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灌區(qū)信息化與自動化綜合管理平臺是為灌區(qū)現(xiàn)代化管理專門設(shè)計的智慧管理平臺,結(jié)合了當(dāng)前先進(jìn)的人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云服務(wù)技術(shù)、空間地理信息技術(shù)和移動應(yīng)用技術(shù)等,涵蓋灌區(qū)泵站自動化控制、閘門自動化控制、遠(yuǎn)程計量以及末端的節(jié)水灌溉業(yè)務(wù),通過灌區(qū)管理“一 張圖”及手機app,實現(xiàn)從渠首到末端的業(yè)務(wù)全覆蓋。

通過傳感器(水位計、流量計、plc控制柜、閘位計、水質(zhì)傳感器、智能墑情監(jiān)測站、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)測點和灌區(qū)控制中心之間的信息傳輸,實現(xiàn)灌區(qū)內(nèi)水雨情信息、水質(zhì)信息、墑情、閘位、氣象信息的實時監(jiān)測,并利用機電設(shè)施自動控制泵站、閘門、測流車等,實現(xiàn)灌區(qū)信息化和自動化管理。

隨著水短缺問題的加劇,供水工程缺乏必要的計量設(shè)施、管理體制改革滯后,現(xiàn)行農(nóng)業(yè)水價標(biāo)準(zhǔn)低、實收率低,水費難以維持灌排工程正常運行,灌溉高峰期“爭水搶水”現(xiàn)象突出。過去的水費僅收取動力費,主要以“電費”的形式收取,加上農(nóng)業(yè)水價形成機制不健全,收費價格差異波動較大 ,農(nóng)業(yè)灌溉水利用率低,水資源浪費現(xiàn)象比較明顯。另一 方面,農(nóng)民承受能力低,農(nóng)業(yè)水價改革難度大 。加大 農(nóng)業(yè)節(jié)水投資力度是今后國家水資源政策的必然選擇。

農(nóng)業(yè)水價綜合改革與末級渠系節(jié)水改造是農(nóng)田水利建設(shè)的主要內(nèi)容之一 ,通過改革可加快灌區(qū)末級渠系改革、提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、減輕農(nóng)民水費支出。2008年開始,中央財政安 排專項資金,在全國部分省份啟動農(nóng)業(yè)水價綜合改革試點,在節(jié)約用水、降低農(nóng)民水費支出、促進(jìn)工程良性運行方面取得明顯成效。2013年,水利部協(xié)調(diào)財政部加大 支持力度,在全國27個省55個縣深入開展農(nóng)業(yè)水價綜合改革示范。

農(nóng)業(yè)水價綜合改革的目標(biāo)就是在保證農(nóng)民基本用水需求的同時,建立多用水多花錢,少用水少花錢,不用水得補貼的機制。既不在總體上增加農(nóng)民負(fù)擔(dān),又促進(jìn)節(jié)約用水。本項目啟動后,節(jié)水示范區(qū)管理單位將積極完善農(nóng)業(yè)水價形成機制,科學(xué)核定農(nóng)業(yè)供水成本,推動落實灌排工程運行維護(hù)費財政補助政策,從成本扣除財政補助部分確定最 終水價,并推進(jìn)定額內(nèi)用水實行優(yōu)惠水價、超定額用水累進(jìn)加價。通過明確農(nóng)業(yè)水權(quán),推行用水定額管理,逐級分配到農(nóng)民用水合作組織或用水戶,從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)用水總量“封頂”目標(biāo),變“大 鍋水”為“商品水”。同時,配套完善農(nóng)業(yè)供水計量設(shè)施體系。

1個骨干信息網(wǎng),通過自建專網(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,實現(xiàn)水位流量等信息的實時監(jiān)控,為切實算好水帳、水資源優(yōu)化配置提供基礎(chǔ)；5類數(shù)據(jù)庫,通過灌區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、工程三維仿真模型庫、空間地理數(shù)據(jù)庫、灌區(qū)工程監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、灌區(qū)供用水管理數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)庫建設(shè),實現(xiàn)數(shù)據(jù)高效共享；1個基于三維地理信息的可視化平臺,基于gis技術(shù)完成各信息化系統(tǒng)的整合,開發(fā)web端信息管理系統(tǒng)及手機移動app,初步建成統(tǒng)一 的漳河三干渠灌區(qū)農(nóng)業(yè)水價綜合改革核心示范區(qū)信息化管理平臺。

