现代灌区信息化服务平台系统介绍

中国灌溉排水发展中心北京润华信通科技有限公司2014年6月目录二、整体架构五、经典案例一、系统综述四、主要特点三、应用服务一、系统综述基于水利部提出的建设国家灌区监测系统的重要指示，中国灌溉排水发展中心和北京润华信通科技有限公司结合当前全国灌区行业发展形势，依托“云计算”的架构理念，通过汇集全国已进行信息化建设的灌区的经验，逐步建设全国灌区信息“云”服务中心，为部、省、市、灌区等行业管理单位及用水户提供实用、方便、高效的应用服务。网络传输通信网互联网物联网数据采集智能手机平板电脑PCGPS摄像头传感器云服务数字工程视频监视水量监控水费计收配水调度灌溉监控水库防汛移动办公维修养护微信公众服务云计算中心云计算数据中心GIS云中心微信平台现代灌区信息化“云”服务平台采用“云计算”的架构，以全国大中型灌区各类信息为依托，形成一个以数据采集为基础，网络传输为骨干，云计算中心为枢纽，云服务为支撑，应用对象为主体的统一的全国灌区信息“云中心”应用服务管理平台。应用对象用水户灌区管理单位部、省、市等各级行业管理机构一、系统综述做为现代灌区信息化“云”服务平台的基础应用支撑—灌区信息化管理软件系统（Irrigation&DrainageInformationSystem）——e•IDS，是在全国大型灌区广泛调研的基础上，并经过10多年的经验积累，根据灌区的业务特点，经过分析、抽象、提炼后，生产出符合灌区实际应用的管理应用平台。此系统重点解决灌区工作人员在监测监控、量水测水、配水调度、水费计收、水库防汛及工程项目管理等方面的实际应用问题。一、系统综述灌区信息化管理软件系统—e•IDS，在多年的业务积累与技术沉淀基础上，持续完善创新，为了满足灌区管理多样性的特点，软件设计遵循：平台化、模块化、配置化、业务综合化、个性化五大理念进行，使产品始终保持领先的地位，为搭建全国灌区“云”服务中心奠定了良好的基础。一、系统综述二、整体架构★对信息化建设条件已经成熟的灌区，提供灌区“云”服务接口。★对信息化建设条件尚不成熟的灌区，提供一个满足灌区具体需求的灌区“云”服务应用。针对全国灌区的不同现状和各自特点，现代灌区信息化“云”服务平台为灌区用户提供了两种应用服务模式：二、整体架构物联网地表水监测地下水监测降雨量监测墒情监测…物联网水闸控制泵站控制视频控制管道控制…RFID部、省、市等各级行业管理机构一测一控量测水管理配水调度管理水费计收管理防汛调度管理工程管理水雨情动态监测二维、三维GIS服务视频监视移动终端图像采集服务移动工程险情视频会商服务灌区管方微信平台服务一平台基层站、直属站、灌区等各级单位互联网互联网用水户互联网移动终端用户通讯网通讯网移动终端用户全国灌区云中心1)对信息化建设条件已经成熟的灌区，提供灌区“云”服务接口，将灌区已建的信息化系统接入到全国灌区信息“云”中心；接口服务二、整体架构2)对建设信息化条件尚不成熟的灌区，提供一个满足灌区具体需求的灌区“云”服务应用，灌区用户可以直接通过互联网访问全国灌区信息“云”中心，查询和维护灌区各类型管理数据。通讯网移动终端用户物联网地表水监测地下水监测降雨量监测墒情监测…互联网物联网水闸控制泵站控制视频控制管道控制…RFID一测一控全国灌区云中心基层站、直属站、灌区管理单位等用水户部、省、市等各级行业管理机构量测水管理配水调度管理水费计收管理防汛调度管理工程管理水雨情动态监测二维、三维GIS服务视频监视移动终端图像采集服务移动工程险情视频会商服务灌区管方微信平台服务云平台1、灌区信息采集处理信息采集处理功能主要接收与处理水情监测数据、工程监测数据、气象监测数据、雨量监测数据、墒情监测数据等。根据灌区各个监测点的具体情况，既可以通过手动录入的方式接收人工采集的各种数据，也可采用各种设备进行自动采集，自动传输，自动处理；兼容不同厂家的设备，高度集成，统一管理，解决了分期建设造成的信息孤岛问题。