驷马山灌区信息化系统更新改造技术研究

项双树

安徽省驷马山引江工程管理处 安徽 马鞍山 238251

引言

安徽省驷马山灌区属大（1）型灌区。灌区在和县乌江镇设乌江站枢纽，经驷马山引江水道，抽水进入滁河，再在滁河干流上游设四级骨干翻水站及沿滁河两岸分别设多级面上抽水站，提引长江水源灌溉滁河上、中下游丘陵圩区及池河上游地区。受益范围包括皖、苏两省4市10县（市、区），灌区面积3950平方公里。规划设计为五级提水，总扬程46.5米，装机33台8.34万千瓦。设计灌溉面积365.4万亩。在骨干工程建设的同时，灌区配套工程也相继开工建设，中下游灌区共建成干渠60条，长306km；支渠156条，长849km，支渠以上渠系建筑物2066座；抽水站277座，装机774台，装机容量计6.3万kW。灌溉总干渠（滁河）沿途设有80余处取水口，支渠上设有取水口门200余处。在灌区信息化方面，经过多年的灌区续建配套建设，在灌区管理单位的信息中心已建有计算机网络，配置了服务器计算机等硬件设备，开发的应用系统有驷马山水文监控系统、智能办公系统、船闸船舶智能调度系统等。6处骨干泵站、节制闸站点均已建有单独的自动化控制系统，但使用年限已久。

1 业务需求

1.1 数据收集

第一步对灌区主干渠上主要取水口门建设流量自动监测站，实现流量监测数据的收集，针对不同的取水方式和现场条件分别采取相适合的流量自动监测方式，并能够和水文、气象、骨干工程等其他系统进行数据交换，实现数据的共享，提高灌区对水资源的管理和用水效率，并留有扩容余地，便于后期各区县、各片区接入。

1.2 供配水优化配置与管理

根据灌区各区县、各片区需水申请与供水能力编制供配水计划，并下达给各取水口门执行；同时通过实时监测，监督各取水口门的取水量，以保证供配水计划的执行和管理。

1.3 计量与收费

灌区收费计收管理系统，在量测水管理基础上，通过不同的水费计算方式，计算各用水单位的应交水费，准确的进行水费结算，并促进水量、水价、水费“三公开”，提高水费收取的透明度。

1.4 运行管理

运行管理包括灌区防汛调度管理和灌区工程管理，防汛调度管理是以灌区水、雨情实时监测数据为基础，依据灌区多年水文实测数据，结合灌区水库蓄水情况和水库下游灌区水情监测情况，根据经验制定下泄流量和输水流量，保证灌区水库和渠系的安全运行和防洪调度[1]。

2 系统组成及主要功能

根据上述需求及灌区信息化系统现状，新建量测水自动监测站，所有新建流量监测站点据通过4G网络传输至中心站数据服务器；租用公共电信运营商的20M宽带专线，连接省水利信息中心、襄河口闸、滁河一、二、三、四级泵站，组建水利专用通信网。在灌区管理处改建信息中心站，在中心站配置服务器、工业计算机、网络设备、安全设备、单向网闸、全彩小间距屏，配置操作系统软件、数据库软件，开发灌区综合应用管理软件，实现灌区信息与业务的自动化管理与服务。系统拓扑结构图如下图所示。

图1 系统拓扑结构图

2.1 量测水信息自动监测

新建提水泵站量测水自动监测站6处，河道流量监测站1处，总干渠取水口门监测站74处；根据各测点现场情况的不同，分别采用固定多普勒流速仪（ADCP）法、泵站效率曲线推流法、水工建筑物推流法、有压管道超声波管道流量计测流法进行流量监测。并整合接入已建6处泵站节制闸站自动化系统的监测信息，以及水文、水资源、气象等相关信息。实现水位、流量信息的自动监测。根据各测站采集的实时信息及率定后的流量计算公式计算各站点实时流量和水量统计。利用通信网络实现采集信息的自动传输。

2.2 数据库

建设包含灌区各测点的水位、流量和灌区基础信息、空间地理及社会经济等内容的数据库，实现数据的存储管理、备份和恢复管理等，满足灌区量测水信息化管理的要求。完成原有数据的迁移工作。

