要組成部分，其作為節水改造項目中的核心內容，可有效保障灌區的自然環境可持續。在鄉村振興戰略推進和信息技術快速發展的背景下，從信息技術角度優化灌區管理流程、監測水工運行狀況，促進水利工程具備可觀的發展前景，能有效提升水利工程發展潛能。

一、加強灌區節水改造項目信息化建設的重要意義

一是提升水資源利用效率。信息化技術通過實時監測水量、土壤墑情和氣象數據，實現精準灌溉，減少水資源浪費。例如，雷達水位計和超聲波流量計的應用，可動態調整輸配水方案，顯著降低輸水損耗。

二是優化灌區管理效能。 信息化系統整合了水量監測、視頻監控、PLC控制等功能，實現遠程自動化管理，減少人工干預，提升響應速度。如PLC控制系統可遠程操控閘門，提高調度效率。

三是增強災害應對能力。通過動態監控平臺和預警系統，可實時監測渠道淤堵、水位異常等問題，提前制定應急預案，降低洪澇或干旱災害的影響。

四是支撐農業現代化發展。信息化建設為智慧農業（如水肥一體化）提供數據支持，助力農民科學種植，提高農作物產量，同時推動灌區發展與鄉村振興戰略深度融合。

二、灌區節水改造項目信息化建設的現狀及存在的問題

（一）信息化建設現狀

一是基礎監測設施初步覆蓋。部分灌區已部署水位、流量傳感器和視頻監控，但覆蓋范圍有限，且數據精度參差不齊。 二是智能技術試點應用。雷達水位計、PLC控制系統等技術在部分灌區落地應用，實現了數據采集和遠程控制功能。 三是政策支持逐步加強。國家出臺《“十四五”節水型社會建設規劃》等文件，明確要求推進灌區數字化改造。

（二）信息化建設存在的問題

一是系統碎片化，集成度低。監測、調度、管理等系統獨立運行，數據標準不統一，形成“信息孤島”。 二是技術應用深度不足。依賴傳統SCADA系統，AI、大數據分析等新技術應用較少，預測預警功能薄弱。三是運維保障能力欠缺。缺乏專業技術人員，且設備老化后維護不及時，部分系統建成后處于閑置狀態。

三、灌區節水改造項目信息化建設的幾點建議

（一） 推進信息化管理系統建設

信息化管理能夠在灌區運行中實現自動化全天候管理，為灌區水資源的合理配置提供數據支撐，管理人員可在符合灌區節水條件下合理利用水資源，信息化系統結合智能化技術、數字化平臺等，監測灌區管理，并能基于虛擬環境模擬分析、處理。

信息采集終端運用GPRS、5G網絡自下而上將信息傳輸到灌區的監控平臺。在灌區改造項目中安裝多個信息采集終端，結合監測點設備采集的灌區水量、水位等信息，通過網絡傳輸至監控管理系統，存儲于管理系統服務器。具體采集流程是通過監測點采集的灌區信息自下而上從采集終端自動借助網絡通信運輸到動態監控管理服務器。

灌區構建信息化管理系統旨在合理、便利處理與調控水資源，提高水資源利用率。因此，結合灌區水資源的實際、運行狀態，依據用戶的用水需求，科學分配水資源顯得尤為重要。灌區水資源信息評估需綜合考量土壤環境、水量數據、氣象特征及周邊農作物狀況等多方面因素。加強灌區信息化管理，涵蓋如灌區流量監測站、視頻監測站、墑情監測站及信息化管理系統。信息化管理系統依據預估技術針對該灌區的環境信息、灌溉要求向管理人員進行預報，以此幫助設計契合本灌區附近農作物生存的用水、蓄水需求和制度。

綜上，依據信息化管理系統中的信息交換要求、信息處理、信息控制等多個要素，針對灌區水資源調度處理中的外部信息，與信息化系統管理平臺的內部信息進行內容交換。外部信息主要包括涉及該灌區的管理機關、灌區所處區域的環境狀況，內部信息主要包括信息化系統設備運行時各個核心單位信息傳遞過程中形成的信息流。

（二）深化精準監控

1.水量監測。在干渠、支渠設置流量監測站。干渠是灌區節水改造工程中核心的輸水通道，干渠的水流量動態對于灌區整個水量的影響力較高。因此，需重點采集灌區的干渠水況信息，為水情管控、調配等工作提供有效的數據支撐。灌區自動水量監測系統可實時接收處理灌區水況信息。監測站點經無線公網將采集的水量監測信息依據遙測終端技術，傳輸至中心站，對收集的水況信息進行處理和分析，同時在平臺上針對水量監測信息進行實時查詢及應用。

