某典型灌区信息化系统建设与思考

王夏然

(安徽省河川工程咨询有限公司，安徽 合肥 230022)

灌区信息化是网络信息时代灌区现代化的基础与主要管理手段。所谓灌区信息化就是运用计算机技术、信息通信技术、自动控制技术，无线传感网技术、充分挖掘和采用灌区环境信息资源及相关设施，最大限度地提升灌区的服务水平、管理效率，加快灌区的现代化发展步伐。在互联网物联网的时代背景下，信息化管理是灌区未来发展的必由之路、不二选择。

2002年，启动了我国开始灌区信息化试点建设，近20多年的建设发展，国内一些大型灌区的工程设施运行状况已有显著改善，灌区用水管理，水资源利用等都更加科学、高效，灌区整体的信息化水平也有了很大程度的提高；可也还存在一些不足，灌区建设也存在着水资源分布不均、灌区现代化水平不高、灌区水资源管理落后，无法实现统一调度、信息网络不健全等问题。按照2035年基本实现灌区现代化的要求，“水利工程补短板、水利行业强监管”的水利改革发展总基调，以灌排工程、量测水设施、信息化等方面补短板为重点，建立具有更加高效的灌排工程体系，文章以某典型灌区大型灌区为例，就目前信息化建设中目前遇到的重难点问题，提出灌区信息化发展的优化策略，构建一套科学的灌区信息化系统管理平台。

1 灌区信息化建设现状

1.1 起步晚，发展滞后

某典型灌区主要在安徽省区域内，是安徽省的提水灌区。灌区在灌区总面积约3950km2，其中，设计灌溉面积约24.4×104hm2。灌区信息化起步较晚，因其技术、经济条件的限制，灌区信息化建设尚不完善。灌区自1998年开始实施灌区续建配套与节水改造建设，近年，虽然实施了系列配套工程，对节水农业技术也有一定的探索，取得了可喜成绩，促进了灌区节水农业的发展，然而在农业灌溉用水水量量测方面却研究相对较少，发展相对滞后，与国内先进地区相比仍有较大差距。

1.2 管理技术落后，阻碍可持续发展

现阶段，某典型灌区运行管理技术仍以传统方式为主，落后的管理技术和手段，不利于灌区发挥最大效益。洪涝之年，由于水情雨情信息获取的不及时，将会加大工程防汛保安的难度；干旱之年，传统管理方式和管理技术，很难满足灌区有限水资源抗旱减灾效益的优化利用。尤其是江淮分水岭地区水资源相对短缺，用水方式粗放和过度开发利用问题突出。历年来某典型灌区供水与取用水的管理方式无法适应当前节水思路的要求，水利用效率及水量采集信息不完善、用水效益较低。加之信息网络不健全，灌区管理人员专业水平参差不齐，不能满足新时期治水方针发展需求等等。由此可见，传统的管理模式与技术已严重阻碍灌区的可持续发展，需尽快推进灌区信息化建设，实现远程调度控制、引输水管理、高效用水等目标，全面提高灌区管理能力。

2 信息化系统建设

基于某典型灌区问题现状，为了能够更加合理有效的开发和利用水资源，迫切需要加快某典型灌区信息化的建设，以便更为有效地解决某典型灌区目前灌区农业发展中存在的问题。因此，本文规划构建某典型灌区信息化系统，为某典型灌区服务。

某典型灌区信息系统总体框架采用SOA架构，逻辑上主要包括由数据的采集层、基础设施层、数据汇集层、数据资源层、应用支撑层、应用层、用户层和标准规范体系、建设维护管理体系、信息安全体系三大体系组成。可确保技术可持续演化，保证系统可具备优良的实用、先进、扩展、移植及开放性功能模块齐全。总体架构如图1所示,说明如下：

(1) 数据采集层。物联网感知负责采集信息数据。通过不同的监测工具实现对某典型灌区水利工程信息化管理平台相关数据的全面监测采集，包括水量、流量流速、工情、视频和闸门等信息的监测。数据通过相关监测系统接入或者人工填报录入的方式接入。

(2)基础设施层。基础设施层包括网络传输和机房基础设施。传输方式包括有线传输和无线传输。有线传输包括内网、专网，无线传输包括GPRS、3G、4G等方式；基础设施包括指挥调度中心、会商中心和机房等。

