浅谈升钟水库智慧灌区信息系统建设技术

摘要：通过建设智慧水库灌区信息系统，可以将区域范围内所有的水库灌溉信息进行综合运用，突破信息孤岛，在最大限度上发挥数据的效果。本文以升钟水库智慧灌区管理系统建设项目为例，分析了信息系统建设的整体框架、立体感知体系的建设情况以及信息服务平台的建设情况等。本文的研究对于积累智慧水库灌区信息系统建设经验，促进系统建设发展具有一定的实践意义。

关键词：智慧水库;灌区;信息系统;物联感控

引言

所谓智慧水库灌区信息系统，就是通过当前阶段比较科学的技术手段，将灌溉区域范围内能够利用的资源进行统筹规划，深层次挖掘[1]。在最大限度上发挥它们应有的作用，提升数据信息的应用质量和效率，保障灌溉效率[2]。升钟水库管理单位结合实际情况建设智慧水库灌区信息系统，该系统拟使用当前比较先进的大数据分析技术、云计算技术、互联网分析技术以及空间信息技术等[3]。通过这些技术的综合运用，将静态的灌区数据信息实现动态分析与管理。为管理层的决策提供科学依据，提升水库灌区管理水平。

1.信息系统建设的整体框架

如图1所示为南充升钟智慧灌区管理系统的整体框架，可以看出，整体上有5个层级，以下进行详细介绍。

1.1物联感控层

物联感控层的作用是利用各种先进的技术手段对区域范围内的水库灌区数据信息进行采集。采集方式主要有三种：第一是利用物联网技术、视频技术、3S技术等对数据信息进行自动化采集;第二是通过人工方式进行填报;第三是已有的数据信息进行整理，包括互联网数据和档案数据信息等。准确完整的数据感知是信息系统各项功能得以实现的重要基础和前提，如果没有数据作为支撑，后面各项功能都无法实现。

1.2网络通信层

网络通信层的作用是实现不同层级之间数据信息的快速交互。建设时涉及到的技术包括高速通信技术、无线通信技术以及通信安全技术等。

1.3数据中心层

数据中心层的作用主要是对所有感知得到的数据信息进行综合的存储并分析计算。需要使用的技术手段主要包括GIS技术、数据仓储技术、大数据分析技术、云计算技术等。本项目中设计的数据中心分为三大部分，分别为云基础设施、数据资源、数据及应用支撑平台。其中云基础设施内包含有大量的数据信息，作用是对数据进行存储和计算，数据资源中主要存储区域范围内的灌域数据;数据及应用支撑平台主要是提供标准的应用服务，体现信息系统的功能。

1.4智能应用层

智能应用层是最为关键和核心的构成部分，主要作用是基于数据综合分析计算结果，对数据进行综合应用，业务主要包含三部分，分别为移动应用、办公应用和业务应用。可以实现灌区范围内各种水信息的实时在线监测、水资源的综合调度和管理等业务，提升水库灌区的管理质量和效率。

1.5智慧管理层

智慧管理层主要是借助先进的可视化技术、虚拟现实技术等将水库灌区中比较重要的数据信息通过大屏幕进行直接展示，实现与管理人员和工作员的高效率交互。可以展示的信息包括监测原始数据信息以及基于分析计算后的成果应用数据信息，比如对灌区未来水情和灾害的发展趋势预测结果等。为管理层人员的决策提供依据。

2.立体感知体系建设

丰富的数据信息是提升信息系统运行质量和效率的基础和前提。对于本文所述的信息系统，需要感知的内容主要如下：第一，水情信息。主要是区域内所有与水相关的数据信息，包括地表水信息和地下水信息;第二，工情信息。主要包括渠系工程运行状态数据信息，包括暗渠、暗拱、泵站、闸门等的状态信息;第三，气象信息。指区域范围内相关的气象数据，包括温度、湿度、风速、风向、光照强度、大气压强、辐射量等;第四，水质信息。指区域范围内不同渠系中的水质情况，包括水质的物理特征以及化学生物特征;第五，墒情信息。主要时土壤含水量，需要关注不同位置的具体信息，比如河道、桩号等;第六，大坝信息。主要是反映大坝运行状态及安全的数据信息，包括水位、库容、渗漏、位移情况等;第七，岸线信息。主要包括岸线的图像数据、入侵数据以及排污口相关数据信息等;第八，闸门自动控制。涵括的数据主要有闸门关闭状态及其开启程度、上游及下游的水位情况、水流过闸门时的流量、电机运行状态数据等;第九，泵站自动控制。涵括的数据主要包括泵站的水流量、运行状态、管道内部压力、电机运行状态参数以及前池水位情况等;第十，阀门自动控制。涵括的信息主要是阀门工作状态、管道内流量及其压力、阀门开启程度等。

