灌區(qū)信息化與節(jié)水灌溉管控系統(tǒng)

jsyzj0516

灌區(qū)信息化與自動化綜合管理平臺是為灌區(qū)現(xiàn)代化管理專門設(shè)計的智慧管理平臺，結(jié)合了當(dāng)前先進(jìn)的人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云服務(wù)技術(shù)、空間地理信息技術(shù)和移動應(yīng)用技術(shù)等，涵蓋灌區(qū)泵站自動化控制、閘門自動化控制、遠(yuǎn)程計量以及末端的節(jié)水灌溉業(yè)務(wù)，通過灌區(qū)管理“一張圖”及手機(jī)APP，實現(xiàn)從渠首到末端的業(yè)務(wù)全覆蓋。

通過傳感器(水位計、流量計、PLC控制柜、閘位計、水質(zhì)傳感器、智能墑情監(jiān)測站、智能氣象站等)進(jìn)行信息采集，利用局域網(wǎng)、GPRS、4G、ZigBee、LoRa、有線通信網(wǎng)等進(jìn)行監(jiān)測點和灌區(qū)控制中心之間的信息傳輸，實現(xiàn)灌區(qū)內(nèi)水雨情信息、水質(zhì)信息、墑情、閘位、氣象信息的實時監(jiān)測，并利用機(jī)電設(shè)施自動控制泵站、閘門、測流車等，實現(xiàn)灌區(qū)信息化和自動化管理。

隨著水短缺問題的加劇，供水工程缺乏必要的計量設(shè)施、管理體制改革滯后，現(xiàn)行農(nóng)業(yè)水價標(biāo)準(zhǔn)低、實收率低，水費難以維持灌排工程正常運行，灌溉高峰期“爭水搶水”現(xiàn)象突出。過去的水費僅收取動力費，主要以“電費”的形式收取，加上農(nóng)業(yè)水價形成機(jī)制不健全，收費價格差異波動較大，農(nóng)業(yè)灌溉水利用率低，水資源浪費現(xiàn)象比較明顯。另一方面，農(nóng)民承受能力低，農(nóng)業(yè)水價改革難度大。加大農(nóng)業(yè)節(jié)水投資力度是今后國家水資源政策的必然選擇。

農(nóng)業(yè)水價綜合改革與末級渠系節(jié)水改造是農(nóng)田水利建設(shè)的主要內(nèi)容之一，通過改革可加快灌區(qū)末級渠系改革、提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、減輕農(nóng)民水費支出。2008年開始，中央財政安排專項資金，在全國部分省份啟動農(nóng)業(yè)水價綜合改革試點，在節(jié)約用水、降低農(nóng)民水費支出、促進(jìn)工程良性運行方面取得明顯成效。2013年，水利部協(xié)調(diào)財政部加大支持力度，在全國27個省55個縣深入開展農(nóng)業(yè)水價綜合改革示范。

農(nóng)業(yè)水價綜合改革的目標(biāo)就是在保證農(nóng)民基本用水需求的同時，建立多用水多花錢，少用水少花錢，不用水得補(bǔ)貼的機(jī)制。既不在總體上增加農(nóng)民負(fù)擔(dān)，又促進(jìn)節(jié)約用水。本項目啟動后，節(jié)水示范區(qū)管理單位將積極完善農(nóng)業(yè)水價形成機(jī)制，科學(xué)核定農(nóng)業(yè)供水成本，推動落實灌排工程運行維護(hù)費財政補(bǔ)助政策，從成本扣除財政補(bǔ)助部分確定最終水價，并推進(jìn)定額內(nèi)用水實行優(yōu)惠水價、超定額用水累進(jìn)加價。通過明確農(nóng)業(yè)水權(quán)，推行用水定額管理，逐級分配到農(nóng)民用水合作組織或用水戶，從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)用水總量“封頂”目標(biāo)，變“大鍋水”為“商品水”。同時，配套完善農(nóng)業(yè)供水計量設(shè)施體系。

1個骨干信息網(wǎng)，通過自建專網(wǎng)，形成覆蓋劉集管理段、柴集管理段所轄主渠道沿線的高速寬帶網(wǎng)絡(luò)；5類信息采集系統(tǒng)，通過水位、視頻、圖像、閘控、流量等信息的采集，輔之以量水建筑物，實現(xiàn)水位流量等信息的實時監(jiān)控，為切實算好水帳、水資源優(yōu)化配置提供基礎(chǔ)；5類數(shù)據(jù)庫，通過灌區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、工程三維仿真模型庫、空間地理數(shù)據(jù)庫、灌區(qū)工程監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、灌區(qū)供用水管理數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)庫建設(shè)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)高效共享；1個基于三維地理信息的可視化平臺，基于GIS技術(shù)完成各信息化系統(tǒng)的整合，開發(fā)WEB端信息管理系統(tǒng)及手機(jī)移動APP，初步建成統(tǒng)一的漳河三干渠灌區(qū)農(nóng)業(yè)水價綜合改革核心示范區(qū)信息化管理平臺。

通過信息化建設(shè)，實現(xiàn)漳河三干渠灌區(qū)農(nóng)業(yè)水價綜合改革示范區(qū)信息高效快速傳輸、共享，分渠、支渠及重要閘站可測、可視、關(guān)鍵部位可控，并基于GIS實現(xiàn)對整個灌區(qū)用水的動態(tài)管理，為示范區(qū)水資源優(yōu)化配置、高效利用提供調(diào)度運行決策支持，為建立適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)要求的用水體系提供信息、計量及管理支持。