2.3 综合信息管理服务

综合信息管理服务系统是以“一张图”的方式实现对各类信息的显示、预警监视、查询、统计分析、配置等服务功能。

（1）综合信息监视、预警

实现各类监测信息与系统运行状态等各类信息的实时监视，提供各类实时数据的显示与动态更新。实时信息监视的展示提供基于一张图、一张表等方式对供水量、用水量等各类监视对象进行集中展示，提供交互式查询，在对象查询时，应可查询到与该对象相关联的对象信息。如界面显示选定的图层信息，鼠标悬停在站点图标上时，可以查看监视数据详细信息，包括实时监视及过程数据信息，信息展示可以通过数据表、图形、动画等进行显示。在地图上鼠标悬停在站点图标上时，可以查看监视数据详细信息，包括实时监视及过程数据信息。当出现故障或预警状况时，以声音、图像、短信等各种手段向相关工作人员发出预警信息。

（2）基础信息查询

通过灌区基础数据库的建设，结合地图服务，实现对灌区的基本信息管理与展示。基础信息包括灌区内自然和社会经济信息、土地利用信息、水资源基础信息、行政管理信息、工程管理信息、城镇供水信息、乡镇村级用水信息、灌区内河流、湖泊、水库、塘堰、水井等水资源信息、各类调水工程建筑物与设施信息、各类监测设施信息等。实现基础信息录入与管理，在地图上实现各类信息的浏览和查询等功能，并能形成报表打印输出。

（3）防汛业务管理

防汛业务管理包括各灌区内水利工程基础信息查询、防汛设施查询、危险区域查询、台风信息查询、卫星云图查询、气象雷达信息查询、防汛预案信息查询、防汛物资管理等模块。

2.4 供配水调度管理

供配水调度管理系统是实现用水单位信息管理、需水预测分析、用水分析、供配水调度模型、供配水计划管理，供配水监督分析及统计分析等功能。

本次建设分为两个部分，一个是供配水调度管理软件系统建设，一个是供配水调度模型研究。供配水调度管理系统对灌区用水单位的需水情况进行预测，对灌区工程供水能力进行分析，实现用水平衡分析；辅助工作人员制定灌区各用水单位的用、配水计划；实现供配水调度管理；实现供配水指令管理；根据遥测设备上报的各用水计量点测报的数据情况，对供配水计划和执行情况进行监督和分析，形成管理评价；对供水情况进行统计与分析。

2.5 水量统计与计费征收

灌区收费计收管理系统，在量测水管理基础上，通过不同的水费计算方式，计算各用水单位的应交水费，准确的进行水费结算。主要包括对用户在结算期内的用水数据进行统计处理，会同管理单位制定的水价进行水费结算，并根据结算数据进行收费管理，同时对所收取水费进行分级分类管理。

2.6 工程运行与维护管理

实现灌区内骨干工程运行信息的监视与预警、工程设备信息管理、运行故障分析与预警、维护流程管理、维护人员与备品备件管理等功能：工程运行信息监视主要显示灌区内实现自动监测的各类泵站、闸工程运行、状态、预警等信息。设备及备件管理是对灌区内各类工程监测设备进行统一编号，管理。实现新设备的添加、修改、删除；设备的添置和更换，设备按类型、位置等属性的查询操作，实现备品备件数量、存放信息、领用信息的管理。

2.7 移动应用

移动应用系统主要包括：雨水情等实时信息监视、查询统计、通知管理、信息上报管理、通讯录管理等功能。是通过移动终端显示各类实时监测信息，包括各测站点名称、位置、监测时间、监测信息、预警信息等功能，可通过移动终端查询各类监测信息的历史数据、统计报表等；下发预警通知、维护通知、文件通知等，并完成监测数据、图片、现场情况描述等信息的上报功能。

3 网络安全提升

针对灌区应用需求及水利部信息安全管理需求，对灌区管理处信息中心站的网络系统进行改造，实现系统应用及网络安全的提升。

3.1 内网应用区

配置数据接收服务器，接收新建自动监测站数据，接入已建自动监测系统的数据，配置数据库服务器和应用服务器，实现内网用户的软件应用服务功能。通过水利专网与省信息中心实现信息的交换与共享。本区域不连接互联网。

3.2 办公应用区

区域可直接连接互联网，为办公用户提供服务。同时配置数据库服务器和应用服务器，将内网应用区数据库中的信息按配置要求交换到数据库服务器，实现办公应用区用户的软件应用服务，同时通过互联网提供移动应用服务功能，使得各类用户可通过移动终端获取应用服务。

3.3 内外网隔离

在内网应用区与办公应用区之间配置单向网闸，数据通过网闸只能从内网应用区单向传输到办公应用区，使得办公应用区可以使用信息服务，同时确保了中心数据库的安全。

4 结束语

驷马山灌区信息化系统整合后，提高了信息采集和处理的准确性以及传输的时效性，创建的信息平台可以及时发布灌区的供用水信息，及时、全面地掌握水雨情、工程、供用水人员、管理机构等信息，提升了灌区管理水平。