通過信息化建設(shè),實現(xiàn)漳河三干渠灌區(qū)農(nóng)業(yè)水價綜合改革示范區(qū)信息高效快速傳輸、共享,分渠、支渠及重要閘站可測、可視、關(guān)鍵部位可控,并基于gis實現(xiàn)對整個灌區(qū)用水的動態(tài)管理,為示范區(qū)水資源優(yōu)化配置、高效利用提供調(diào)度運行決策支持,為建立適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)要求的用水體系提供信息、計量及管理支持。

通過管理手段和信息化技術(shù)手段,穩(wěn)步推進(jìn)農(nóng)業(yè)水價綜合改革,實行農(nóng)業(yè)用水總量控制和定額管理,合理確定農(nóng)業(yè)水價,建立節(jié)水獎勵和精準(zhǔn)補貼機制,提高農(nóng)業(yè)用水效率。

通過創(chuàng)新研制的田間精準(zhǔn)測控一 體化裝置,實現(xiàn)總量控制精準(zhǔn)測控在渠首,定額管理定向精準(zhǔn)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行,可持續(xù)的精準(zhǔn)補貼和節(jié)水獎勵機制基本建立,先進(jìn)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。

通過基于4g公網(wǎng)分層分級數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、控制,多種靈活的通信組網(wǎng)方式,采用了手機網(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)控等自動化設(shè)施,大 大 減輕工作人員勞動強度,節(jié)約時間成本,解放生產(chǎn)力。 管理人員可把更多的時間放在管理、決策、協(xié)調(diào)、執(zhí)行等工作中。

開創(chuàng)田間水層精測雷達(dá)采用非接觸式精準(zhǔn)（毫米級）測量模式,促進(jìn)農(nóng)業(yè)供水的智能化和精確化,真正實現(xiàn)總量控制精準(zhǔn)測控在渠首,定額管理定向精準(zhǔn)管控到田間。

通過改革可提高灌區(qū)末級渠系信息化水平,完善供水計量設(shè)施。加快供水計量體系建設(shè),為實現(xiàn)從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉(zhuǎn)變夯實了基礎(chǔ),有力地帶動示范區(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)全國水價改革示范區(qū)建設(shè)要求及三分干周邊實際情況,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)：雨情自動遙測、視頻監(jiān)視、、傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及電纜敷設(shè)、閘門監(jiān)測監(jiān)控（市電+光纖,含閘前水位）、；支渠節(jié)制閘太陽能閘門監(jiān)控、直灌口及斗口太陽能閘門監(jiān)控站點、管道式閘門自動化測控、自動灌排水示范田建設(shè)、堰塘水位遙測、信息中心、分中心建設(shè)等方面。2.2.1.1雨情自動監(jiān)測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,自動雨情監(jiān)測十分重要。本次建設(shè)自動雨量監(jiān)測站點3處：倉庫協(xié)會、陳池協(xié)會、洪廟協(xié)會。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)鍵控制點建設(shè)高清視頻監(jiān)控站點共計37個。重點位置加設(shè)夜晚補光裝置,為渠道管理人員提供動態(tài)具象化的渠道實時狀況信息,對渠道安 全防范提供保障,可大 大 減輕工作人員勞動強度,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)控實時高清畫面?zhèn)鬏斠��?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沿三分干渠道敷設(shè)光纜,所有視頻監(jiān)控點直接用光纜進(jìn)閘房,然后通過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～二支干測流斷面；

