東營市灌區(qū)信息自動化系統(tǒng)應(yīng)用分析

張俊杰，王萌萌

（東營市水利灌溉服務(wù)中心，山東 東營 257091）

智慧水利是利用先進的信息技術(shù)，實現(xiàn)水利設(shè)施的智慧化管理和運行，是水利信息化發(fā)展的高級手段，是實現(xiàn)水利現(xiàn)代化的關(guān)鍵。

東營市深入貫徹落實上級有關(guān)水利精神，把智慧水利建設(shè)作為推進灌區(qū)現(xiàn)代化的著力點和突破口，利用現(xiàn)有信息化、市政務(wù)大數(shù)據(jù)平臺，同步建設(shè)灌區(qū)信息化系統(tǒng)，及時糾正水資源浪費問題，提高用水管理效能。

東營市市屬灌區(qū)主要包括曹店、麻灣、勝利、王莊、墾東5 個灌區(qū)，設(shè)計灌溉面積16.6 萬hm2。主要承擔(dān)著向黃水東調(diào)和全市2 縣3 區(qū)34 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水任務(wù)，供水時間長，供水任務(wù)重，逐步完善灌區(qū)信息化系統(tǒng)，實現(xiàn)智慧化管控勢在必行。

1 存在的問題分析

1.1 自動測流設(shè)施缺乏

市屬5 灌區(qū)共有400 個支級取水口，14 個干級取水口。只有曹店灌區(qū)安裝干級測流設(shè)施1處，支級測流、計量設(shè)施25 處。支門測流根據(jù)過閘方式和閘門的技術(shù)參數(shù)人工計算流量，受淤積和水位變化頻繁的影響，誤差較大；干渠測流用人工普通測流裝置，由于斷面寬度較大，無法同時測得渠道斷面內(nèi)不同位置的多點流速。

1.2 軟件平臺功能單一

東營市引黃灌區(qū)現(xiàn)有水價改革軟件中的業(yè)務(wù)應(yīng)用如基礎(chǔ)信息管理系統(tǒng)、水量監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)、水價管理及收費系統(tǒng)、水權(quán)證管理系統(tǒng)、公眾APP 服務(wù)系統(tǒng)等因前期開發(fā)使用要求比較低，開發(fā)程度不夠，功能比較單一，無法滿足東營市引黃灌區(qū)整體使用的需求。

1.3 管理效率低

灌區(qū)管理人員對渠道、支門、泵站的日常管理主要采用人工巡視，經(jīng)常出現(xiàn)問題發(fā)現(xiàn)不及時、上報問題描述不清，導(dǎo)致指揮人員決策滯后或決策不科學(xué)的情況；各灌區(qū)骨干渠道上大部支門分未接入市政電源，主要采用人工或移動發(fā)電機啟閉閘門，節(jié)制閘均有市政電源接入，但也需要管理人員到現(xiàn)場控制啟閉，無法對上級的調(diào)度命令快速執(zhí)行，管理效率普遍較低。

1.4 水利設(shè)施遭受破壞

東營市屬灌區(qū)干渠全長超過280 km，管理線長，點多，面廣，難度大。各灌區(qū)干渠沿線以灌溉泵站為主，大部分歸屬于當(dāng)?shù)卮迩f、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道），且灌溉季節(jié)周邊用水需求集中，用水量大。同時，還存在私自開泵提水，機電設(shè)備被偷盜和破壞的現(xiàn)象。

2 建設(shè)目標(biāo)

項目以灌區(qū)業(yè)務(wù)為核心，運用先進的信息采集技術(shù)、自動監(jiān)控技術(shù)、通信和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息應(yīng)用與管理技術(shù)，建設(shè)一個灌區(qū)立體感知體系，以通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為紐帶，以自動化監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度運行管理應(yīng)用系統(tǒng)為核心的信息自動化系統(tǒng)，可以實時掌握調(diào)灌區(qū)骨干渠道沿線各控制性建筑物（泵站、閘站等）、控制斷面的水量、水位、水質(zhì)、工程運行工況等調(diào)水信息，實現(xiàn)對灌區(qū)骨干渠沿線的泵站、閘站等的遠程監(jiān)控，為灌區(qū)管理部門合理有效的調(diào)度管理水資源，提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持，為工程運行、維護、管理提供決策會商支撐環(huán)境及各種信息服務(wù)，為日常管理提供電子化辦公環(huán)境，實現(xiàn)市管灌區(qū)的現(xiàn)代化管理。

