灌區(qū)信息化與節(jié)水灌溉管控系統(tǒng)

通過(guò)傳感器(水位計(jì)、流量計(jì)、PLC控制柜、閘位計(jì)、水質(zhì)傳感器、智能墑情監(jiān)測(cè)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(cè)點(diǎn)和灌區(qū)控制中心之間的信息傳輸，實(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并利用機(jī)電設(shè)施自動(dòng)控制泵站、閘門、測(cè)流車等，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)信息化和自動(dòng)化管理。

隨著水短缺問(wèn)題的加劇，供水工程缺乏必要的計(jì)量設(shè)施、管理體制改革滯后，現(xiàn)行農(nóng)業(yè)水價(jià)標(biāo)準(zhǔn)低、實(shí)收率低，水費(fèi)難以維持灌排工程正常運(yùn)行，灌溉高峰期“爭(zhēng)水搶水”現(xiàn)象突出。過(guò)去的水費(fèi)僅收取動(dòng)力費(fèi)，主要以“電費(fèi)”的形式收取，加上農(nóng)業(yè)水價(jià)形成機(jī)制不健全，收費(fèi)價(jià)格差異波動(dòng)較大，農(nóng)業(yè)灌溉水利用率低，水資源浪費(fèi)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(jià)改革難度大。加大農(nóng)業(yè)節(jié)水投資力度是今后國(guó)家水資源政策的必然選擇。

農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革與末級(jí)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(guò)改革可加快灌區(qū)末級(jí)渠系改革、提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、減輕農(nóng)民水費(fèi)支出。2008年開(kāi)始，中央財(cái)政安排專項(xiàng)資金，在全國(guó)部分省份啟動(dòng)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革試點(diǎn)，在節(jié)約用水、降低農(nóng)民水費(fèi)支出、促進(jìn)工程良性運(yùn)行方面取得明顯成效。2013年，水利部協(xié)調(diào)財(cái)政部加大支持力度，在全國(guó)27個(gè)省55個(gè)縣深入開(kāi)展農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革示范。

農(nóng)業(yè)水價(jià)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(shí)，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(xiàng)目啟動(dòng)后，節(jié)水示范區(qū)管理單位將積極完善農(nóng)業(yè)水價(jià)形成機(jī)制，科學(xué)核定農(nóng)業(yè)供水成本，推動(dòng)落實(shí)灌排工程運(yùn)行維護(hù)費(fèi)財(cái)政補(bǔ)助政策，從成本扣除財(cái)政補(bǔ)助部分確定***終水價(jià)，并推進(jìn)定額內(nèi)用水實(shí)行優(yōu)惠水價(jià)、超定額用水累進(jìn)加價(jià)。通過(guò)明確農(nóng)業(yè)水權(quán)，推行用水定額管理，逐級(jí)分配到農(nóng)民用水合作組織或用水戶，從而實(shí)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(shí)，配套完善農(nóng)業(yè)供水計(jì)量設(shè)施體系。

1個(gè)骨干信息網(wǎng)，通過(guò)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(guò)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(shí)現(xiàn)水位流量等信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，為切實(shí)算好水帳、水資源優(yōu)化配置提供基礎(chǔ)；5類數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)灌區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、工程三維仿真模型庫(kù)、空間地理數(shù)據(jù)庫(kù)、灌區(qū)工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、灌區(qū)供用水管理數(shù)據(jù)庫(kù)等數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)**共享；1個(gè)基于三維地理信息的可視化平臺(tái)，基于GIS技術(shù)完成各信息化系統(tǒng)的整合，開(kāi)發(fā)WEB端信息管理系統(tǒng)及手機(jī)移動(dòng)APP，初步建成統(tǒng)一的漳河三干渠灌區(qū)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革核心示范區(qū)信息化管理平臺(tái)。

通過(guò)信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)漳河三干渠灌區(qū)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革示范區(qū)信息**快速傳輸、共享，分渠、支渠及重要閘站可測(cè)、可視、關(guān)鍵部位可控，并基于GIS實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)灌區(qū)用水的動(dòng)態(tài)管理，為示范區(qū)水資源優(yōu)化配置、**利用提供調(diào)度運(yùn)行決策支持，為建立適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)要求的用水體系提供信息、計(jì)量及管理支持。

通過(guò)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(jià)綜合改革，實(shí)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(jià)，建立節(jié)水獎(jiǎng)勵(lì)和**補(bǔ)貼機(jī)制，提高農(nóng)業(yè)用水效率。

通過(guò)創(chuàng)新研制的田間**測(cè)控一體化裝置，實(shí)現(xiàn)總量控制**測(cè)控在渠首，定額管理定向**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(shí)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(shí)行，可持續(xù)的**補(bǔ)貼和節(jié)水獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制基本建立，**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(guò)基于4G公網(wǎng)分層分級(jí)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)、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(jí)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(dòng)化設(shè)施，大大減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約時(shí)間成本，解放生產(chǎn)力。 管理人員可把更多的時(shí)間放在管理、決策、協(xié)調(diào)、執(zhí)行等工作中。

開(kāi)創(chuàng)田間水層精測(cè)雷達(dá)采用非接觸式**（毫米級(jí)）測(cè)量模式，促進(jìn)農(nóng)業(yè)供水的智能化和***化，真正實(shí)現(xiàn)總量控制**測(cè)控在渠首，定額管理定向**管控到田間。

