水利信息化技术在农业灌溉用水中的应用

王丽萍

宁夏唐徕渠管理处 宁夏 银川 750002

随着科技的发展，大量先进的水利信息化技术被引入到了灌溉系统中。在进行农业灌溉工作的管理中，坚持节约用水，解放劳动力，力争提高水利用率，创造出最好的灌溉效果。在进行农业灌溉工作的时候，水利信息化技术最大的优势就是可以让灌溉工作更加的智能化和规范化。

1 灌溉用水信息化体系概述

水利信息化技术是运用集成控制、测量自控、网络信息、人工智能等多种科技的集成发展与运用，最后能够成为一种完善的自动化监测、管理和控制体系，为灌溉工程的管理提供更加便捷的途径。从整体上讲，灌溉管理的信息化包括很多方面。节约用水是现代农业发展的一个重要方向，给管理人员带来了新的课题。为了保证实现节约用水，管理人员必须对灌溉系统中的各类水资源进行充分的综合运用，并借助水利信息化的手段，对其进行分析、调配等[1]。我国在灌溉用水领域的信息化已经积累了一些经验与成就，具体包括：第一，数据收集。主要是指测量河道和渠道水位，收集农田土壤湿度，采集降雨量、供水量等数据。第二，泵站与闸门控制。作为灌区取、分水的控制性建筑物，其对灌区水资源的调控具有十分重要的作用。采用水利信息化技术，构建出了一套无人值守的调度系统。第三，水量调度管理应用系统。该系统主要完成供水量的计量与模拟、水量调配以及辅助决策等功能。第四，基础信息平台，如计算机网络和数据库。通过对农业生产过程中存在的问题进行分析，可以得出一些有针对性的结论，并提出了相应的改进措施。

2 水利信息化技术在农业灌溉用水中的作用

2.1 提高灌溉用水监测精准化

目前制约我国农业灌溉用水测精准化的一个主要因素是许多农业灌区在进行灌溉管理时采用的是一种简单粗放的模式，缺少先进技术来进行管理[2]。另外，目前大多数的农业灌溉地区都缺少精准的计量设施，在实施整体管理时，没有建立健全的管理体制，从而造成了管理方式的粗放。更主要的是，在目前农业灌溉工作中，许多水利信息化技术还没有得到有效的推广和利用，使得计量工作的准确性不能得到保障。灌区是我国水利领域的重要构成，其线长、点多、面大，加之地区气候条件的差别，使我国南北方地区的灌溉工程存在着显著的差异。比如，南方地区降水强度大，洪涝灾害复杂，而北方地区则是典型的少雨。为了保证灌溉系统的正常运转，需要对各类水利设施进行定期的管理与维修，以往的管理手段主要是通过人工监控与维修来实现的。在信息化进程不断加快的今天，推行水利信息化技术，使信息化、自动化监控成为可能。通过应用水利信息化技术，可以为灌溉管理人员提供全面、准确的数据信息、分析结果以及技术支撑，从而突破传统管理和监测技术的局限性，并给出有效的对策。比如，在大雨或洪灾到来之前，该信息化装置会对天气、雨量、流量等相关数据进行采集，并加以分析，给管理人员提出预警信号及决策基础，以此来制定预防措施，指导灌溉工程的防洪减灾工作[3]。

2.2 减少农业灌溉用水浪费

我国目前以地面灌溉为主的用水方式已向节约用水转变，随着灌溉模式的变化，我国的信息技术也得到了快速发展。在实行水利信息化技术之后，利用信息化的管理设备和技术，实现了远程农业灌溉，这不但能适应农田灌溉的需要，还能达到节约用水的目的，解放了大批的人力，使灌溉更为精确。水利信息化技术是信息时代的科技产物，它具有多样性，通过对水利信息化技术的灵活运用，能够对相关的信息进行采集和处理。并产生最优的调配计划，从而达到了水资源配置更为科学、农业灌溉更为均衡、综合灌溉利用的目的，从而避免了不完全或是过量灌溉等现象，极大地提高了灌区的节水效益，达到了节约用水的目的[4]。