3 建設(shè)內(nèi)容

3.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

在市屬灌區(qū)干渠上設(shè)置的3 處測流橋式流速儀測流車、2 處纜索式流速儀測流車、86 處明渠流量計、18 處非滿管流量計、30 處一體化測控智能閘門等測流設(shè)施，并設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)視設(shè)備的運行狀況及安防情況。

在重要的交通路口、節(jié)制閘、引黃泵站設(shè)置智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)44 處，實時監(jiān)控渠道運行狀態(tài)及過往人員、車輛，并通過4G 方式將視頻信息上傳至管理站、管理所、及綜合調(diào)度中心。管理人員可遠程通過調(diào)節(jié)球機的方向和焦距，實現(xiàn)監(jiān)測斷面周圍狀況的監(jiān)視，及時了解路口的情況。在市屬灌區(qū)渠首引黃泵站處設(shè)置視頻監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對引黃泵站站前黃河水情及站后出水情況實時監(jiān)測。

3.2 智能安防系統(tǒng)

在市屬灌區(qū)干渠的102 處泵站、221 處支門及節(jié)制閘設(shè)置遠程控制和以視頻監(jiān)控系統(tǒng)為主的智能安防系統(tǒng)，控制和監(jiān)視設(shè)備的運行狀況及安防情況。遠程控制主要是通過可編程控制器來實現(xiàn)遠程對閘門、泵站進行啟閉（停）操作；泵站、支門、節(jié)制閘的智能安防系統(tǒng)主要由視頻監(jiān)控系統(tǒng)、自動語音警告裝置、遠程語音警告裝置、門禁報警系統(tǒng)及存儲設(shè)備定位系統(tǒng)組成。

3.3 信息化管理平臺

建設(shè)覆蓋市屬灌區(qū)的干渠各量測水設(shè)施、泵站、支門信息化系統(tǒng)、管理站、管理所信息化平臺等的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。根據(jù)光纖傳輸、租用電信公網(wǎng)組建、4G 通信等各種傳輸方式的特點、各系統(tǒng)數(shù)據(jù)量的大小，結(jié)合東營市各市屬灌區(qū)項目范圍廣，監(jiān)測及控制點位分散，及周邊可用有線網(wǎng)絡(luò)少的特點，確定工程以4G 無線傳輸為主的通信方案，同時所有物聯(lián)網(wǎng)卡組建流量池，統(tǒng)一管理使用本項目的所有流量，部分靠近電信公網(wǎng)的水閘、泵站采用租用普通電信公網(wǎng)，管理所、市級管理平臺采用電信專用公網(wǎng)。

建立以東營市水利灌溉管理處為一級調(diào)度中心，各灌區(qū)管理所為二級調(diào)度中心，各灌區(qū)管理站為三級調(diào)度中心的灌區(qū)，建設(shè)各級調(diào)度中心共20 處。同時將管理平臺接入市水務(wù)局智慧水務(wù)系統(tǒng)，并對市水務(wù)局調(diào)度平臺進行接入改造。

4 實現(xiàn)功能

4.1 對全市引黃灌區(qū)統(tǒng)一調(diào)度與管理

東營市引黃灌區(qū)管理系統(tǒng)主要具備兩部分功能：一是作為東營市市屬灌區(qū)的管理平臺，對市屬灌區(qū)進行直接管理調(diào)度；二是作為東營市所有引黃灌區(qū)的統(tǒng)一調(diào)度平臺，可以對各縣區(qū)、開發(fā)區(qū)、農(nóng)高區(qū)管理范圍內(nèi)的引黃灌區(qū)的管理平臺數(shù)據(jù)進行讀取、匯總、整理、分析，從市級層面對灌區(qū)進行統(tǒng)一調(diào)度管理，形成支撐全市引黃灌區(qū)調(diào)度管理的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。同時，東營市引黃灌區(qū)管理平臺接入東營市智慧水務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)東營市水務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)籌管理。

4.2 基礎(chǔ)信息的集中展示和管理

通過對整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與分析，在大數(shù)據(jù)模塊和灌區(qū)基礎(chǔ)信息模塊進行集中展示，主要包括量測水與計費的統(tǒng)計信息、泵站開啟次數(shù)信息、水質(zhì)檢測及報警信息、支門與泵站的數(shù)量、量測站與水質(zhì)檢測的數(shù)量、設(shè)備使用頻率及各市管灌區(qū)站所基本信息、視頻監(jiān)控等。