管理站信息分中心GPRS网络水位：1.12m流量：6.057m/s3数据包中心机房视频监视1、灌区信息采集处理GIS实时监测（地下水位监测）通过信息采集和GIS展示功能实时显示地下水位点的位置和埋深。。实时监视声音报警颜色报警数据中心短信发送预警设置人工录入计算流量数据入库是数据合法性验证保存错误日志否遥测数据采集中间件水情信息查询雨情信息查询气象信息查询墒情信息查询工程信息查询解决的实际问题：1.自动测报逐步取代人工监测方式，解放人力。2.全天候、随时随地准确掌握灌区水雨墒情。3.兼容不同厂家的设备，高度集成，统一管理。2、灌区量测水管理系统结合明渠量水规范，将各种量水计算方法固化到系统中，各量测水点的遥测数据或手工输入（可以使用PAD、智能手机、多功能GPS等方式录入）的数据，自动选择适用的量水计算模型，量水方法包括如下5大类：1.流速仪量水2.标准断面量水3.渠系建筑物量水：涵闸量水、倒虹吸管量水、跌水量水、渡槽量水4.堰槽量水：薄壁量水堰、量水槽5.仪表量水：水位计、水表、差压式流量计、电磁流量计、超声波流量计、分流水量计、旋杯式水量计2、灌区量测水管理灌区输配水指令下达后，灌区配水员执行配水指令后，由测水员进行渠道水量的测量，配水员根据测量的结果判定是否达到配水指令的要求，可再进行闸门调整。测水员将水量结果进行水量登记，作为水费收缴的依据。。计算机自动计算统计各断面、用水单位的水量，取代手工计算，提高了水量统计效率，使管理者可随时掌握用水量。智能手机等掌上设备代替人工记录、电话上报等方式在线传输用水时间、流量等信息，提高了量水效率。计算机水位流量关系拟合取代人工曲线板拟合，提高拟合效率，缩短水位流量关系校核时间。2.004.006.008.0010.0012.0014.0016.0018.0020.002.502.001.501.000.50指数公式幕函数公式指数公式对数公式线性函数公式正交多项式幂函数公式闸门量水公式流量系数的拟合功能，通过对实测数据采用数学方法进行曲线方程的拟合，推导出更科学、实用的流量系数公式，以在系统的数据维护、整编、报表等功能中得以应用，以修正流量、水量的误差。拟合方法基本与“水位-流量关系”相同，关键在于拟合的是流量系数：Hg/H。拟合公式：指数公式线性函数公式对数公式正交多项式幂函数公式资料整编水位流量监测流速仪测流数据维护水位流量关系拟合量水公式系数拟合量水公式校核平均水位统计平均流量统计水量统计量水公式管理水情报表解决的实际问题：1.计算机水位流量关系拟合取代曲线板，节省人力和时间。2.实时自动流量、水量计算，提高了水量计算的效率。3.实现水情整编电算化，大大缩短了整编的周期。2、灌区量测水管理通过各受益单位种植作物的灌溉面积、实际用水量、历年的灌溉进度，测算截止到目前，估算各种作物的灌溉进度。作物灌溉进度水稻泡田进度2、灌区量测水管理通过计算机模拟人工进行渠系水利用系数测算的过程，根据系统中预设的灌区渠系关系（干、支、斗、农），并依据各级渠道段首与段尾自动监测点的遥测数据自动计算渠系水利用系数。灌溉用水有效利用系数0.400.350.300.250.152004-2012年铜山源灌区灌溉用水有效利用系数变化200420052006200720082009201020112012铜山源灌区按照《全国灌溉用水有效利用系数测算分析技术指南》测算方法实现计算机软件进行测算，提高测算效率和精度。灌区的输配水工作包括两种模式，一是以需定量的供水管理；二是以量定需的供水管理。总量控制执行制定用水计划可供水量分析适用于水资源丰富的灌区，灌溉用水主要是用水单位上报需水量，灌区根据需水量制定配水计划，灌区引配水人员根据计划进行引水、分水、配水。适用于水资源紧张的灌区，灌区通过来水分析、水库蓄水、需求分析等制定配水计划进行总量控制，实现了灌溉用水效益最大化。3、灌区配水调度管理用水需求配水计划引、配水执行123以需定量：以量定需：解决的实际问题：1.取代人工电话要水、电话配水、人工记录统计的模式，提高了配水调度的执行效率，节省了通信费用，降低了运行成本。