（5）沿線光纜分支～節(jié)制閘～37個視頻監(jiān)控點。

由于部分視頻監(jiān)控點離節(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閘門自動控制（市電+光纖）經(jīng)過對三分干沿線、柴集管理段周邊及洪廟、倉庫支渠的實地踏勘,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）,采取本地手動、本地自動、遠(yuǎn)程自動三種方式相結(jié)合的閘門控制方式,遠(yuǎn)程通過光纜傳輸來控制電機的運轉(zhuǎn)。2.2.1.5閘門自動控制（太陽能+gprs）洪廟、倉庫支渠沿線29處節(jié)制閘（太陽能供電）,三分干主干沿線及洪廟支渠、倉庫支渠沿線直灌口和斗口共185處采取本地手動、本地自動、遠(yuǎn)程自動三種方式相結(jié)合的閘門控制方式,通過gprs傳輸控制信號,采用太陽能+蓄電池控制直流電機運轉(zhuǎn)。2.2.1.6自動灌排水示范田建設(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控制灌水、自動測量田間水位、根據(jù)田間水位排水閘門自動啟閉排水。達(dá)到試驗田灌、排自動智能灌排水的目的。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監(jiān)測三分干水價改革示范區(qū)內(nèi)共建設(shè)千方以上堰塘共8處自動水位監(jiān)測站。根據(jù)堰塘水位初步判斷示范區(qū)內(nèi)自有水量。通過結(jié)合雨量監(jiān)測數(shù)據(jù)初步判斷灌區(qū)灌溉的時機和灌溉水量。2.2.1.8信息中心、分中心對三干渠中心站機房進(jìn)行建設(shè)改造,包括接入交換機、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、機房專用空調(diào)、防靜電地板、布線系統(tǒng)、市電系統(tǒng)、機房防雷接地、led顯示屏、攝像頭、工業(yè)級交換機、打印傳真一 體機等。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 裝無線預(yù)警廣播設(shè)施、太陽能、風(fēng)能路燈及l(fā)ed顯示屏。

2.2.2軟件部分2.2.2.1流量在線監(jiān)測管理軟件數(shù)據(jù)是灌區(qū)信息化系統(tǒng)的基礎(chǔ),是水利信息化最 重要的基礎(chǔ)設(shè)施。采用最 新的電子科技設(shè)備,進(jìn)行灌區(qū)流量數(shù)據(jù)進(jìn)行自動采集、處理及存儲。軟件采用實時采集界面。設(shè)置單元格個數(shù)、單元格尺寸、盲區(qū)距離、采集時間間隔、鹽 度、磁偏角、流量計安 裝高度、平均采樣時間間隔和單元格區(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)行實時數(shù)據(jù)采集。該軟件應(yīng)具有很高的兼容性,運行穩(wěn)定可靠,界面美觀,人性化。2.2.2.2視頻監(jiān)控軟件基于j2ee體系和webservice標(biāo)準(zhǔn),為系統(tǒng)管理、流媒體、報警轉(zhuǎn)發(fā)、集中存儲檢索等所有應(yīng)用服務(wù)器提供統(tǒng)一 web訪問配置界面,為前端監(jiān)控設(shè)備提供統(tǒng)一 遠(yuǎn)程監(jiān)視查詢web訪問界面�？蛻舳私尤刖W(wǎng)關(guān)是平臺和客戶端對話的模塊,負(fù)責(zé)本地區(qū)授權(quán)客戶端（包括c/s、b/s客戶端）的接入,接受和轉(zhuǎn)發(fā)客戶端和站端接入網(wǎng)關(guān)發(fā)來的信令；對于客戶端發(fā)出的請求消息,先在客戶端接入網(wǎng)關(guān)進(jìn)行鑒權(quán),鑒權(quán)通過后轉(zhuǎn)發(fā)給對應(yīng)的服務(wù)器。

1.主要功能

(1)實時圖像監(jiān)看

(2)遠(yuǎn)程控制功能

(3)通過先進(jìn)的壓縮方式降低對帶寬需求

(4)視頻影像存儲

(5)圖像回放

(6)圖像監(jiān)視

(7)圖像輸出

(8)圖像遠(yuǎn)程傳輸 2.2.2.3閘門控制軟件軟件采用windowsdna體系架構(gòu),基于com/com+組件化編程技術(shù),編程語言則采用visualstudio.net專業(yè)版編制。

本軟件將采用按紐的方式產(chǎn)生各監(jiān)控畫面。人機界面友好,對于未學(xué)過計算機的人,只要學(xué)會使用鍵盤和鼠標(biāo),即可進(jìn)行整個系統(tǒng)的計算機操作。

系統(tǒng)將由主界面和監(jiān)控、報表生成及打印、參數(shù)設(shè)置、幫助等若干個子界面組成。2.2.2.4農(nóng)業(yè)水價綜合改革示范區(qū)信息管理系統(tǒng)軟件農(nóng)業(yè)水價綜合改革示范區(qū)信息管理系統(tǒng)軟件基于統(tǒng)一 的數(shù)據(jù)庫,綜合管理灌區(qū)調(diào)查成果數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)信息、空間信息、工程監(jiān)測與運行管理信息、供用水信息等。其中,供用水信息管理是系統(tǒng)的核心,灌區(qū)用水定額多少、運行成本高低、供水質(zhì)量好壞,以及配水?dāng)?shù)量是否準(zhǔn)確等直接關(guān)系到灌區(qū)工程效益的發(fā)揮、水資源的合理利用以及經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的提高。本系統(tǒng)的供用水管理涉及從用水申報、供水計劃制定、實時閘門調(diào)度控制與配水管理、供水計劃調(diào)整、供水量統(tǒng)計與水費計算、水費收繳、供水效果評價等環(huán)節(jié),從信息管理層面保證科學(xué)的水資源配置與管理、高效的水量調(diào)度控制與運行管理、透明公開的供用水管理,達(dá)到灌區(qū)供用水管理可視、可測、可控的目標(biāo)。

