基于灌区节水灌溉工程的水利信息化处理技术

李雪青

(新疆昌吉市二六工镇农业(畜牧业)发展服务中心，新疆 昌吉 831108)

水利信息化技术是专门针对节水工程运行的技术，该技术工作过程不需要布线，也不需要电源，拥有大量水文遥测点，工作效率高，耗费时间短。在国家信息化建设方针的指导下，水利信息化处理技术发展越来越快，不仅能够满足国家建设小康社会的要求，同时也能推进水利行政管理政策，提高水利工程技术水平[1]。水利信息化技术的水文遥测终端拥有成套的RTU设备，消耗功率极低，能够有效降低太阳能供电成本。由于水利信息化处理技术的优越性，因此被广泛应用于各个领域。

灌区需要大量的水资源，研究相应的节水灌溉工程对于保护水资源有重要意义[2]。传统的水利信息化处理技术存在信息资源不足、资源配置难以共享等问题，难以建设水利信息的技术设施。信息化技术已经成为如今社会和经济发展的趋势之一，在我国各个工业产业中发挥着关键性的作用，也是未来产业优化必然使用的技术，对于促进经济发展，强化我国综合实力有十分重要的意义[3]。

综上所述，本文将现代信息处理引入水利信息工程中，新增内置GPRS模块，使得数据远程传输成为可能，对于水位遥测、降雨(雪)质量分析、流量排查、流速监测、蒸发量检测、泥沙成分分析、冰凌遥测、墒情检查、水质判断等方面有很大的帮助。为了检验本文研究的水利信息工程中的有效性，深入开展实验调查，由实验结果可知，所研究的水利信息化处理技术能够将信息的采集、传输、存储、处理和服务工作融为一体，使工作效能和工作效率大大提高，该技术能够大力推进水利信息化进程，使水利工作科技含量上升到一个新的高度，保障国家经济发展，提高国民生活水平，优化资源配置。尤其是在农村水利水电和水利政务等水利业务中，该技术的效果更为显著。

1 基于灌区节水灌溉工程的水利信息化处理技术架构

水利工程已经成为目前我国重大紧迫的战略任务,也是“十二五”的主要任务之一。在我国，治水工程有着深远历史，现代 “数字水利工程”的成熟极大地推进了水利工程的发展，水利建设与人民的生活质量有着密切的关系，直接影响着人民的根本利益[4]。我国在 “十二五” 规划中明确提出要从各个领域加快水利改革发展，深化水利技术研究。在灌区节水灌溉工程中引用水利信息化处理能够强化建设防洪薄弱环节，有效降低水利灾害。

科技的创新推动着灌区节水工程的发展，也使水利信息化处理技术的科技体系更加健全。近几年来，我国不断加大重大水利科技问题研究的力度，不断推广和普及各项研究成果，强化信息化建设[5]。通过几十年的发展，灌区节水水利工程已经基本成型，能够及时有效地预测出洪涝灾害、及时通报险情、监控水库运行状态。尽管如此，灌区节水工程的水利信息化处理技术仍然面临着很多严峻的问题，最大的问题就是水利信息资源难以共享，在检测时很难对水资源做出统一管理。

本文引用先进的物联网技术设计了一种新的水利信息化处理技术，技术架构如图1所示。

图1 灌区节水灌溉工程的水利信息化处理技术架构

分析图1，本文设计的水利信息化处理技术架构主要包括如下三方面内容：

(1)建设基础信息系统。在全国范围内所有灌区的信息都属于基础信息，根据这些信息建立基础信息系统[6]。

(2)建设数据库资源。灌区节水工程的水利信息数据库必须是专业数据库，里面的内容要来自于国家。数据库资源作为公共信息资源，可以帮助决策者做出正确决策。

(3)建设综合管理信息系统。该系统主要负责统筹标记水利信息数据库中的信息，将得到的信息放在不同模块中，并及时做出数据更新。

图1的水利信息化处理技术由感应网、传输网以及应用网三个层次连接，同时负责不同区域的工作：感应网负责采集灌区节水工程中的水文信息，利用各类传感设备采集水质信息和雨量信息；传输网负责将感应网采集到的信息以不同的传输方式传送给不同的信息系统中；应用网负责将信息中心的结果展示在各级水利部门的指挥显示器上[7]。感应网、传输网以及应用网三个网络同时工作，不仅能够有效提高处理质量，同时能够保证工作速度。

