信息化技術(shù)在北趙引黃灌區(qū)中的應(yīng)用

衛(wèi) 偉

（山西省運城市北趙引黃工程建設(shè)管理局 山西萬榮 044200）

1 北趙引黃灌區(qū)概況

北趙引黃灌區(qū)位于山西省運城市西北部的萬榮縣、臨猗縣境內(nèi)，主要任務(wù)是解決兩縣峨嵋臺地上旱地灌溉問題，總灌溉面積3.4萬hm2。灌區(qū)南與臨猗縣回龍和夾馬口北擴兩灌區(qū)相接，北與萬榮縣西范灌區(qū)相鄰，西至黃（汾）河階地，東達孤山西側(cè)，東北部則繞過孤山、至其東部的運萬路。灌溉區(qū)域涉及11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、121個行政村，總受益人口近30萬人。

灌區(qū)工程包括三級五站和干、支骨干輸水渠道。一級站位于萬榮縣寶井鄉(xiāng)廟前村西，現(xiàn)通過靠黃河岸邊浮船直接從黃河取水，設(shè)計流量15.02 m3/s；三級五站共安裝機組24臺，總裝機容量為73 515 kW；整個灌區(qū)地域廣闊，各種水利渠道眾多，干渠總長93.5 km，其中總干渠7 km，北干渠16.11 km，中干渠31.712 km，南干渠28.745 km，分干3條，長12.34 km。支渠47條，長168.53 km，其中萬畝支渠19條，長105.3 km。

截至2017年，灌區(qū)覆蓋灌溉面積已達到3.3萬hm2，其中灌溉蘋果作物2.15萬hm2，占全市蘋果種植面積的15%，受益人口達到14.6萬人，年增產(chǎn)值17.32億元。灌區(qū)良好的人工生態(tài)環(huán)境有利于減輕風沙威脅、凈化該區(qū)空氣、抑制水土流失，具有一定的效果。

2 信息化建設(shè)的必要性

2.1 實現(xiàn)新的治水思路的要求

信息化技術(shù)發(fā)展是水利現(xiàn)代化及灌區(qū)現(xiàn)代化發(fā)展的必經(jīng)道路。但在現(xiàn)階段，灌區(qū)發(fā)展尚未成熟，還存在著一些缺陷亟待解決。解決發(fā)展中存在的問題需突破傳統(tǒng)灌區(qū)管理枷鎖，借助當今科技技術(shù)，逐步建立并完善灌區(qū)信息化建設(shè)體系，推進灌區(qū)的現(xiàn)代化發(fā)展。灌區(qū)信息化發(fā)展可提高灌區(qū)服務(wù)質(zhì)量，是工作成本降低的有效方式，亦是實現(xiàn)灌區(qū)科學化管理的重要保障，是現(xiàn)階段灌區(qū)建設(shè)及發(fā)展的必經(jīng)路程。

2.2 提高灌區(qū)安全運行的有力措施

北趙引黃灌區(qū)傍山渠道較多，集雨面積較大，易形成坡面徑流造成山體滑坡，對建筑物渠道安全產(chǎn)生較大威脅。根據(jù)實際情況制訂針對性防汛預案，并通過信息化建設(shè)，對灌區(qū)危險區(qū)域進行實時監(jiān)控，最大程度上確保渠道工程安全運行及當?shù)厝罕娚敭a(chǎn)安全。

2.3 提高水利用效率的重要途徑

北趙灌區(qū)之前的運行管理及數(shù)據(jù)收集主要以人工為主，存在相對滯后的問題，而且管理局不能及時有效地接收到灌區(qū)的運行情況，無法量化灌區(qū)管理目標。而通過灌區(qū)信息化建設(shè)可以較好地解決該問題，大幅度提高管理水平，使工程運行管理更有針對性，對三級提灌減少損耗、提高水利用效率起到積極有效的作用，使得工程效益最大化。此外，可為用水戶適時、適量、安全供水，有效提升了灌區(qū)的服務(wù)質(zhì)量，還增加了水費計收的透明度，不但灌區(qū)農(nóng)戶滿意，提高了水費收取率，還大大降低了灌區(qū)管理費用。

