貴州省大中型灌區(qū)信息化建設(shè)研究

　　摘 要：本文從平羅灌區(qū)的基礎(chǔ)情況入手，開展灌區(qū)信息化發(fā)展現(xiàn)狀與建設(shè)內(nèi)容的分析，確定其信息化建設(shè)的主要內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)重要水情站點(diǎn)數(shù)據(jù)的自動采集、傳輸、接收、處理和存儲以及實(shí)現(xiàn)總閘、干渠級別重要分水口的自動啟閉及量測水。通過主要硬件設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型，包括灌區(qū)信息化總體結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)信息流程、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、閘門測控系統(tǒng)以及灌區(qū)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)工作，實(shí)現(xiàn)基于GIS、GPS等手段的灌區(qū)基礎(chǔ)信息的電子化管理和灌區(qū)的可視化，形象直觀地反映歷年工程建設(shè)情況，極大地提高了灌區(qū)管理工作效率。
　　關(guān)鍵詞：信息化；監(jiān)測設(shè)備；數(shù)據(jù)庫；平羅灌區(qū)
　　一、灌區(qū)基礎(chǔ)情況
　　平羅灌區(qū)規(guī)劃灌溉面0.35萬hm2，現(xiàn)狀有效灌溉面0.08萬hm2，本次設(shè)計(jì)灌面0.14萬hm2。通過防滲、恢復(fù)、新建渠道4條，總長21.791 km。其中，新建明渠1條，長0.170 km；新建暗渠1條，長0.161 km；改造渠道4條，長
　　18.908 km。新建隧洞1座（落雨寨隧洞），長183 m；改造涵洞1座（清明山涵洞），長300 m。新建DN400管道（栗木管道）長2 883 m；改造DN1000倒虹管1座（小滿口倒虹管），長84 m。維修渡槽1座（栗木渡槽），長114 m。新建量水設(shè)施及自動化系統(tǒng)9處。新增、恢復(fù)、改善灌面0.14萬hm2（新增0.010萬hm2，改善0.083萬hm2，恢復(fù)0.043萬hm2），新增糧食和經(jīng)濟(jì)作物197.55萬kg，節(jié)水
　　1 142萬m3。
　　推進(jìn)平羅灌區(qū)信息化建設(shè)，不僅是全面提升灌區(qū)水利工程運(yùn)用的效率、效能和實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水利現(xiàn)代化的需要，也是水利事業(yè)發(fā)展的方向。貴州省大中型灌區(qū)的信息化建設(shè)必將為整個(gè)灌區(qū)社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供更加有力的保障，平羅灌區(qū)信息化建設(shè)具有顯著的社會效益和生態(tài)環(huán)境效益[1]。
　　二、灌區(qū)信息化發(fā)展現(xiàn)狀與建設(shè)內(nèi)容
　�。ㄒ唬┌l(fā)展現(xiàn)狀
　　平羅灌區(qū)在信息化建設(shè)方面一直都在進(jìn)行積極嘗試，但由于灌區(qū)多為貧困山區(qū)，信息化建設(shè)工作認(rèn)識尚淺，管理人員素質(zhì)不高、技術(shù)落后，管護(hù)經(jīng)費(fèi)難以到位，不能有效地管理好、利用好信息設(shè)備與技術(shù)。目前還未進(jìn)行過系統(tǒng)的信息化建設(shè)，水庫隧洞放水多為雙向轉(zhuǎn)動閘閥控制，采用手搖式啟閉機(jī)方式，結(jié)構(gòu)老化，運(yùn)行極不方便。雖然在灌片管理站和水庫管理所都配備了雨量筒，但未安裝自動化監(jiān)測與控制設(shè)備，仍然采用人工觀測的方式，存在不同程度的安全問題。
　　（二）建設(shè)內(nèi)容