本文设计的水利信息化处理技术引用现代信息处理技术(计算机通信技术、微电子技术、电信号遥感技术、GPS定位技术、GIS技术以及自动化技术)，充分利用科学技术发展创造的有利条件，对传统技术进行深入改造，使得处理结果更加精准，处理速度大大提高。在数据交换、数据处理和数据采集等方面，本文设计的技术都有很大程度的改进，系统的应急处置能力也有所提高[8]。

2 灌区节水灌溉工程的水利信息化处理技术实现过程

2.1 灌区节水灌溉工程的水利信息化处理技术实现模式

灌区节水灌溉工程中的水利信息化处理技术覆盖的层面很大，涉及内容广泛，该技术的实现是一个复杂繁琐的过程[9]。本文结合目前水利工程中的基础设施研究了水利信息化处理技术的实现过程，并给出了实现的通用模式，如图2所示。

图2 灌区节水灌溉工程的水利信息化处理技术实现模式

图2中的通用模式引用物联网技术，能够有效实现各中间系统和设备之间的通信。在服务器上进行了一定的创新，传统服务器计算模式是利用存储器计算的，这种计算方式只能针对普通数据，很难针对大数据做出计算，而灌区节水工程中包含的数据信息极多，因此，本文引进了一种新的计算服务器——HANA服务器，此款服务器的计算模式为内存模式，相较于传统服务器而言，计算速度有了极大的提高。传统服务器的存储方式为“行存储”，而HANA服务器的存储方式为“列存储”，在处理相同的数据报表时，二者速度有明显不同。例如，在处理一个亿级数据报表时，使用传统存储服务器处理方式需要花费29.415 s才能得到精准的处理结果，而使用HANA服务器的处理方式，只需要花费101 ms就能得到精准的处理结果，效果可以达到传统服务器效果的1000倍以上[10]。

本文设计的水利信息化处理技术能够确保水利信息公开化，使灌区节水灌溉工程的水利信息资源共享，实现水利信息资源的统一管理。目前的水利行业已经成为政府行业，良好的水利信息化处理技术不仅能够优化办公方式，同时能够有效降低工作成本。本文利用中心系统查询校验信息、传递信息指令，并对工程的工作状态进行视频监控，设计的技术既能够支持扩展管理，也能支持多途径处理任务。

在数据中心中，统一管理水利信息，建设中心数据库，满足运维的需要。研究的水利信息化处理技术满足国家的技术标准，能够将各地的水利信息进行编制，达到资源共享的目的[11]。

2.2 灌区节水灌溉工程的水利信息化处理技术工作流程

基于上文研究的水利信息化处理技术实现模式设计了工作流程，如图3所示。

图3 水利信息化处理技工作流程

分析图3工作流程，具体步骤分析如下：

第一步：信息数据采集。引用多个网络采集灌区节水灌溉工程中的各项数据，将采集到的数据与数据库中的数据做对比，找出有用信息，筛选无用数据。

第二步：信息数据处理。将采集到的信息放入中心系统中，集中处理，信息编码成统一符号，在统一符号中构建处理系统，得到处理结果。

第三步：下发信息处理结果。编程处理结果指令，将处理结果指令下发到各个部门中，在各个部门的显示器上进行显示。

第四步：信息实时追踪。对处理结果做出实时追踪，确保处理结果在一段时间内不会出现问题。一旦处理结果出现问题，警报器将会立即发出报警声，提醒工作人员及时采取解决措施[12]。

