浅析周桥灌区自动化与信息化建设

郭明珠 卜奎予 车 力

浅析周桥灌区自动化与信息化建设

郭明珠 卜奎予 车 力

洪泽区地处淮河下游，西接洪泽湖，东靠白马湖，南临淮河入江水道，北濒苏北灌溉总渠和淮河入海水道，素有“淮上明珠”“鱼米之乡”之美誉。全区水陆总面积1394km2，辖9个镇（街道）、126个村（居、社区），总人口38万，耕地面积59.18万亩，现有周桥、洪金两大灌区。针对灌区管理现代化水平不高、供水调度机制不完善、供水矛盾多等一系列问题，洪泽区水利局以周桥灌区为突破口，全面推进灌区自动化与信息化建设。

一、周桥灌区基本情况

周桥灌区位于洪泽区中北部，跨高良涧、黄集、朱坝、岔河4镇（街道）全部及东双沟镇部分区域，人口26.8万，耕地面积36.5万亩，约占全区耕地面积的62%，设计灌溉面积32万亩。周桥灌区主要通过渠首周桥洞引用洪泽湖水及黄集洞、薛桥洞从苏北灌溉总渠补水进行灌溉。灌区现有总干渠、砚临干渠、浔南干渠、浔北干渠等干渠4条，总长48.2km；1个流量以上的渠道、灌排结合渠道96条，总长302km。灌区主要依靠草泽河、浔河、往良河等3条主要河道进行排涝，河道总长76.1km；另有3个流量以上的排涝河道180条，总长511.1km。灌区现有主要渠系控制闸门23座、其他渠系建筑物748座、沟系建筑物1102座、各类田间建筑物6058座。

二、灌区管理存在问题

经过灌区改造工程的实施，灌区主要的骨干水系和建筑物得到更新改造，灌溉和排水等农业生产条件得到极大改善，但灌区管理也存在如下突出问题：（1）供水方案灵活性差，供水矛盾多；（2）管理成本较大，调度时效性不高；（3）缺少必要的监控系统，日常管控不便。

三、建设目标

通过自动化与信息化建设，实现灌区主要渠系闸门调度自动化控制和视频监控、水位流量数据实时监测，优化供水调度方案，保证灌区灌溉工程安全运行，减少运行管理人员，降低管理成本，提高水源保证率和利用率，增强农业抗御水旱灾害的能力，全面提升灌区管理现代化水平。

四、灌区自动化与信息化系统建设

1.概况

周桥灌区的自动化与信息化系统建设费用约390万元，建立起覆盖全灌区的信息网络，建设主要渠系上23个闸门自动监测控制系统，设立46个水位监测点、23个视频监控点、南北2个气象监测站，建立灌区信息采集、传输、处理、自动化控制以及信息化管理支持系统，搭建统一的应用平台，在灌区管理所设立管理控制调度中心，实现灌区供排集中控制、统一调度。

2.特色功能

（1）搭建统一的管理监控平台

基于GIS技术和数据库管理技术，以百度地图为基础，叠加周桥灌区所有水系、建筑物、全区重要水利工程，建立灌区水利建设空间数据库，录入中沟级以上灌排沟渠、桥涵闸站等配套建筑物的工程属性数据（如：河渠设计断面、控制面积、设计水位及实时水文数据，建筑物上下游水位、设计流量、规格等），建立灌区地理信息管理体系，并将闸门自动控制系统和视频监控系统进行集成，在一张图上集中显示现状实时信息和视频监控画面，实现同一平台集中综合管理，全面提高系统效率。

（2）优化供水调度方案

供水调度是灌区实施计划供（用）水的重要环节，优化调度则是实施灌区水资源合理配置和利用的关键。该系统充分利用计算机的数据高速处理能力，通过人机对话，反复调用系统中的数据、方法、模型，模拟灌区的生产过程，拟定各种调水供水方案。结合灌溉实际状况，依据灌区供水总量、需水总量、供需平衡等相关数据，进一步优化调整调度方案，实现渠系自动化远程控制，提高水资源利用率，节约用水。