2.3 有助于培养农业生产者节水意识

水利信息化技术有助于培养农业生产者节水意识。随着水利信息化技术的不断发展，我国的农业现代化进程中出现了一种全新的农业生产经营方式，它改变了农业生产中的手工作业方式，提高了农业生产的效益。在灌区的经营方式和理念上，采用基于计算机通信技术、网络技术和控制技术等手段，实现了对灌溉工作进行即时采集、优化调度和实时监测的目的。在保证用水需求的情况下，通过公开管理的方式，可以降低因灌水而引起的各类争端与矛盾，体现收入平衡、消费透明、计量准确等特征[5]。另外，水利信息化技术的相关功能模块对供水调度等各个环节进行了全方位地控制，提高了用水的整体利用率，实现了水资源的合理配置和有效利用。

2.4 降低农业灌溉用水成本

在实施农业灌溉用水精准计量工作时，过去的科技不够发达，也没有专门的计量用水设施，大多还采用传统的测量水设施，因此会出现计量不准的问题。而在灌溉系统中应用水利信息化技术，可以建立测控一体化的自动化监控系统和网络监控平台。在这个过程中，既可以自动进行水量的调控，也可以进行水量自动计量监测，而且灌溉系统中的所有资料都能够被统一地储存起来，并且能够进行即时分享。这样就可以让整个灌溉系统的运行更加方便，还能够对整个系统的运行费用进行有效地控制，降低了农业灌溉用水的成本[6]。虽然现在部分灌区也安装了测控一体化的计量设施，但是还没有得到广泛推广。特别是水权改革以来，量测水工作将成为今后灌溉管理的中心工作，量测水的精度和准确性直接关系到灌溉管理的成效。一方面，通过加强设施建设，提升计量水设施智能化，加强对测量水基础数据的核算、统计，使之更加精准化。特别是支斗渠测量水设施的改造，可以积极引导地方政府参与投资，加快基础设施的改造速度。另一方面，要加强对量测水准确性的督查。数据的准确性可以委托第三方进行监测，以此保证数据的真实有效。

3 水利信息化技术类型

3.1 视频监控技术

视频监控技术，是利用影像装置来获取影像资料，并利用实时通讯技术传送这些资料到管理平台，给管理人员提供视觉影像，由管理人员对资料进行整理分析后，再经由视频监控系统向灌区发出远程指令，达到远程观察、判定和指挥的目的[7]。它可以降低管理人员的日常工作压力，并在遇到异常状况时，及时通知主管人员采取措施。

3.2 水情监测技术

灌区节水灌溉工程中的水情监控技术是一种将实时通讯技术和数字网络技术相结合的水利信息监控技术。利用互联网技术等先进的信息处理手段，实现了对灌溉区域水情的实时监控。该技术的运用，有助于管理人员对水位、水量的变化状况进行实时、准确地了解，收集的有关数据进行分析，据此对供水时间和水量进行调配，保证农业灌溉的需要。对灌区上游的河道水情状况进行监控，可以对超标洪水、特殊天气等特殊状况，预先发出警告，让管理人员做好相应的应对预案和应对措施[8]。

3.3 气象监测技术

将气象监测技术运用于农业灌溉，对农业生产和管理工作的顺利进行，具有重要的理论和现实意义。在地区建立的气象站、雨量站和墒情站，可以对该区域范围内的气压、雨量、风速、风向、太阳总辐射量和土壤墒情等进行实时监测，为灌溉管理人员制定灌溉方案提供依据，并为防汛抗旱工作提前进行预警。

4 水利信息化技术在农业灌溉用水中的应用

4.1 在基础设施中的应用

水利信息化系统建设的主要内容包括：第一，基础设施建设。水利信息化技术的发展必须以完善的水利基础设施为前提。如果水利设施不配套，水资源利用率不高，管理不到位，那么应用水利信息技术将是无法实现的目标。在此基础上，还要进行渠道防渗，渠系建筑物配套和高效节水项目，为实现水利信息化奠定基础。随着我国高标准农业工程的实施，农业生产逐步从传统的地面灌溉向高效节水灌溉改变，在土地平整和滴灌工程的实施下，将田间沟渠改成了管道，并可以用阀门进行调节，为我国水利信息化的发展奠定了坚实的基础。采用自动控制系统，实现了对滴灌首部内部的水泵、过滤器和阀门的自动控制。在预先设定的过程中，农田的阀门会按顺序自动打开和关闭，并在预定的时间内进行灌溉，这样既能达到精准的灌溉效果，又能实现均衡灌溉，使水资源得到最大程度的利用。通过对流量的监控，可以实现各个系统的实时流量和总流量的实时数据传输，为水费收缴定了基础。

