贵州省大中型灌区信息化建设研究

　　摘 要：本文从平罗灌区的基础情况入手，开展灌区信息化发展现状与建设内容的分析，确定其信息化建设的主要内容是实现重要水情站点数据的自动采集、传输、接收、处理和存储以及实现总闸、干渠级别重要分水口的自动启闭及量测水。通过主要硬件设备的设计与选型，包括灌区信息化总体结构与数据信息流程、视频监控系统、闸门测控系统以及灌区数据库系统的设计等系统软件设计工作，实现基于GIS、GPS等手段的灌区基础信息的电子化管理和灌区的可视化，形象直观地反映历年工程建设情况，极大地提高了灌区管理工作效率。
　　关键词：信息化；监测设备；数据库；平罗灌区
　　一、灌区基础情况
　　平罗灌区规划灌溉面0.35万hm2，现状有效灌溉面0.08万hm2，本次设计灌面0.14万hm2。通过防渗、恢复、新建渠道4条，总长21.791 km。其中，新建明渠1条，长0.170 km；新建暗渠1条，长0.161 km；改造渠道4条，长
　　18.908 km。新建隧洞1座（落雨寨隧洞），长183 m；改造涵洞1座（清明山涵洞），长300 m。新建DN400管道（栗木管道）长2 883 m；改造DN1000倒虹管1座（小满口倒虹管），长84 m。维修渡槽1座（栗木渡槽），长114 m。新建量水设施及自动化系统9处。新增、恢复、改善灌面0.14万hm2（新增0.010万hm2，改善0.083万hm2，恢复0.043万hm2），新增粮食和经济作物197.55万kg，节水
　　1 142万m3。
　　推进平罗灌区信息化建设，不仅是全面提升灌区水利工程运用的效率、效能和实现灌区水利现代化的需要，也是水利事业发展的方向。贵州省大中型灌区的信息化建设必将为整个灌区社会经济持续稳定发展提供更加有力的保障，平罗灌区信息化建设具有显著的社会效益和生态环境效益[1]。
　　二、灌区信息化发展现状与建设内容
　　（一）发展现状
　　平罗灌区在信息化建设方面一直都在进行积极尝试，但由于灌区多为贫困山区，信息化建设工作认识尚浅，管理人员素质不高、技术落后，管护经费难以到位，不能有效地管理好、利用好信息设备与技术。目前还未进行过系统的信息化建设，水库隧洞放水多为双向转动闸阀控制，采用手摇式启闭机方式，结构老化，运行极不方便。虽然在灌片管理站和水库管理所都配备了雨量筒，但未安装自动化监测与控制设备，仍然采用人工观测的方式，存在不同程度的安全问题。
　　（二）建设内容
　　通过与平罗灌区管理局的深入交流与现场实际调研，综合考虑水库灌区效益较好、需求迫切、认识到位程度、人员配置及管理情况、技术成熟度以及易于实施等基础条件，选取大冲水库灌片、均民水库灌片作为本次项目实施区域，主要建设内容分为硬件和软件两部分。建设内容主要如下，一是灌区工情信息的采集与监测，包括基础工情信息和部分实时工情信息。将灌区的图片和资料通过扫描仪和数字化仪转化为图片文件，包括灌区气象、水文、土壤、作物基础数据以及灌区概况、渠系分布、农业生产、历年工程批复建设情况、工程效益及绩效评估等方面的基本概况数据。通过图形实时模拟显示计算成果，提高系统管理操作的直观性和可视性。二是重要分水口的自动启闭及量测水的远程控制。通过在灌区水库水源出水口闸门的自动化改造，实现总闸的自动启闭、自动放水、自动量水，干渠重要分水口闸门的自动启闭及量测水。三是通过对泵站出水管道的流量监测、压力监测和高位水池水位的自动监测来实现泵的自动化控制；管理人员在信息中心可实时查看高位水池水位数据、出水管道压力和流量数据，来控制泵的启闭。通过实时掌握水池水位、管道流量、压力、泵站开关状态、电压和电流等各种监测指标，为水库灌区取用水安全运行提供保障。四是通过灌区信息化建设加强灌区基层人才培训，提高灌区信息化应用水平，体现灌区信息化建设的优势。
　　三、主要硬件设备设计与选型
　　（一）水库水位监测设备
　　灌区中的水库大多具有供水、灌溉等功能，同时还具备调蓄、防洪功能。因此，对灌区水库水位进行监测一直是水文、水利部门的重点。实时动态监测水库水位，对保证灌区正常用水乃至灌区的安全有着重要的意义。虽然部分灌区水库都配备了水位尺，但仍然采用人工观测，还未安装自动化监测与控制设备。本次灌区信息化建设拟实现水库水位监测的自动化，满足水库雨水情自动化监测的需求。
　　雷达式水位计是一种高精度、非接触式的水位测量仪。通过往水面发射高频雷达波，接受水面反射比，测量到水面的距离，测量中不与水面接触，不受浑水、污泥、水生植物等因素的影响，并且安装工作量比较小，只需安装一个悬臂。该设备的最主要的优点是抗干扰能力强，不受温度、风、蒸汽等影响，安装、使用、维护方便。以RTU为核心单元，使用雷达式水位计，利用GPRS公网传送数据，采用市电进行供电。
　　（二）流量监测设备
　　本灌区主要涉及闸门计量，根据上述渠道流量监测方法对比，结合本灌区水源泥沙量大的现实情况，采用超声波多普勒进行测量。
　　1.传感器安装
　　灌溉渠道大多数都是明渠，形状为矩形、梯形，少部分是U字型的。小部分灌溉的暗渠是圆形的。对上游和下游渠道的要求：在传感器上游，要有渠道宽度10倍的直渠道；如果上游是闸门、水泵，传感器和闸门、水泵之间要有渠道宽度30倍的直渠道，传感器的下游要有渠道宽度5倍的直渠道。
　　2.活动支架安装法
　　如果有沉积物如淤泥，要把传感器安装在沉积物的旁边或者上面。此时就需要用到安装支架，因为每个现场安装支架的高度和宽度都不相同，一般在现场附近找人制作。
　　傳感器的支架和岸边起固定作用的支架之间用螺丝拧在一起，当需要维修和维护的时候，把岸边支架上的螺母拧掉，即可把传感器从水中捞出。
　　四、系统应用软件设计

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