信息化技术在商河县小农水建设中的应用

王 昕，于志刚，吴 芳

（山东省水利科学研究院，山东 济南 250014）

自2009年在全国范围内开展小型农田水利重点县建设以来，截至2013年底，山东省共实施5批103个重点县。项目实施中，在大力发展节水灌溉工程的同时，也十分重视农业信息化技术的推广应用。小型农田水利重点县实施5年来，在测水量水、监测、控制管理等方面进行了有益探索，形成了一系列方便、适用、有效的信息硬件设备和综合管理平台软件，这些信息技术在商河县2012年小农水工程中取得很好应用效果。

1 商河县小农水工程建设现状

商河县2012年小型农田水利重点县项目区位于白桥镇和孙集乡，耕地面积2920hm2，其中白桥镇1766.67hm2，孙集乡1153.33hm2。孙集乡实施泵站提水的低压管道灌溉工程，新建提水泵站7座，铺设干管7条，支管84条，斗管400条，PVC管道141.7km；白桥镇实施机井提水的低压管道灌溉工程，新打机井341眼，铺设干管341条，支管1364条，PVC管道226.3km。

2 信息化硬件设施建设

2.1 管网流量采集

在商河县白桥镇机井灌区建设射频卡自动计量系统341套；在孙集乡泵站灌区干管首端设超声波流量计7套，在84条支管中选择重要的40条，在支管入口处设远传计量水表40套。

2.2 土壤墒情测报

在白桥镇的赵屯、指挥李，孙集乡的王皮、高仙庄布设土壤墒情、地下水位、降雨量测报、视频“一杆式”监控系统4套，为实现科学灌溉提供数据支撑。

2.3 泵站运行控制系统

在机井灌区建设射频卡自动控制系统341套，即在井口安装射频控制器，通过系统管理机实现对机井的控制。

在灌区每处泵站安装恒压变频自动化供水设施、视频监控系统共7套；并在恒压变频控制柜上配置欧姆龙PLC可编程控制器，实现变频自动恒压供水。

3 灌溉信息综合管理控制平台开发

3.1 信息平台架构

在信息化硬件设施建成基础上，采用B/S结构构建灌溉信息综合管理控制平台。商河县小农水重点县2012年项目信息平台主要由流量自动采集系统、土壤墒情测报系统和泵站安全监控系统组成。各子系统将采集到的监测数据通过无线公共网络传输至数据库服务器，再通过相应软件将数据发布到平台上。

通过访问数据中心网站，可实时获取7座泵站安全监控系统及流量自动化监测系统、40套支管灌溉控制点流量自动化采集系统和4处土壤墒情监控点的各种数据，并可查询、打印历史数据，随时调取视频监控录像，为管理者提供查询、监控、决策等服务。

3.2 数据采集传输方式

1）流量数据采集。7座泵站的主干管流量以及40条主要支管流量数据通过无线网络传输至位于泵站的WIFI通信终端上，最终将实时数据传输至监控中心的数据服务器上，服务器管理软件将接收到的数据进行存储和分配。

2）土壤墒情监测。土壤墒情测报系统将现场实时采集的土壤含水量、地下水位、雨量、视频等信号通过中国移动EDGE无线通讯的方式，传输至位于济南的数据服务中心，由数据服务中心实时处理和存储，商河县灌溉信息综合管理平台通过固定IP地址访问济南服务中心，获得土壤墒情实时数据并进行数据查询处理。

3）泵站视频数据。泵站的视频信号通过WIFI无线通讯的方式，将数据实时传输至信息综合管理平台的数据服务器上，服务器管理软件将接收到的数据进行存储和分配。

4 信息化系统应用效果

1）商河县2012年小农水项目区建设了4套土壤墒情监测系统，实现对土壤含水量、降雨量、地下水位进行及时监测分析，为开展旱情预测、掌握旱情发展动态、预测农作物灌水量提供重要的依据。

2）商河县孙集乡泵站灌区的泵站运行全部采用变频器进行控制，利用变频恒压供水的原理，保证输水管道、出水口接出设备（如小白龙等）不遭受异常压力的破坏，同时水泵不需频繁启动，延长了水泵的使用寿命。

以往离心泵工作需真空泵抽真空后才能正常运行，而当一台真空泵给多台离心泵补水时，其管路和阀门布局繁琐，又因泵站管理人员专业技能弱，造成泵站运行问题不断。该项目在每个泵站安装自动补水与抽真空控制设备的同时，配备欧姆龙PLC可编程控制器，真正实现了变频自动恒压供水，方便了现场运行人员操作、维护，提高了供水可靠性。

3）该系统的数据传输采用ZIGBEE与WIFI相结合组成局域网进行数据采集和传输，其优点在于一次性建设投入终生免费使用，节省了后期的运行费用，降低了灌溉成本，减轻了用水户的水费负担。

4）商河县白桥镇机井灌区全部采用机井射频控制器自动供水技术，实现水费预交，杜绝了水费拖欠问题。一台系统管理机可以管理多台控制器，管理机只需1人管理，控制器可以实现无人管理，节省了日常管理费用；射频卡控制器由计算机控制，根除了人情水，密切了干群关系；“亮卡开机”、“多灌水、多掏钱”，培养了群众的节水意识。

5 存在问题及建议

1）信息采集点少。由于信息化设备投入成本高，后期维护、更新费用也较高，因此受资金限制，信息采集点布置较少，监控面积过大，不能准确地反映整个区域的墒情变化，灌溉时间、灌水量大多凭借经验确定，不能动态制定灌溉计划；孙集乡项目区共建设7座泵站，布设84条支管，而支管流量采集点40个，仅能控制支管的47.6%，管理者不能从控制平台及时了解每条支流流量变化。由于农业是基础产业也是弱势产业，建议政府加大对信息化技术的投资力度，拓宽投资渠道。

2）采集数据标准不一。该项目信息数据涉及流量、土壤墒情、地下水位、降雨量、视频等，由于信息设备供应商众多，各种数据传感器标准不一，数据存储格式各不相同，造成信息传输到管理平台后读取数据的困难，增加软件开发人员的工作量。

3）信息传输手段单一，传输速度慢。由于小农水信息工程大多处于较偏远的地区，通讯信号弱，而数据的传输手段又仅限于无线网络或通讯方式，尤其对于信息量较大的视频信号的传输，造成传输速度慢，分辨率不高的问题。

4）管理人员对信息化技术的接受程度有待提高。目前项目工程管理人员因专业技能弱，对于信息化等高科技认识远远不够，满足不了信息化技术的发展要求，应加快信息化知识的普及和技术人才的培养。