潘莊灌區(qū)信息化建設(shè)與成效

蘇秀峰，孫洪浩，辛 軍

（德州市水利局，山東 德州 253014）

潘莊灌區(qū)1972年建成開灌，擔(dān)負(fù)著德州市8個縣（市、區(qū)）、79個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、336萬人的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活供水任務(wù)，年均引黃河水10億m3，是全市經(jīng)濟社會發(fā)展的生命線。近年來，潘莊灌區(qū)緊密結(jié)合灌區(qū)實際，以安全高效引水為目的，以現(xiàn)實應(yīng)用需求為導(dǎo)向，以先進技術(shù)為手段，以科技灌區(qū)為目標(biāo)，切實強化領(lǐng)導(dǎo)，持續(xù)加大投入，傾力加強信息化建設(shè)，取得明顯成效，目前灌區(qū)信息化整體水平已處于全國灌區(qū)前列。

1 信息化建設(shè)的迫切性

灌區(qū)開灌40 多年來，隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，潘莊灌區(qū)由單一的農(nóng)業(yè)供水轉(zhuǎn)向工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活多元化供水，由單純的向德州市供水轉(zhuǎn)向市內(nèi)、市外共同供水，由傳統(tǒng)意義上的“大鍋水”轉(zhuǎn)向計劃用水和“市場水”，這些轉(zhuǎn)變的過程也就是灌區(qū)由傳統(tǒng)灌區(qū)向現(xiàn)代化灌區(qū)、可持續(xù)發(fā)展灌區(qū)轉(zhuǎn)變的過程。要適應(yīng)這些轉(zhuǎn)變、實現(xiàn)灌區(qū)的可持續(xù)發(fā)展，迫切需要以現(xiàn)代化手段為支撐，改變以往落后的管理方式和調(diào)度模式。

2 信息化建設(shè)的必要性

灌區(qū)的水情調(diào)度運行管理工作受客觀條件的制約，存在著4個方面的問題。

1）總干渠各測站水位、流量等數(shù)據(jù)靠人工采集，再以電話形式分級上報，致使匯總處理不及時，數(shù)據(jù)缺乏時效性，制約著分析決策的速度與質(zhì)量.

2）總干渠閘門管理權(quán)屬分散。市、縣、鄉(xiāng)、村共同管理著總干渠105個閘門，權(quán)屬不清、責(zé)任不明、調(diào)度困難。閘門的起落都是以人工方式進行，不能及時起落，不能及時發(fā)現(xiàn)和排除險情，阻礙著除險保安作用的發(fā)揮。

3）監(jiān)控布設(shè)點少，不能對總干渠上重要建筑物和險工險點進行實時監(jiān)控，尤其是無照明設(shè)備夜間不能發(fā)揮作用，無法進行遠程控制集中管理，影響著調(diào)度管理的效能水平。

4）灌區(qū)測流一直沿用人工觀測、計量和控制，不僅工作效率低，而且有時還會出現(xiàn)人為的失誤，影響測流的精度，既浪費了水，又給供水調(diào)度造成困難，形成了水資源的浪費。

為有效解決這些不同層次的一系列問題，潘莊灌區(qū)管理局經(jīng)過深入調(diào)研，多方論證，決定全面建設(shè)信息化系統(tǒng)，利用先進科技實現(xiàn)高效管理，滿足灌區(qū)現(xiàn)實工作需求。

3 信息化建設(shè)結(jié)構(gòu)

3.1 基礎(chǔ)平臺

平臺各測站均采用2M 的VPN 專線，管理局信息中心采用10 M 的VPN 專線，各測站與管理局信息中心的傳輸采用局域網(wǎng)傳輸，管理局信息中心采取平臺式集中管理，支持水位數(shù)據(jù)實時傳輸并在監(jiān)控圖像上顯示，具備自動存儲和后處理功能。

該平臺的主要功能是：將總干渠水位、流量及重點建筑物的運行狀況等水情信息進行實時傳輸、匯總和管理，兼容不同的網(wǎng)絡(luò)接入方式，具備外網(wǎng)訪問和異地查看功能，將各種水情信息進行實時顯示，構(gòu)筑灌區(qū)信息化發(fā)展基礎(chǔ)。

3.2 四大系統(tǒng)

1）監(jiān)控系統(tǒng)。采用有線（光纜傳輸）和無線2種形式，有線傳輸主要解決節(jié)制閘上、下游的實時監(jiān)控，無線傳輸主要解決野外（無電源）險工險點及重點建筑物的實時監(jiān)控，監(jiān)控點布設(shè)實現(xiàn)了無縫覆蓋和遠程控制，利用專門設(shè)計的照明系統(tǒng)使監(jiān)控夜間也能夠正常運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了全天候?qū)崟r監(jiān)控。目前累計安裝完成總干渠節(jié)制閘上、下游16 套實時監(jiān)控系統(tǒng)和25 套太陽能無線監(jiān)控系統(tǒng)。