水利信息化处理技术工作过程较为复杂繁琐，尤其是在处理大规模数据时，各个环节必须要相互配合，同时启动工作，如果有一个环节出现问题，那么整个工作都将无法进行。因此工作人员必须要及时对水利信息处理技术的各个设置进行检查，分析设置是否有效，如果设置出现问题，要及时检修和更换，确保水利信息化处理工作顺利进行。

3 实验研究

为了检测本文研究的水利信息化处理技术实际工作效果，设计了对比实验。

3.1 实验参数

实验参数如表1所示。

表1 实验参数

3.2 实验过程

根据上述设定的参数进行实验，选用传统的水利信息化处理技术和本文研究的水利信息化处理技术同时处理灌区节水灌溉工程的信息，计算处理耗费时间，并对结果准确率进行分析。

3.3 实验结果与分析

(1)耗费时间实验，实验结果如图4所示。

图4 耗费时间实验结果

观察图4可知，传统技术在处理水利信息时，花费的时间一直居高不下，而本文研究的技术随着所处理水利信息数量的增多，花费时间不断减少。当信息数量为20个时，传统处理技术耗费时间为8.8 s，本文研究的处理技术花费时间为6.0 s；当信息数量为40个时，传统处理技术耗费时间为8.9 s，本文研究的处理技术花费时间为5.7 s；当信息数量为60个时，传统处理技术耗费时间为8.1 s，本文研究的处理技术花费时间为5.6 s；当信息数量为80个时，传统处理技术耗费时间为8.0 s，本文研究的处理技术花费时间为4.0 s；当信息数量为100个时，传统处理技术耗费时间为8.3 s，本文研究的处理技术花费时间为3.8 s；当信息数量为120个时，传统处理技术耗费时间为9.1 s，本文研究的处理技术花费时间为3.5 s。

(2)准确性实验，实验结果如图5所示。

图5 准确性实验结果

分析图5得出：在不同的工作时间下，本文研究的处理技术和传统处理技术对灌区节水工程的水利信息处理效果不同。当工作时间为0.1 s时，传统处理技术的处理效果精准度为15%，本文研究的处理技术的处理效果精准度为30%，处理效果是传统技术的2倍；当工作时间为0.3 s时，传统处理技术的处理效果精准度为25%，本文研究的处理技术的处理效果精准度为55%；当工作时间为0.5 s时，传统处理技术的处理效果精准度为32%，本文研究的处理技术的处理效果精准度为63%；当工作时间为0.7 s时，传统处理技术的处理效果精准度为40%，本文研究的处理技术的处理效果精准度为75%；当工作时间为0.9 s时，传统处理技术的处理效果精准度为61%，本文研究的处理技术的处理效果精准度为92%。

3.4 实验结论

根据上述实验结果，得到如下实验结论：水利信息化处理技术对于空间的跨度要求非常大，传统的水利信息化处理技术的传感器专业性不足，多是使用人工操作代替传感器操作，这种操作方式主观性强、准确性差。本文引用最新的HANA服务器，不仅能够提高水利信息化处理工作性能 ，同时扩大管理规模，实现水利、交通、公安的同时管理。本文研究的水利信息化处理技术拥有完整的处理产业链，在监控设备上完成信息的采集、测试、处理和上传工作，处理效果能够得到有效保障，同时处理速度大大提高。

综上所述，本文研究的水利信息化处理技术在处理灌区节水工程中的信息时有着得天独厚的条件，更值得推广使用。

4 结 语

灌区每年需要引用大量水资源，因此国家研究了多种节水灌溉工程。水利信息资源处理是灌区节水灌溉工程的重要环节之一，传统的处理技术耗费时间较长，但是取得的工作效果并不好。本文引用了最先进的HANA服务器，利用感应网、传输网以及应用网三个网络控制技术工作。该处理技术在处理效果和花费时间上都有着明显的提高，该技术具有的优势是传统技术难以比拟的，因此具有广阔的市场发展空间。本研究对于节水灌溉工程有一定的指导意义。