(3)数据汇集层。数据汇集层主要包括自动终端数据接收模块、数据共享与交换模块、移动终端数据接收模块、人工上报数据接收模块等内容，通过信息共享交换机制来实现数据统一汇集、统一处理、统一存储等功能。

(4)数据资源层。数据资源层主要是指某典型灌区水利工程信息化管理平台建设的数据库，包括监测数据库、业务管理数据库、基础信息数据库、空间数据库和共享数据库。

(5)应用支撑。应用支撑为应用软件的功能实现提供应用支撑。应用支撑平台对下管理数据汇集，实现数据资源的集成共享，对上支撑应用提供全系统信息共享服务，实现软件资源的集成重用。其中包括构建统一的数据交换体系应用于底层数据资源，建立统一的数据共享机制，形成全面、完善的数据管理标准；可采用统一的单点登录、统一身份认证、信息订阅与推送、报表定制、异常告警、模型访问、1张图展示、统一数据访问等共用的应用组件与标准的服务接口，实现跨系统的流程与数据交互；整合各应用系统共享的信息资源，提供包括软件和资源给业务应用作为支撑服务。

(6)应用层。业务系统包括可以提供数据的展示分析等业务功能应用。根据某典型灌区水利工程信息化管理平台需求，系统将采用成熟的高新技术，如 GIS、数据服务、三维仿真等，搭建信息化系统的基本框架，建设以数据库系统为支撑，以综合信息服务系统、供配水调度管理、水费统计与征收、工程运行及维护管理、移动应用等五个系统为主要内容的信息化系统。

(7)用户层。根据某典型灌区现状和本次灌区量测水现代化改造过程中关联的主体，其信息化系统应包括某典型灌区管理处和灌区各级用水单位。

图1 某典型灌区水利工程信息化管理平台总体架构

3 信息化建设的思考

某典型灌区信息化建设过程中，有一些值得深入思考的问题。

(1)统筹规划，统一领导。在信息化建设过程中，运用系统论的方法，从全局出发，对各层次、各方面、各要素统筹规划，才能集中有效资源，高效快捷地实现目标。同理，建立统一的领导十分必要，否则，无法实现信息化总体规划和战略；无法建立起整体工作架构，制定切合实际的信息化管理制度；无法建设各层次、各相关行业专业的互联互通；也无法建立灌区供水、用水、排水等公共服务的信息化体系。

(2)整合资源 共建共享。某典型灌区在系统建设信息化以前，已有部分的软硬件设施和资源，建设过程中充分考虑灌区水利工程信息化管理平台需求，整合信息资源，采用成熟的高新技术，物联网、无线传输、 GIS、数据服务、云计算等，搭建信息化系统的基本框架，建立统一的数据共享机制，以全面、完善的数据管理标准作为服务支撑。

此外，灌区作为 “水利”的重要组成部分，在信息化建设过程中应充分考虑与上级管理单位的各业务部门，与气象、环保、农林牧富渔等相关单位，建立互联互通，信息共享机制，以更好更全面地为农业发展服务，实现“落实大数据共治共享任务”。

(3)定位清晰，保核心发展。保障和服务农业发展是灌区信息化的核心，这是在灌区信息化建设之初，就明确的清晰定位。

灌区信息化平台应在传统基础上融合物联网技术、云计算、GIS、大数据等实现灌区管理信息化、控制自动化、调配水合理化、量测水精准化、收费规范化，提高灌区的运行效率，制定出最优的配水方案，减少灌区的运营成本。

通过水行政管理、水资源管理、水工程管理信息化和灌供水计量、水权分配、工程管护、用水需求、供水效益等，提高灌区灌溉水利用系数，降低灌溉用水损耗，提高节水、节能效果，为高效农业发展提供技术保障和服务，助力乡村振兴。

4 结束语

通过对某典型灌区信息化现状的分析，从用户层、应用层、应用支撑层、数据资源层、数据汇集层、基础设施层、数据采集层等方面构建了某典型灌区信息化系统。实现远程调度控制、引输水管理、高效用水等目标，全面提高了某典型灌区管理能力与信息化水平。提出了统筹规划，统一领导；整合资源 共建共享；找准定位，确定以服务农业为核心，促农业发展的思路。为其他灌区信息化建设提供范例。