3.信息服务平台建设

3.1业务支撑系统

（1）水资源管理。水资源管理包含两部分内容，分别为地表水管理和地下水管理。其中，地表水管理主要是要强化灌区范围内各种渠系的水位、流速以及水质等情况，加强对数据信息的分析计算能力，提升地表水的利用效率;对于地下水管理，主要是通过先进的感知体系对相关数据信息进行实时监测，掌握灌区地下水的水位情况，为地下水的合理开采提供数据支撑。

（2）工程运行管理。通过对数据中心中的数据信息进行综合分析，实时掌握灌区范围内所有渠系的动态信息，从而对灌区内的用水情况进行统筹规划，提升水资源的利用效率，实现智慧化控制與管理。

（3）防汛抗旱调度。在防汛抗旱季节，通过数据感知体系可以实时掌握不同区域的水情动态数据，并对这些数据进行大数据分析，提前预判可能存在的汛情和旱情。进而提前采取措施做好预防工作，将汛情和旱情灾害控制在最低水平。

（4）大坝安全监测。通过对大坝相关数据进行综合分析，预测存在的安全隐患，提前采取措施进行修补和预防，避免小隐患引发大问题。

（5）水土保持监测。主要是对水库灌区范围内需要重点治理的工程项目以及水土保持情况进行综合监测与管理，避免发生水土流失的情况。

3.2辅助决策系统

基于智慧水库灌区信息系统的数据采集及其分析结果，可以为管理人员提供决策依据：第一，水资源管理智能决策。可以对水资源调配、灌溉以及生态用水决策进行优化，确保水资源能够更好的分配到需要的地方，实现区域内水资源的科学智能调度;第二，水灾害防御智能决策。通过对区域水情、水害情况进行大数据分析，实现洪水、干旱的准确预报及定量分析，根据系统预测结果，管理人员可以更好的开展灾害应急调度工作，提升主动防御和治理能力;第三，水生态环境智能决策。目前我国非常重视生态环境建设，基于信息系统可以对水生态进行科学评估并预测未来的发展趋势，为水生态的综合治理提供数据支撑;第四，灌区动态评价。对南充升钟灌区范围内的渠系运行情况以及水资源使用情况等进行准确的分析与预测，从而提升区域内的灌溉管理水平以及水资源利用效率;第五，预警服务。通过对感知到的数据信息进行云计算、大数据分析，可以很快的预测未来可能存在的各种灾害情况，进而对外发布预警。

4.结束语

升钟智慧灌区管理系统目前尚处于起步阶段，还没有完全建设完成。项目在建设过程中必然会面临很多的问题和不足，需要对建设规划方案进行深入的分析和研究，结合实际情况进行优化改善。由于智慧灌区建设是一项非常复杂的工程，需要长时间大量的投入，这就要求建设人员能够正视存在的问题，不断的学习新理念、新技术，才能够将智慧水库灌区信息系统建设成为最先进的、最实用的系统，使之更好的服务于地区社会经济。

参考文献：

[1] 郭晓宁. BIM技术在涔天河智慧水库建设中的应用及意义[J]. 水电站机电技术. 2020， 43（10）： 70-72.

[2] 刘辉. 水库管理部门建设智慧档案管理系统设想[J]. 卷宗. 2019（22）： 100.

[3] 陈剑，张国祥，葛从兵，等. 全景仿真在大坝安全管理信息系统中的应用[J]. 大坝与安全. 2019（3）： 14-18.

作者简介：李巧兰（1983-），女，汉族，四川南充人，本科，工程师，主要从事电子信息方面工作。