該系統(tǒng)基于灌區(qū)的空間地理數(shù)據(jù),采用三維仿真技術(shù)建立展示灌區(qū)地理形態(tài)、水工建筑物或設(shè)施分布以及水系、道路、居民點、土地利用等自然人文要素 的三維可視化平臺,并與灌區(qū)調(diào)查成果數(shù)據(jù)庫、灌區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、水情監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、灌渠閘控數(shù)據(jù)庫、視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)庫、灌區(qū)用水管理數(shù)據(jù)庫、土地利用數(shù)據(jù)庫等建立接口與連接,以灌區(qū)供用水管理業(yè)務(wù)為核心,對灌區(qū)的地理信息、工程信息、監(jiān)測信息、供用水管理信息、工程運行管理與調(diào)度信息等進(jìn)行數(shù)字化處理,實現(xiàn)基于三維仿真的灌區(qū)供用水綜合信息管理與發(fā)布,并開發(fā)基于手機移動端的灌區(qū)供用水信息管理與發(fā)布平臺,提高灌區(qū)供用水綜合信息管理的水平與效率。

2.3建設(shè)原則

漳河三干渠灌區(qū)國家級農(nóng)業(yè)水價綜合改革示范項目規(guī)模大 、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能強,為確保達(dá)到預(yù)期目標(biāo),并結(jié)合灌區(qū)的具體情況,同時考慮今后信息化建設(shè)擴展的需要,建設(shè)過程中,應(yīng)遵循以下一 些主要原則：

1.遵循“科學(xué)設(shè)計、因地制宜”的原則

科學(xué)設(shè)計實施方案是對試點區(qū)信息化建設(shè)做出統(tǒng)籌安 排,是本次信息化建設(shè)的第 一 道保障,信息化實施方案是否科學(xué)關(guān)系到信息化建設(shè)的成敗。與此同時,編制信息化實施方案時,要因地制宜、重在實用,切實滿足灌區(qū)管理實際需要,切忌盲目追求“自動化”、“現(xiàn)代化”,不講效益的傾向。

2.遵循“統(tǒng)籌兼顧、資源最 大 共享”的原則

在編制試點項目信息化實施方案時,要充分考慮三分干周邊各方面的具體情況,統(tǒng)籌兼顧,以實現(xiàn)灌區(qū)內(nèi)部的資源最 大 化共享,避免信息孤島的出現(xiàn),實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源與信息資源的最 大 共享。

3.遵循“實用、可靠、先進(jìn)、標(biāo)準(zhǔn)、開放”的原則

①實用性：系統(tǒng)的實用性和可操作性是首要考慮的因素 ,根據(jù)實際需要設(shè)計系統(tǒng),并充分利用現(xiàn)有資源,避免重復(fù)建設(shè)；

②可靠性：要求在汛期惡劣條件下、在地理位置偏僻的地方、在各種突發(fā)事件的狀況下,確保系統(tǒng)能正常運轉(zhuǎn)；

③先進(jìn)性：在滿足實用性和可靠性的基礎(chǔ)上,要求采用的技術(shù)起點要高,盡量選用當(dāng)前相對先進(jìn)的軟件、硬件及通訊技術(shù),采用先進(jìn)的管理方法,確保系統(tǒng)高效運行；

④標(biāo)準(zhǔn)性：各類信息、系統(tǒng)之間的接口應(yīng)遵循統(tǒng)一 標(biāo)準(zhǔn),以便能夠集成一 個有機整體；

⑤開放性：在統(tǒng)一 的開放標(biāo)準(zhǔn)下建設(shè)系統(tǒng),使之結(jié)構(gòu)化、模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化,以利于調(diào)整和擴展,做到界面清晰,接口標(biāo)準(zhǔn),鏈接通暢,既有完整性,也有靈活性；