通過(guò)改革可提高灌區(qū)末級(jí)渠系信息化水平，完善供水計(jì)量設(shè)施。加快供水計(jì)量體系建設(shè)，為實(shí)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(shí)了基礎(chǔ)，有力地帶動(dòng)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(guó)水價(jià)改革示范區(qū)建設(shè)要求及三分干周邊實(shí)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(dòng)遙測(cè)、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(cè)監(jiān)控（市電+光纖，含閘前水位）、；支渠節(jié)制閘太陽(yáng)能閘門監(jiān)控、直灌口及斗口太陽(yáng)能閘門監(jiān)控站點(diǎn)、管道式閘門自動(dòng)化測(cè)控、自動(dòng)灌排水示范田建設(shè)、堰塘水位遙測(cè)、信息中心、分中心建設(shè)等方面。

2.2.1.1雨情自動(dòng)監(jiān)測(cè)

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(dòng)雨情監(jiān)測(cè)十分重要。本次建設(shè)自動(dòng)雨量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)3處：倉(cāng)庫(kù)協(xié)會(huì)、陳池協(xié)會(huì)、洪廟協(xié)會(huì)。

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(diǎn)建設(shè)高清視頻監(jiān)控站點(diǎn)共計(jì)37個(gè)。重點(diǎn)位置加設(shè)夜晚補(bǔ)光裝置，為渠道管理人員提供動(dòng)態(tài)具象化的渠道實(shí)時(shí)狀況信息，對(duì)渠道安全防范提供保障，可大大減輕工作人員勞動(dòng)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(xiàng)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(shí)時(shí)高清畫(huà)面?zhèn)鬏斠�求，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(diǎn)沿三分干渠道敷設(shè)光纜，所有視頻監(jiān)控點(diǎn)直接用光纜進(jìn)閘房，然后通過(guò)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(cè)流斷面；

（5）沿線光纜分支～節(jié)制閘～37個(gè)視頻監(jiān)控點(diǎn)。

由于部分視頻監(jiān)控點(diǎn)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。

2.2.1.4閘門自動(dòng)控制（市電+光纖）

經(jīng)過(guò)對(duì)三分干沿線、柴集管理段周邊及洪廟、倉(cāng)庫(kù)支渠的實(shí)地踏勘，閘門主要包括三分干主干主要節(jié)制閘10處（有市電和電機(jī)），采取本地手動(dòng)、本地自動(dòng)、遠(yuǎn)程自動(dòng)三種方式相結(jié)合的閘門控制方式，遠(yuǎn)程通過(guò)光纜傳輸來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2.1.5閘門自動(dòng)控制（太陽(yáng)能+GPRS）

洪廟、倉(cāng)庫(kù)支渠沿線29處節(jié)制閘（太陽(yáng)能供電），三分干主干沿線及洪廟支渠、倉(cāng)庫(kù)支渠沿線直灌口和斗口共185處采取本地手動(dòng)、本地自動(dòng)、遠(yuǎn)程自動(dòng)三種方式相結(jié)合的閘門控制方式，通過(guò)GPRS傳輸控制信號(hào)，采用太陽(yáng)能+蓄電池控制直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2.1.6自動(dòng)灌排水示范田建設(shè)

在示范區(qū)內(nèi)選擇一塊田塊平整、交通方便、渠道良好的示范田作小面積自動(dòng)控制灌水、自動(dòng)測(cè)量田間水位、根據(jù)田間水位排水閘門自動(dòng)啟閉排水。達(dá)到試驗(yàn)田灌、排自動(dòng)智能灌排水的目的。擬安裝灌、排水閘門各8處、節(jié)制閘門5處、田間水層8處。

2.2.1.7千方以上堰塘水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)

三分干水價(jià)改革示范區(qū)內(nèi)共建設(shè)千方以上堰塘共8處自動(dòng)水位監(jiān)測(cè)站。根據(jù)堰塘水位初步判斷示范區(qū)內(nèi)自有水量。通過(guò)結(jié)合雨量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)初步判斷灌區(qū)灌溉的時(shí)機(jī)和灌溉水量。

2.2.1.8信息中心、分中心

對(duì)三干渠中心站機(jī)房進(jìn)行建設(shè)改造，包括接入交換機(jī)、核心路由器、應(yīng)用服務(wù)器、三維系統(tǒng)服務(wù)器、基礎(chǔ)軟件服務(wù)器、終端設(shè)備、UPS、機(jī)房專用空調(diào)、防靜電地板、布線系統(tǒng)、市電系統(tǒng)、機(jī)房防雷接地、LED顯示屏、攝像頭、工業(yè)級(jí)交換機(jī)、打印傳真一體機(jī)等。并在劉集控制中心安裝音響設(shè)施、顯示控制設(shè)備。并在劉集村和劉集段安裝無(wú)線預(yù)警廣播設(shè)施、太陽(yáng)能、風(fēng)能路燈及LED顯示屏。

2.2.2軟件部分

2.2.2.1流量在線監(jiān)測(cè)管理軟件

數(shù)據(jù)是灌區(qū)信息化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是水利信息化***重要的基礎(chǔ)設(shè)施。采用***新的電子科技設(shè)備，進(jìn)行灌區(qū)流量數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集、處理及存儲(chǔ)。軟件采用實(shí)時(shí)采集界面。設(shè)置單元格個(gè)數(shù)、單元格尺寸、盲區(qū)距離、采集時(shí)間間隔、鹽度、磁偏角、流量計(jì)安裝高度、平均采樣時(shí)間間隔和單元格區(qū)間、面積、流速系數(shù)、原始數(shù)據(jù)文 件前綴、原始數(shù)據(jù)文件存放路徑等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。該軟件應(yīng)具有很高的兼容性，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，界面美觀，人性化。