　　通過與平羅灌區(qū)管理局的深入交流與現(xiàn)場實(shí)際調(diào)研，綜合考慮水庫灌區(qū)效益較好、需求迫切、認(rèn)識到位程度、人員配置及管理情況、技術(shù)成熟度以及易于實(shí)施等基礎(chǔ)條件，選取大沖水庫灌片、均民水庫灌片作為本次項(xiàng)目實(shí)施區(qū)域，主要建設(shè)內(nèi)容分為硬件和軟件兩部分。建設(shè)內(nèi)容主要如下，一是灌區(qū)工情信息的采集與監(jiān)測，包括基礎(chǔ)工情信息和部分實(shí)時(shí)工情信息。將灌區(qū)的圖片和資料通過掃描儀和數(shù)字化儀轉(zhuǎn)化為圖片文件，包括灌區(qū)氣象、水文、土壤、作物基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及灌區(qū)概況、渠系分布、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、歷年工程批復(fù)建設(shè)情況、工程效益及績效評估等方面的基本概況數(shù)據(jù)。通過圖形實(shí)時(shí)模擬顯示計(jì)算成果，提高系統(tǒng)管理操作的直觀性和可視性。二是重要分水口的自動啟閉及量測水的遠(yuǎn)程控制。通過在灌區(qū)水庫水源出水口閘門的自動化改造，實(shí)現(xiàn)總閘的自動啟閉、自動放水、自動量水，干渠重要分水口閘門的自動啟閉及量測水。三是通過對泵站出水管道的流量監(jiān)測、壓力監(jiān)測和高位水池水位的自動監(jiān)測來實(shí)現(xiàn)泵的自動化控制；管理人員在信息中心可實(shí)時(shí)查看高位水池水位數(shù)據(jù)、出水管道壓力和流量數(shù)據(jù)，來控制泵的啟閉。通過實(shí)時(shí)掌握水池水位、管道流量、壓力、泵站開關(guān)狀態(tài)、電壓和電流等各種監(jiān)測指標(biāo)，為水庫灌區(qū)取用水安全運(yùn)行提供保障。四是通過灌區(qū)信息化建設(shè)加強(qiáng)灌區(qū)基層人才培訓(xùn)，提高灌區(qū)信息化應(yīng)用水平，體現(xiàn)灌區(qū)信息化建設(shè)的優(yōu)勢。
　　三、主要硬件設(shè)備設(shè)計(jì)與選型
　�。ㄒ唬┧畮焖�位監(jiān)測設(shè)備
　　灌區(qū)中的水庫大多具有供水、灌溉等功能，同時(shí)還具備調(diào)蓄、防洪功能。因此，對灌區(qū)水庫水位進(jìn)行監(jiān)測一直是水文、水利部門的重點(diǎn)。實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測水庫水位，對保證灌區(qū)正常用水乃至灌區(qū)的安全有著重要的意義。雖然部分灌區(qū)水庫都配備了水位尺，但仍然采用人工觀測，還未安裝自動化監(jiān)測與控制設(shè)備。本次灌區(qū)信息化建設(shè)擬實(shí)現(xiàn)水庫水位監(jiān)測的自動化，滿足水庫雨水情自動化監(jiān)測的需求。
　　雷達(dá)式水位計(jì)是一種高精度、非接觸式的水位測量儀。通過往水面發(fā)射高頻雷達(dá)波，接受水面反射比，測量到水面的距離，測量中不與水面接觸，不受渾水、污泥、水生植物等因素的影響，并且安裝工作量比較小，只需安裝一個(gè)懸臂。該設(shè)備的最主要的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，不受溫度、風(fēng)、蒸汽等影響，安裝、使用、維護(hù)方便。以RTU為核心單元，使用雷達(dá)式水位計(jì)，利用GPRS公網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)，采用市電進(jìn)行供電。
　　（二）流量監(jiān)測設(shè)備
　　本灌區(qū)主要涉及閘門計(jì)量，根據(jù)上述渠道流量監(jiān)測方法對比，結(jié)合本灌區(qū)水源泥沙量大的現(xiàn)實(shí)情況，采用超聲波多普勒進(jìn)行測量。
　　1.傳感器安裝
　　灌溉渠道大多數(shù)都是明渠，形狀為矩形、梯形，少部分是U字型的。小部分灌溉的暗渠是圓形的。對上游和下游渠道的要求：在傳感器上游，要有渠道寬度10倍的直渠道；如果上游是閘門、水泵，傳感器和閘門、水泵之間要有渠道寬度30倍的直渠道，傳感器的下游要有渠道寬度5倍的直渠道。
　　2.活動支架安裝法
　　如果有沉積物如淤泥，要把傳感器安裝在沉積物的旁邊或者上面。此時(shí)就需要用到安裝支架，因?yàn)槊總�(gè)現(xiàn)場安裝支架的高度和寬度都不相同，一般在現(xiàn)場附近找人制作。
　　傳感器的支架和岸邊起固定作用的支架之間用螺絲擰在一起，當(dāng)需要維修和維護(hù)的時(shí)候，把岸邊支架上的螺母擰掉，即可把傳感器從水中撈出。
　　四、系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

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