2）水位自動傳輸系統(tǒng)。利用原超聲波水位計進行自動采集和發(fā)射，經(jīng)水位數(shù)據(jù)緩存處理，由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，通過專線上傳管理局信息中心，每6 min 可對總干渠水位數(shù)據(jù)更新傳輸1 次，實現(xiàn)水位數(shù)據(jù)自動化管理，為輸水及時調(diào)度決策提供依據(jù)。該系統(tǒng)目前安裝完成14 套。

3）遠程閘控系統(tǒng)。系統(tǒng)利用灌區(qū)開通的信息化網(wǎng)絡(luò)，遠程遙控總干渠閘門的開閉和運行，實現(xiàn)總干渠輸水的科學(xué)調(diào)度。系統(tǒng)利用變頻技術(shù)合理調(diào)節(jié)提降速率，可保證閘門在3～5 min 內(nèi)實現(xiàn)開啟和關(guān)閉，改變了以往3 h 左右才能啟閉1 孔閘門的被動局面，有效提高了調(diào)節(jié)總干渠水量和水位的時效性。系統(tǒng)采取設(shè)定遠程操作權(quán)限、電機負(fù)荷檢測保護、啟閉機壓力保護、閘板位置超限軟件保護、閘板位置超限硬件保護、啟閉機拉力壓力硬件保護等6 項措施，確保安全運行。該系統(tǒng)目前安裝完成8 套。

4）遠程自動化測流系統(tǒng)。系統(tǒng)可實現(xiàn)遠程控制全自動測流，包括測流房門的自動打開、測流過程的全程監(jiān)控及測流垂線自動布設(shè)及垂線測點的自動定位等，測驗數(shù)據(jù)成果生成表格進行存管和自動打印。該系統(tǒng)目前安裝完成1 套。

4 信息化建設(shè)成效

4.1 保障引黃濟津等急難險重任務(wù)圓滿完成

潘莊灌區(qū)第一次引黃濟津于2010年10月22日開始，2011年4月11日結(jié)束，歷時172 d，供水11.84億m3，創(chuàng)造灌區(qū)持續(xù)不間斷引水時間最長、持續(xù)不間斷引水量最多、總干渠平均水位最高、尚廟閘下泄流量最大、冬季帶冰引水時間最久等5 項歷史記錄。

第二次引黃濟津于2011年10月18日開始，12月24日結(jié)束，歷時70 d，供水4.2億m3，創(chuàng)造了灌區(qū)一年兩次跨區(qū)域供水歷史記錄。

信息化建設(shè)為引黃濟津提供了強大的技術(shù)支撐和保障，使潘莊灌區(qū)有力應(yīng)對了高水位、大流量對總干渠帶來的一系列險情，成功戰(zhàn)勝了帶冰引水造成的一系列困難，圓滿完成這一急難險重任務(wù)，既緩解了天津市的用水緊張局面，又惠及了德州的長遠發(fā)展，實現(xiàn)了冬、春季農(nóng)業(yè)抗旱用水、工業(yè)用水、生活用水和引黃濟津調(diào)水的多贏。

4.2 促使灌區(qū)管理更加科學(xué)高效

通過信息化建設(shè)，管理局實現(xiàn)了對總干渠運行數(shù)據(jù)的及時獲取，總干渠輸水和帶冰運行的安全保證率得到極大提升，實現(xiàn)了對重點輸水設(shè)施的全天候?qū)崟r監(jiān)控，建立了水政執(zhí)法、地方公安、工程管理人員和電子監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)“四位一體”管理模式，實現(xiàn)了在任何時間、任何地點對總干渠引水閘門的自動開啟、關(guān)閉及提、降，為科學(xué)決策引黃調(diào)水，合理配置水資源提供了科技支撐、創(chuàng)造了有利條件。

4.3 奠定灌區(qū)現(xiàn)代化堅實基礎(chǔ)

水利信息化是帶動水利現(xiàn)代化的重要措施。推進灌區(qū)信息化建設(shè)是提高灌區(qū)現(xiàn)代化管理水平和管理效率，降低管理成本的重要手段。潘莊灌區(qū)通過信息化建設(shè)，有效破解了渠系長、點多、面廣造成的歷史性管理難題，有效化解了監(jiān)測設(shè)施不全、調(diào)度水平不高、管理手段落后等諸多問題，極大地提高了管理數(shù)據(jù)的全面性、準(zhǔn)確性和適時性，灌區(qū)引黃調(diào)水、水量調(diào)配、工程建管從此有了科學(xué)的支撐和保障，促進灌區(qū)管理和決策不斷向縱深、精細和高水平方向發(fā)展，推動潘莊灌區(qū)不斷向現(xiàn)代化邁進。

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