（3）实现主要闸门远程监控

对灌区主要渠系上的23个闸门建立自动监测控制站和视频监视系统，实现远程精准控制，提升调水时效。

①闸门自动控制。对灌区干支渠主要闸门进行改造，增设逻辑控制部分（PLC）、执行部分（电机保护器、相序保护器、过载保护器、交流接触器、闸位计、电压变送器、电流变送器等）和通信部分（以太网接口、RS485接口等）等三部分设备，组成了一套工业级高可靠的闸门自动化控制系统。闸门可以进行手动、自动、远程多种控制，实现闸门的灵活调度。

②实时显示。由各种传感器、上下游水位计、视频摄像头组成每座闸门监测系统，通过视频摄像头实时显示闸门现场启闭情况，同时通过各种传感器检测显示上下游水位、闸门开启高度、设备运行状态等参数，同时在灌区总控制平台模拟闸门运行的实时动画，使得操作更简单，更准确。

③及时保护。当由于闸门底部淤泥或杂物、上下水位差不同、机械及电气等原因造成闸门启闭故障时，立即切断电机电源，并向值守工作人员发出告警信号，保证设备安全。

④运行指导。系统可以实现对开、停机过程监视，当开、停机指令下达后，计算机监控系统能以流程图的形式实时显示每一步骤及执行情况，提示在开、停机过程受阻时部位及其原因，实现系统操作指导，保证各项操作按照规定程序规范化进行。

⑤异常报警及事故追忆。当闸门发生事故时，计算机监控系统立即中断操作，并自动显示、记录和打印事故名称、时间及相关设备的动作情况，对事故原因进行分析并提示处理方法，便于管理人员及时处理消除故障。

（4）建立集中管理调度中心

在灌区管理所设立管理调度中心，采取大屏幕集中显示，集数据采集与处理、自动化运行监视和事故报警、视频监视系统为一体，能在各种情况下准确、可靠、迅速地做出反应，达到实时监控、合理控制的目的。发生紧急事件时，主系统能够根据预案向各个子系统及设备发出告警信号，采取相应的应急动作，确保灌区建筑物及渠道工程安全运行，提高水量调度的时效性，提高水资源利用效益和灌区灌溉效益。

（5）提升综合办公政务管理效率

①日常运行记录及报表系统。对调度人员的日常运行交接班、闸门运行状况、调度事件、设备管理等各类实时和历史数据进行记录，并形成各闸站运行时报表、日报表、月报表，各类事件／事故表，操作记录表，设备工作状态表及工作记录表。能够准确记录每一台设备的累计运行时间和运行数据。当设备接近检修时间，及时提醒用户进行检修。

②灌区日常管理的信息化。整合灌区日常办公软件，包括公文管理、档案管理、政务管理、会议管理和新闻宣传等，可以进行办公数据的录入、维护、统计、查询、生成报表、打印、数据备份等操作，真正实现无纸化办公。

（6）提供实时信息移动查询

开发移动客户端APP，设定不同等级用户，明确管理权限，可分级查询灌区的各类工程信息、气象信息、视频信息等，为管理人员快速决策提供及时的信息支撑。

五、结束语

目前，该套系统已经建成投入使用，实现了主要渠系闸门远程精准控制和实时视频监视，减少闸坝运行人员近20人，年降低管理运行成本20多万元，供水调度得到有效优化，以前群众反映灌溉困难片区得到较好缓解，灌溉用水矛盾不断减少，灌区水情、雨情、工情等数据信息实现自动化采集和处理，管理现代化水平得到了有效提升。下一步将逐步把周桥灌区信息化系统扩展为洪泽区农村水利息化系统，做好与洪金灌区信息化建设衔接工作，真正做到“面上工程信息化、骨干工程自动化、灌溉配水科学化、建设管理智能化”，全面提升全区灌区综合管理水平■

（作者单位：淮安市洪泽区水利局223100）

（专栏编辑：顾 梅）