2.4 合理分配水資源的重要途徑

灌區(qū)傳統(tǒng)配水方案缺乏機動性，無法實現(xiàn)實時適量調(diào)配水資源，每到夏季灌區(qū)需水量供不應(yīng)求時，經(jīng)常出現(xiàn)上游“漫灌”，中游“噴灌”，下游“滴灌”的用水狀態(tài)，水資源分配極不均衡，不但直接影響灌區(qū)的整體效益，而且還給當?shù)匕傩丈顜砹瞬环€(wěn)定的因素。信息化建設(shè)的最大優(yōu)勢即可大幅度提高信息傳遞的時效性及精確性，及時高效地整理依靠人工難以完成的海量信息，運行管理人員可及時、準確地掌握整個灌區(qū)的水資源分布與運行數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)制定科學合理的灌溉分配方案，為灌區(qū)精準調(diào)度、迅速反應(yīng)、高效決策提供現(xiàn)代化手段。

2.5 促進灌區(qū)管理現(xiàn)代化的根本手段

傳統(tǒng)農(nóng)村水利建設(shè)主要依靠組織群眾，管理主要靠以往處理經(jīng)驗決策，并無科學可信的相關(guān)數(shù)據(jù)，且時效性較差，管理缺乏系統(tǒng)性。灌區(qū)信息化建設(shè)可大力提高行業(yè)管理數(shù)據(jù)的全面性、準確性以及歷史查閱性，填補管理區(qū)域中的信息空白，為灌區(qū)高效管理和決策提供實時精準數(shù)據(jù)源，促進灌區(qū)管理現(xiàn)代化發(fā)展。

3 信息化技術(shù)在灌區(qū)中的應(yīng)用

3.1 灌溉通訊骨干網(wǎng)

因為北趙灌區(qū)地理跨度較大，東西跨度超過40km，南北跨度超過18 km，南北中三干渠總長近150 km，跨度范圍比較大，所以選用自建通訊骨干環(huán)網(wǎng)，一次投入，永久受益，易拓展性強，維修方便，而且通信基本不受天氣影響。通訊骨干線路主要是用來傳輸視頻信號、流量數(shù)據(jù)、語音電話等實時數(shù)據(jù)，便于綜合管理，提高工作效益；也可連接水利專線，上級主管單位可實時進行調(diào)閱查看，實現(xiàn)“一網(wǎng)控”。

3.2 電話語音調(diào)度系統(tǒng)

信息化技術(shù)將所有的語音系統(tǒng)集中接入到統(tǒng)一的平臺進行集中管理和統(tǒng)一調(diào)度，各運行單位間通話狀態(tài)在語音調(diào)度機上一目了然。同時在發(fā)生緊急情況時能形成及時互通，實現(xiàn)及時召開臨時討論、臨時小組會議。

3.3 調(diào)度指揮數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)

北趙引黃灌區(qū)信息化應(yīng)用以骨干網(wǎng)為基礎(chǔ)，在灌區(qū)高危地點安裝了高清監(jiān)控攝像頭一百余個。滿足灌區(qū)運行人員隨時觀察水流變化，并對一些重要的區(qū)域?qū)嵤┙y(tǒng)一的監(jiān)控管理，尤其是一些高危域地段，如209國道以東的無人區(qū)倒虹（見圖1）以及一些常年處于無人值守狀態(tài)的偏遠渠道設(shè)施（見圖2）。也可防止人為破壞渠道或是偷水的行為。

圖1 楊莊倒虹

圖2 焦家營渡槽

3.4 信息中心大屏幕顯示系統(tǒng)