4.2 在闸门与泵站中的应用

在闸门与泵站的水利信息技术的应用中，注重的是自动化和智能化技术的应用，通过这一技术对闸门、泵站的开度进行灵活的调节，实现对水流的有效调控，建立了无人值守的控制模式。工程实施中，需要将液位变送器、闸门遥测终端等设备装到闸门上，利用液位变送器对其进行实时监测，对其进行实时的流量分析。控制终端按照供水要求来调整闸门的开启程度。为了保证整个灌溉系统的信息化建设，需要科学地配置各种设备和设施。为了充分发挥其在农业生产中的重要作用，必须充分考虑农业生产过程中所涉及到的各种信息设施与科技的发展动态与特征，对其进行深度的研究与应用。一个完备的自动化系统应该包括用水信息采集和用水决策两个子系统，两者之间的协同与协作，才能对灌溉用水进行科学的配置，实现灌溉用水的自动化管理，高效决策。要进一步提高水利信息系统的性能，必须重视如下几个方面：第一，要进行动态管理。灌区的灌溉是一个不断发生着动态变化的过程，在建立了信息化的管理体系之后，可以对灌区中的各类信息与数据进行动态的测量与控制，从而制定出最优的灌溉计划。第二，进行灌溉用水信息的采集与统计。它涵盖了天气、雨量、防洪和防灾等各个方面。水利信息化技术的普及，也让整个灌溉各个方面的工作都能够得到协调和统一的调度。通过对灌区水量、水位等信息的综合集成，并对互联网资源等的直接使用，可以对新的灌溉技术进行持续推广。推广新的观念、技术和装备，保证了水利系统的整体创新发展，保证水资源的科学配置。第三，实行渠系量水、动态配水、水量征收自动化。利用计算机网络等多种科技手段，可以对气象、土壤、作物生长等方面进行严密地监测，并根据区域内作物生长的需要，进行相应的蓄水、输送和分配，并进行动态分配和收费。第四，对水利设施进行适应性分析。灌区的环境条件普遍比较复杂，温度、环境等因素经常会对灌区的水利信息化设备的正常运行造成一定的干扰，因此对于自动化设备和设施的要求非常高。为了保证灌区的水利信息化设备能够安全、有效地工作，在进行各项工程的设计时，都要结合灌区的气候条件和环境特点。在遇到冰雹、惊雷、高温、严寒等极端天气的时候，应该采取一些有效的保护措施。在灌溉系统中配置的各类信息技术和设备，都要保持简洁、实用和可推广性，并且需要能够很好地抵抗严酷的气候条件。

4.3 在灌区的综合应用

我国的灌区管理是一个比较复杂的过程，要想实现对灌区的有效管理，就必须要对灌区的灌溉工程进行全面细致的把握。要实现对灌区灌溉工程的全面把握，必须要通过水利信息化技术，对灌区灌溉系统进行实时监控，以便及时掌握灌溉工程运行情况。灌区中的灌溉系统主要由渠系建筑物、配水工程、提水工程和田间灌排工程等部分组成。这些部分都是由不同的建筑物来实现功能上的互补，并将整个系统有机地结合在一起。而在灌溉过程中，需要使用不同类型的渠系建筑物来完成灌溉任务。在运用水利信息化技术的过程中，要根据灌溉工程本身的特殊特征，对渠道水位、雨量观测、用户用水信息等方面的数据进行采集，并利用相应的软件平台，实时收集、整理和分析灌溉系统的运行情况，以便给管理人员提供一些参考。农业灌水的终极目的就是要实现对农业用水的有效配置。要想对农业生产过程中的水资源进行有效配置，就必须对其进行动态把握，保证对农业生产过程中所需要的信息进行全面、完整的把握。若完全依靠传统的人工方式进行数据采集，不但不能保证数据的完整性，而且还会造成数据获取耗时过久，从而影响了后续的决策。在水利信息化技术中，由于其分享水平比较高，因此能够很好地实现灌区用水的信息化，从而使灌区用水决策更加科学。

5 结束语

综上所述，随着信息化技术的不断发展与应用，我国各个行业都将面临着新的发展机遇。就水利事业来说，水利信息化技术还处在初级发展时期，各个地区都要在工作中，不断地研究和利用水利信息化技术，突破原有的工作观念和技术、方法等方面的局限性，建立一个新的灌溉系统，提高整个系统的管理能力，实现水资源的节约和合理配置。