2.通过来水预测、历年用水分析，进一步合理配水，提高用水效益。用户需水量上报1配水计划制定2配水计划执行3水量统计4来水需水平衡分析53、灌区配水调度管理4、水费计收管理灌区水费计收管理系统，在量测水管理基础上，通过不同的水费计算方式（按方收费、按亩收费、水费任务分摊），计算各用水单位或用水户的应交水费，并利用PDA、智能手机、触摸屏、网络和数据库等技术，实现工作人员快速、准确的进行水费结算，顺利完成水费计收工作，高效完成协会对农户、乡站对协会、流域管理单位对乡站或市县水费的计算、收缴、结算，同时可配置水费公开触摸屏系统，使得用水户可以自主查询个人的水账信息，促进水量、水价、水费“三公开”，提高水费收取的透明度。系统主要包括：用水单位信息管理、交费账户信息管理、灌溉面积、水量情况登记、水费计算与收缴、统计分析和水费计收计算设置等功能。4、水费计收管理灌区工作人员可通过该功能对灌区水量计算使用的固定参数、动态参数，用水单位水费计算参数和用水户水费计算参数进行选择和设定。4、水费计收管理灌区用户可根据灌区具体情况分别设定水量和水费计算公式，以满足不同灌区不同的水量计算和水费计收的模式。4、水费计收管理通过调研，目前全国大部分灌区的水费收缴，仍然采用人工管理模式，存在着工作开展慢，计收不透明，数据查询检索困难等问题，灌区水费计收管理系统，能够提高水费计收效率，增强水费收缴的透明度，让用水户花钱放心，从而进一步提高水费的收缴率。4、水费计收管理4、水费计收管理触摸屏可以提供给直接向农户收取水费的基层水管单位，农户可以通过触摸屏实时查询自己的缴费信息。5、灌区工程管理水源工程管理地图管理渠道工程管理沟道工程管理渠系建筑物管理工程管理是针对灌区的水利工程及建筑物设施的管理工作而设计的应用功能，系统充分了利用GIS技术，为管理人员完成水利工程档案管理、巡检、养护、维修、项目申报奠定了良好的基础，提高了工程管理水平和效率。灌区工程管理以灌区工程布置电子地图为展示平台，通过地理信息的表现方法，根据渠道防渗信息和渠道险工险段信息生成专题地图。专题图包括：注：以“渠道防渗专题图”为例介绍。渠道防渗专题图渠道险工险段专题图12在灌区工程布置图的基础上，根据渠道防渗情况和桩号进行动态分段，用不同的颜色显示渠道的防渗情况，颜色是根据“防渗类型”动态分配的；防渗类型是可以手动填写的。同时可以标注防渗信息的内容，标注的文字内容用户可以根据需要选择渠道基本情况和防渗情况中的字段来设置。渠道简称：北部干渠防渗工程名称：2011防渗工程实际防渗长度（千米）：3.000计划防渗长度（千米）：3.000渠道简称：北部干渠防渗工程名称：2012生态防渗工程实际防渗长度（千米）：3.000计划防渗长度（千米）：3.200渠道简称：北部干渠防渗工程名称：2012混凝士防渗工程实际防渗长度（千米）：9.000计划防渗长度（千米）：9.000……GPS绘图工具方向-距离绘图点击渠道绘制建筑物根据桩号绘制建筑物基于GoogleEarth应用，可在三维地势地貌中浏览灌区水利工程分布图。6、防汛调度管理灌区防汛调度管理系统，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，对灌区水库来水情况进行中长期、短期预报，对设计洪水或可能发生的洪水过程进行调洪演算，并依据灌区或水库适合的来水计算方式，结合水库蓄水情况和水库下游灌区水情监测情况进行合理的下泄流量计算和输水流量计算，保证灌区水库的正常运行以及下游灌区的正常调度。系统主要功能：水库工程管理水雨情信息管理水文预报水库调洪演算水库水情计算器在中长期水文预报中，由于影响因素的复杂性，从而需要考虑多个预报因子对预报对象的影响，建立预报对象与预报因子间的线性方程，即多元线性回归。多元线性回归是假定在各预报因子和预报量之间呈线性关系的情况下，使预报值和实测值之间误差达到最小，并认为未来是按这种关系发展，从而进行预报。输入X_Y（m+1,