灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中水利信息化技術(shù)的應(yīng)用探究

袁艷陽

河南省白龜山水庫管理局 河南省 467000

灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中水利信息化技術(shù)的應(yīng)用探究

袁艷陽

河南省白龜山水庫管理局 河南省 467000

信息化是我國產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。水利信息化反映的是對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)的良好利用，通過對(duì)水利信息的技術(shù)采集、傳輸、處理以大幅提高水利工程效能的過程。灌區(qū)節(jié)水灌溉工程若能合理利用水利信息化技術(shù)，將對(duì)水資源的合理利用、防汛減災(zāi)、環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)等發(fā)揮巨大的作用。本文將列舉灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中水利信息化技術(shù)的作用，探究水利信息化系統(tǒng)的應(yīng)用與建設(shè)，并分析未來的應(yīng)用發(fā)展方向，以期待對(duì)節(jié)水灌溉工程的信息化建設(shè)有所幫助。

灌區(qū)；節(jié)水；灌溉；水利信息化

1 引言

當(dāng)下，世界水資源日益短缺，但受水資源直接影響的糧食供應(yīng)卻難達(dá)需求，眾所周知，如何平衡兩者間的矛盾，灌區(qū)節(jié)水灌溉是重點(diǎn)。許多農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家不僅廣泛推動(dòng)節(jié)水灌溉，更是采用了許多成熟的水利信息化技術(shù)，如滴灌技術(shù)、管道輸水灌溉技術(shù)、渠道防滲技術(shù)等。因此，水利信息化技術(shù)的應(yīng)用對(duì)節(jié)水灌溉而言是重中之重。今天我們早已走出了“看天耕種”的過往，如何讓領(lǐng)先的信息化技術(shù)服務(wù)于科學(xué)灌溉，值得我們關(guān)注探究。

2 節(jié)水灌溉工程中水利信息化技術(shù)的重要作用

2.1 實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)保障灌溉行為的正確有效

不同灌區(qū)有不同的農(nóng)業(yè)特點(diǎn)，部分灌區(qū)面積大、分散，部分灌區(qū)氣候特點(diǎn)顯著。此外，不同灌區(qū)種植的農(nóng)作物也不盡相同，灌溉需求大不相同，即使是同一種農(nóng)作物，所處地區(qū)不同，灌溉要求也有很大差異。如果僅靠傳統(tǒng)主觀判斷，往往無法保證灌溉的有效性，加之傳統(tǒng)的信息傳遞方式往往存在滯后性，若遭遇大型災(zāi)害，決策執(zhí)行不及時(shí)會(huì)有嚴(yán)重的后果。因此水利信息化能夠確保精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳遞以及分析決策的正確有效。

2.2 有效利用灌區(qū)水資源

水利信息化系統(tǒng)一方面可以準(zhǔn)確記錄灌區(qū)的各項(xiàng)基本數(shù)據(jù)，如渠道情況、農(nóng)作物分布等，另一方面又能對(duì)土壤、氣象進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并通過科學(xué)的數(shù)據(jù)計(jì)算調(diào)度水資源，執(zhí)行科學(xué)的灌溉方式，真正實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、高效、科學(xué)的利用灌區(qū)水資源。

2.3 大幅縮減灌區(qū)日常的運(yùn)營費(fèi)用

水利信息化系統(tǒng)有效應(yīng)用后，在控制中心就能完成數(shù)據(jù)采集、信息傳遞、子系統(tǒng)操控等工作，一定程度上替代了原有的人力機(jī)械操作和低效工作，也減少了不必要的人員開支和日常的運(yùn)營費(fèi)用。

2.4 改變?nèi)藛T工作重心，提高運(yùn)行單位的反應(yīng)速度，提升效率與技術(shù)水平

水利信息化技術(shù)的應(yīng)用將打破灌區(qū)工作人員原有的工作壁壘，將工作人員的重心轉(zhuǎn)移到信息的解讀、分析以及灌溉工作的規(guī)劃上，不僅提高了人力資源利用率，也必將改善團(tuán)隊(duì)的專業(yè)技術(shù)水平。

3 節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)建設(shè)

3.1 節(jié)水灌溉信息化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能

簡單來說，灌區(qū)節(jié)水灌溉工程的信息化系統(tǒng)應(yīng)該包括兩個(gè)主要的功能：一是數(shù)據(jù)信息的搜集和動(dòng)態(tài)管理功能，二是管理調(diào)度功能，具體如下圖1所示。

3.2 該功能背后的系統(tǒng)建設(shè)