北趙引黃信息中心大屏顯示系統(tǒng)是由18套67英寸DLP屏幕組成，是整個灌溉信息化的顯示窗口，可以將所有的視頻監(jiān)控圖像實時顯示，并可監(jiān)控各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的情況及各子系統(tǒng)的各種視頻文件、文本文件、自動化控制的動態(tài)顯示。

3.5 灌溉信息控制系統(tǒng)

圖3 灌溉信息控制系統(tǒng)控制界面

信息中心的灌溉信息控制系統(tǒng)實現(xiàn)了北趙引黃灌區(qū)整體的灌溉用水的數(shù)據(jù)采集、處理、存儲（圖3）。灌溉信息控制系統(tǒng)主要功能為：泵站監(jiān)測、配水流程、數(shù)據(jù)管理三大功能。通過點擊控制欄中的“泵站監(jiān)測”按鈕，可以隨時監(jiān)測三級五站的運行參數(shù)，包括電機的電流、功率、電壓，水泵前后軸承的溫度，全面掌握泵站的運行狀況。通過點擊控制欄中的“配水流程”按鈕，可以通過模擬渠道的配水流程圖直觀地了解到每條干渠的總提水量以及相應(yīng)支渠的流量，實時更新的水量數(shù)據(jù)為調(diào)度人員科學調(diào)配用水需求提供了切實可靠依據(jù)。通過點擊“實時數(shù)據(jù)”、“數(shù)據(jù)查詢”、“數(shù)據(jù)統(tǒng)計”、“數(shù)據(jù)管理”可以根據(jù)不同需求對灌區(qū)的運行數(shù)據(jù)進行針對性的查詢，極大的提高了工作效率和數(shù)據(jù)準確性，為灌區(qū)水費收繳、部門績效考評提供了科學依據(jù)。

3.6 自動化控制軟件系統(tǒng)

灌區(qū)所有采集終端采集的數(shù)據(jù)通過骨干網(wǎng)傳輸至信息中心，以自動化控制軟件為平臺，針對泵船數(shù)據(jù)采集、泵站數(shù)據(jù)采集、各渠道流量數(shù)據(jù)采集的實時狀態(tài)，繪制成動態(tài)界面，便于全面了解灌區(qū)灌溉、運行情況；同時，以各服務(wù)站或各泵站為終端，并按照服務(wù)站或泵站的管轄范圍進行用戶權(quán)限設(shè)置，實現(xiàn)服務(wù)站或泵站進行區(qū)域范圍內(nèi)的信息化管理，方便各部門針對內(nèi)部運行情況進行及時溝通。管理局信息中心設(shè)置為最高級別，方便局領(lǐng)導查閱、決策。

控制軟件平臺含有匯總數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表的功能，可實現(xiàn)各泵船和各泵站使用電量報表；各泵站電壓、電流、功率等報表；各干渠、支渠、斗渠流量報表的自動生成，避免人工填寫可能出現(xiàn)的錯誤。軟件還可根據(jù)歷史存儲數(shù)據(jù)實現(xiàn)查詢功能，方便對各澆灌期生產(chǎn)運行狀態(tài)的查詢。

4 結(jié)束語

北趙引黃灌區(qū)信息化建設(shè)一次性投資額度較大，野外敷設(shè)受地理條件限制，存在征地和農(nóng)戶干擾糾紛；日常維護任務(wù)繁重；嚴重缺乏既懂水利又懂信息化，從事灌區(qū)信息化管理的復合型人才。

下一步需加大投入，完善建設(shè)內(nèi)容，不斷開發(fā)建設(shè)符合北趙灌區(qū)業(yè)務(wù)流程的信息化內(nèi)容，提高實用性，規(guī)范相關(guān)數(shù)據(jù)標準，實現(xiàn)北趙灌區(qū)信息化全覆蓋，逐步構(gòu)建具有新時代特色的科學管理體系。