4.3 閘門和泵站遠程控制

可通過遠程電腦PC 端或手機APP，實現(xiàn)遠程對閘門、泵站進行按需精準(zhǔn)開啟、關(guān)閉和暫停等操作，支持定時啟停設(shè)備的功能，支持通過設(shè)置高度、開度、流量、時間段等方式遠程控制閘門的運行，支持通過設(shè)置流量、時間段等方式遠程控制泵站的運行。并對灌區(qū)內(nèi)水位、水量、總用水量等進行超閾值預(yù)警。

4.4 量測水?dāng)?shù)據(jù)實時處理

通過開發(fā)實現(xiàn)對各市管灌區(qū)實時采集所有量測站的實時數(shù)據(jù)并上傳，數(shù)據(jù)包括渠道水位、流速流量、數(shù)據(jù)的匯總與分析、設(shè)備運行實時狀態(tài)、歷史數(shù)據(jù)的備份與查詢等。并根據(jù)定制化統(tǒng)計數(shù)據(jù)要求，使用柱狀圖、曲線圖、扇形圖等統(tǒng)計形式對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計并生成報表，按定制化需求展示年月日等時間的查詢。統(tǒng)計系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)進行分析整理，并根據(jù)要求進行表格模板定制化，交互豐富。

4.5 視頻監(jiān)控和報警功能

通過實現(xiàn)遠程對站所的情況進行實時在線監(jiān)控、云臺控制、錄像保存與回放等，同時當(dāng)有非法人員入侵時，軟件平臺自動彈出報警信息，并具有遠程喊話開啟功能；支持人臉識別并拍照上傳、門禁報警、非法入侵預(yù)警、存儲設(shè)備定位追蹤、太陽能供電系統(tǒng)異常與故障報警等信息的上傳與管理；還具有向管理者手機發(fā)送短信信息的功能，并可根據(jù)用戶需求設(shè)置短信內(nèi)容。

4.6 水質(zhì)檢測和預(yù)警

通過對現(xiàn)場水溫、PH 值、化學(xué)需氧量、懸浮物、電導(dǎo)率、溶氧、COD、氨氮等參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，集中展示各水質(zhì)檢測的當(dāng)前狀態(tài)，實現(xiàn)各站點數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，用戶可以進行實時查看。并通過設(shè)置水質(zhì)各個參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值及上下限，支持數(shù)據(jù)超限時給相關(guān)的工作人員發(fā)送短信或是微信報警提醒等功能。

4.7 水價管理及計費

通過開發(fā)實現(xiàn)計費單價具有用戶自定義功能，根據(jù)站點的不同和用水用途的不同，對各量測站的用水計費進行多類別管理。計費系統(tǒng)采用按日、月、年的統(tǒng)計方式對收費進行核算與匯總，支持歷史數(shù)據(jù)的備份與查詢，實現(xiàn)科學(xué)用水、精細化用水及合理調(diào)配用水與節(jié)水的目的，同時提高用水管水能力。

4.8 手機移動終端APP

通過開發(fā)實現(xiàn)在手機APP 端可以具備項目中大部分功能和要求，包括GIS 地圖操作，量測水與計費，水質(zhì)檢測，統(tǒng)計報表，一鍵閘泵開啟、暫停、關(guān)閉及精準(zhǔn)控制，預(yù)報預(yù)警信息接收；預(yù)報預(yù)警方案展示；重大、異常預(yù)警信息提示，調(diào)度指令接收確認；調(diào)度指令執(zhí)行確認；調(diào)度指令執(zhí)行反饋，系統(tǒng)內(nèi)群組通訊，包括：視頻通話、文字、圖片傳輸；人員上線、定位、上崗提示、狀態(tài)異常提示；人員運動軌跡查詢和回放等。

該系統(tǒng)還可實現(xiàn)綜合辦公、系統(tǒng)權(quán)限設(shè)置與管理、操作日志、設(shè)備運維、數(shù)據(jù)庫管理、灌區(qū)巡檢、水權(quán)證管理等功能。

5 結(jié)語

東營市市屬灌區(qū)通過配套完善的信息自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)對水位、水量、水質(zhì)等水情信息的采集、處理，實現(xiàn)對量測水設(shè)施、支門、泵站、重要路口的視頻監(jiān)控、實現(xiàn)對支門、泵站的遠程控制等功能，實現(xiàn)灌區(qū)管理的遠程會商智慧、應(yīng)急調(diào)度，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，建立用水臺賬，密切監(jiān)測、控制供水運行情況，實現(xiàn)灌區(qū)用水的智慧化管控。