通過管理手段和信息化技術(shù)手段，穩(wěn)步推進(jìn)農(nóng)業(yè)水價綜合改革，實行農(nóng)業(yè)用水總量控制和定額管理，合理確定農(nóng)業(yè)水價，建立節(jié)水獎勵和精準(zhǔn)補(bǔ)貼機(jī)制，提高農(nóng)業(yè)用水效率。

通過創(chuàng)新研制的田間精準(zhǔn)測控一體化裝置，實現(xiàn)總量控制精準(zhǔn)測控在渠首，定額管理定向精準(zhǔn)管控到田間，建立農(nóng)業(yè)灌溉用水量控制和定額管理制度，提高農(nóng)業(yè)用水效率，促進(jìn)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化。保障糧食等重要農(nóng)作物合理用水需求，總體上不增加農(nóng)民負(fù)擔(dān)。農(nóng)業(yè)用水總量控制和定額管理普遍實行，可持續(xù)的精準(zhǔn)補(bǔ)貼和節(jié)水獎勵機(jī)制基本建立，先進(jìn)適用的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)措施普遍應(yīng)用，促進(jìn)農(nóng)業(yè)用水方式由粗放式向集約化轉(zhuǎn)變。

通過基于4G公網(wǎng)分層分級數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、控制，多種靈活的通信組網(wǎng)方式，采用了手機(jī)網(wǎng)絡(luò)、Zigbee自組網(wǎng)絡(luò)、光纖等多種傳輸方式相結(jié)合，可滿足不同級別的管水人員遠(yuǎn)程操控和查看閘門啟閉和視頻監(jiān)控等自動化設(shè)施，大大減輕工作人員勞動強(qiáng)度，節(jié)約時間成本，解放生產(chǎn)力。 管理人員可把更多的時間放在管理、決策、協(xié)調(diào)、執(zhí)行等工作中。

開創(chuàng)田間水層精測雷達(dá)采用非接觸式精準(zhǔn)（毫米級）測量模式，促進(jìn)農(nóng)業(yè)供水的智能化和精確化，真正實現(xiàn)總量控制精準(zhǔn)測控在渠首，定額管理定向精準(zhǔn)管控到田間。

通過改革可提高灌區(qū)末級渠系信息化水平，完善供水計量設(shè)施。加快供水計量體系建設(shè)，為實現(xiàn)從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉(zhuǎn)變夯實了基礎(chǔ)，有力地帶動示范區(qū)水資源管理的現(xiàn)代化。

2.2建設(shè)任務(wù)

本次信息化建設(shè)包括硬件部分和軟件部分。

2.2.1硬件部分

根據(jù)全國水價改革示范區(qū)建設(shè)要求及三分干周邊實際情況，本次示范區(qū)信息化建設(shè)，硬件部分主要需要從以下幾部分進(jìn)行建設(shè)：雨情自動遙測、視頻監(jiān)視、、傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及電纜敷設(shè)、閘門監(jiān)測監(jiān)控（市電+光纖，含閘前水位）、；支渠節(jié)制閘太陽能閘門監(jiān)控、直灌口及斗口太陽能閘門監(jiān)控站點、管道式閘門自動化測控、自動灌排水示范田建設(shè)、堰塘水位遙測、信息中心、分中心建設(shè)等方面。

2.2.1.1雨情自動監(jiān)測

三干渠三分干示范區(qū)渠系眾多，范圍廣，降雨量分布不均勻，自動雨情監(jiān)測十分重要。本次建設(shè)自動雨量監(jiān)測站點3處：倉庫協(xié)會、陳池協(xié)會、洪廟協(xié)會。

2.2.1.2視頻監(jiān)視

在三分干沿線主要節(jié)制閘、支渠口及關(guān)鍵控制點建設(shè)高清視頻監(jiān)控站點共計37個。重點位置加設(shè)夜晚補(bǔ)光裝置，為渠道管理人員提供動態(tài)具象化的渠道實時狀況信息，對渠道安全防范提供保障，可大大減輕工作人員勞動強(qiáng)度，為渠道管理部門決策提供了可靠依據(jù)。

2.2.1.3傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

根據(jù)項目建設(shè)需要，按照主干線路布設(shè)光纖，輔以GPRS/GSM等專網(wǎng)、公網(wǎng)相結(jié)合的原則進(jìn)行建設(shè)，并盡可能利用公用信道傳輸。由于視頻監(jiān)控實時高清畫面?zhèn)鬏斠?，以及關(guān)鍵節(jié)制閘和主要分水口閘門遠(yuǎn)程控制的需要，擬以劉集管理段分中心站為起點沿三分干渠道敷設(shè)光纜，所有視頻監(jiān)控點直接用光纜進(jìn)閘房，然后通過主干光纜傳回中心站。內(nèi)容如下：

（1）劉集管理段～ 三分干進(jìn)水閘～ 柴集管理段；

（2）劉集管理段～蘇冢節(jié)制閘附近；

（3）柴集節(jié)制閘～柴集管理段；

（4）柴集管理段～二支干測流斷面；

（5）沿線光纜分支～節(jié)制閘～37個視頻監(jiān)控點。

由于部分視頻監(jiān)控點離節(jié)制閘房較遠(yuǎn)，需敷設(shè)室外防水專用電纜進(jìn)入視頻監(jiān)控設(shè)備箱。