要實(shí)現(xiàn)上述功能，需要搭建完善的節(jié)水灌溉水利信息化系統(tǒng)，具體分為以下幾部分建設(shè)工作：

（1）數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)運(yùn)用先進(jìn)的圖像采集、數(shù)字視頻等技術(shù)全程收集灌區(qū)渠道、農(nóng)田、氣象等情況，并通過現(xiàn)代的傳輸技術(shù)實(shí)時(shí)傳輸精準(zhǔn)信息。此外，監(jiān)測系統(tǒng)全方位監(jiān)控各點(diǎn)的日常運(yùn)作和突發(fā)情況。

（2）水資源調(diào)度系統(tǒng)。該系統(tǒng)一方面通過灌區(qū)的水資源數(shù)據(jù)分析，如作物特點(diǎn)、用水規(guī)律、灌區(qū)水量等，建立數(shù)學(xué)模型，計(jì)算得出建議的灌溉量，得出最佳的調(diào)度決策。另一方面可通過水流監(jiān)測，結(jié)合用時(shí)統(tǒng)計(jì)、輸送傳感，實(shí)時(shí)計(jì)算灌溉量，精確控制水資源的輸出，最大化地節(jié)約灌區(qū)水資源。

（3）管理控制系統(tǒng)。除去水資源的調(diào)度決策，管理控制系統(tǒng)要確保整個(gè)信息化灌溉系統(tǒng)的良好運(yùn)行。既用于對(duì)系統(tǒng)中的各項(xiàng)工程設(shè)備設(shè)施進(jìn)行操作控制，也用于對(duì)灌區(qū)災(zāi)害和險(xiǎn)情的提前預(yù)報(bào)，確保整個(gè)水利信息系統(tǒng)的有序運(yùn)轉(zhuǎn)。

（4）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及通信網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)信息平臺(tái)搭建。上述所有的系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)及系統(tǒng)建設(shè)工作都必須建立在基礎(chǔ)信息平臺(tái)的搭建基礎(chǔ)上。完善的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫確保信息提取傳輸，冗余技術(shù)在特殊情況下進(jìn)行備份切換。通信網(wǎng)絡(luò)連通各個(gè)運(yùn)作節(jié)點(diǎn)，快速傳輸、共享灌區(qū)各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

此外，除上述主要的系統(tǒng)搭建外，還要根據(jù)灌區(qū)的實(shí)際情況和運(yùn)作特點(diǎn)，考慮諸多實(shí)際問題，比如“不同級(jí)別的管理中心如何配備服務(wù)器”，“部分能源受限區(qū)域考慮斷電情況下的儀表設(shè)施工作”，“重要數(shù)據(jù)的加密防毒”，“系統(tǒng)設(shè)備的耐久備份”等等問題。

圖1

3.3 節(jié)水灌溉水利信息化技術(shù)的長遠(yuǎn)方向

未來，各灌區(qū)應(yīng)主動(dòng)結(jié)合相關(guān)科研院所的力量，汲取國外的領(lǐng)先經(jīng)驗(yàn)，邀請(qǐng)專家長期指導(dǎo)，推動(dòng)灌區(qū)節(jié)水灌溉工程的水利信息化技術(shù)長遠(yuǎn)發(fā)展。首先是一體化技術(shù)的運(yùn)用，即設(shè)備設(shè)施與信息技術(shù)的一體化控制，如“全渠道控制系統(tǒng)”、“水肥氣藥一體化滴灌”等；其次是遠(yuǎn)程操作的實(shí)現(xiàn)，意味著遠(yuǎn)程手機(jī)客戶端能夠?qū)崟r(shí)反饋和全面操作，令工作效率達(dá)到空前高度；最后，從節(jié)水灌溉的信息化到數(shù)字化，最終應(yīng)該發(fā)展到智能化，智能系統(tǒng)自動(dòng)完成一系列的灌溉操作，真正實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

4 結(jié)束語

就目前的現(xiàn)狀而言，灌區(qū)水利信息化技術(shù)雖然已被越來越多的地區(qū)關(guān)注和重視，但仍然才剛剛起步，未來的道路長遠(yuǎn)艱難。我們應(yīng)該結(jié)合國情，充分考慮當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平，制定屬于灌區(qū)的信息化發(fā)展方向，完善建設(shè)體制，研究落地可行的水利信息化技術(shù)，才能真正讓科技造福農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉工程的現(xiàn)代化發(fā)展與持續(xù)進(jìn)步。

[1]黃治訓(xùn).探究灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中應(yīng)用水利信息化技術(shù)的途徑[J].大科技,2016(30):160～161.

[2]武建,金幫琳,張小青等.水利信息化技術(shù)在灌區(qū)節(jié)水灌溉工程中的應(yīng)用分析[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2015(1):63～64,75.