借助超聲波流量計、雷達水位計監測該灌區干渠水量，配套RTU，以此實現水量、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.視頻監測。灌區動態管理平臺需結合灌區實際及市級、縣級、灌區單位就管理提出的需求進行功能適配，依據多元多類別管理制度，通過平臺具備的前后端分離技術構建數字化灌區管理平臺，能夠保證信息在服務、智能、網絡三個維度實現整合應用，功能包括用水管理、設計監控臺等。

信息化管理系統要結合渠道管理中心，包括灌區服務、灌區設備、大屏展示等多個功能，就灌區展開管控。視頻監測主要通過大屏展示系統完成，涵蓋采集信息區域、用戶采集信息源、采集信息處理、信息信號切換與控制，針對灌區改造項目采集信息將其以圖像形式呈現。采集信息區域主要指采集終端覆蓋的區域范圍，展示信息位置。用戶采集信息源包括RGB、視頻信號，通過信息處理傳輸到信息化系統平臺，灌區節水改造項目工程人員則可結合實時、動態的視頻內容掌握相關區域信息。采集信息處理則是將用戶采集信息源的內容，借助大屏以視頻形式呈現。信息信號切換與控制依據控制技術動態轉換視頻內容，也可通過管理人員結合其需求在顯示器上針對視頻信息執行放大、縮小、切換等功能，獲取較為精準的視頻數據。

灌區設計的信息化視頻監測系統要以模塊化、集成化原則展示，利于管理人員直觀查看。在系統設計中應用擴展性技術，管理人員可接入其他智能設備，能夠基于已有視頻內容，補充更多細節。視頻監控系統中，前端內容主要將采集的信息硬件進行技術壓縮，可通過微波將壓縮處理后的內容在傳輸通道上傳，得到的數據包內容經無線網絡環境傳輸至視頻系統監測管理中心，依據技術軟件功能對數據包執行壓縮，得到圖像信息，圖像處理服務器接入視頻信息化監測系統管控中心，結合智能化管理軟件針對采集信息的攝像機展開集成化控制。

綜上，視頻監測系統要實現全程自動化運行，降低人工維護難度，智能化技術加持為視頻信息準確性提供保障，實現無人且高效的視頻監測，為其他網絡終端設備提供接口。攝像機結合超五類雙絞線將采集處理后的視頻信號經無線網絡傳輸，管理站通過微波形式收到上傳的內容，最后在管理平臺展示。

3.墑情監測。墑情監測信息化系統對于灌區節水改造具有重要作用，主要針對灌區土壤水指標展開智能化的監測，即監測灌區的土壤濕度、含水率及水分調配。在灌區節水改造工作信息化設計過程中通過土壤墑情監測，能夠精準把控灌溉時間、灌溉水量、灌溉次數，以此降低棵間蒸發，最大程度體現灌溉區域的水資源價值，實現灌區節水目標。

建立墑情監測站，監測項目區土壤水數據，利用墑情監測站通過技術設備對土壤墑情數據進行采集，采集的信息在墑情監測站平臺上進行自動上傳、分析、記錄，并結合灌區動態監控平臺具備的綜合信息模塊以及灌區周邊居民反饋的信息監測區域土壤數據，針對拍攝的土壤及灌區周邊農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。PLC（可編程邏輯控制器）控制系統作為灌區信息化系統建設的核心組成部分，核心功能是通過PLC技術手段對灌區閘門執行遠程操控，同時可實現對灌區各個機電設備的遠程控制。技術人員需在控制系統中心平臺結合計算機中央軟件下達針對閘門遠程的控制指令，由灌區工業控制設備微機接收指令并將其傳輸到PLC控制器，控制器通過指令針對閘門利用電機驅動對其實現開、關、升、降等功能。

灌區水閘電氣設備需要嚴格依據當前的水閘設備標準進行信息化設計，并結合水閘位置合理分配人力控制、PLC遠程遙控和整合控制，實現控制效果最大化，控制水閘應優先人力執行控制和下層優先策略。針對各個水閘所在單元需綜合運用集成化PLC與機電設備執行控制。PLC控制系統可閉環控制，可實現對各個閘門位置全方位、自動化、科學化操作與診斷，若PLC控制系統中某處閘門控制存在故障，不會影響整體系統運行，充分保障了自動控制系統在信息化系統設計中的安全。

灌區節水改造信息化系統建設是推動灌區發展的關鍵因素，也是灌區水資源合理調配的重要技術支持。基于此，本文結合灌區信息化系統、水量監測、視頻監測、墑情監測、PLC控制系統，闡述了灌區節水改造項目信息化建設中需要注意的關鍵要點，以充分體現信息化技術在灌區節水改造項目中的應用價值。未來，隨著智能化、信息化的快速發展，基于鄉村振興背景，灌區節水改造項目應重點關注灌區信息化建設，加強灌區生態環境保護，通過構建完善數智化信息系統科學合理利用水資源，創造人與自然和諧共生的環境。

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（作者單位：內蒙古自治區水利水電勘測設計院有限公司）

責任編輯：張莉莉