老大河智慧灌區(qū)管理體系及應(yīng)用探究
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［摘要］文章通過對(duì)老大河灌區(qū)智慧灌區(qū)建設(shè)中管理體系架構(gòu)各模塊、各環(huán)節(jié)的分析，理清智慧灌區(qū)管理體系建設(shè)中存在的問題和不足，為其他灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)提供參考依據(jù)。
［關(guān)鍵詞］智慧灌區(qū);管理;系統(tǒng)構(gòu)架
1灌區(qū)簡(jiǎn)介
1.1地理概況
老大河灌區(qū)分布于新疆阿克蘇河流域，地處塔里木盆地西北部，天山南麓山前沖積平原西部的阿克蘇河沖積平原上，南北長約100km，東西寬約90km，土地總面積約137.18萬hm2。地勢(shì)的總趨勢(shì)是北及北西髙，南及南東低，整個(gè)老大河灌區(qū)綠洲形狀呈1個(gè)等腰三角形，三角形的高約100km，底邊長約90km，綠洲總面積約4250km2，地形坡度0.5‰～1.6‰、海拔1042～1099m。1.2氣象與水文老大河灌區(qū)年平均氣溫10.5℃，降水年內(nèi)分配不均，年平均降水量47.8mm，年最大降水量86.4mm，年最小降水量13.3mm，年平均蒸發(fā)量1162.2mm，日照時(shí)數(shù)全年可達(dá)2862.7～1996.8h。老大河灌區(qū)灌溉用水主要為老大河河水，老大河為阿克蘇河1條分支，從阿克蘇河艾力西渠首引水。老大河多年平均徑流量26.24億m3/a，P=50%時(shí)的徑流量為26.01億m3/a，P=75%時(shí)的徑流量為23.99億m3/a。老大河灌區(qū)地下水補(bǔ)給資源總量為5.05億m3，地下水可開采量為1.49億m3，共有灌溉水源井880眼，其中，阿瓦提縣644眼，阿克蘇市236市眼。作為灌區(qū)補(bǔ)充水源，均已辦理取水許可證。
2系統(tǒng)組成
2.1總體架構(gòu)
老大河灌區(qū)信息化本著“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施，統(tǒng)一整合、優(yōu)化資源，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、充分共享，安全高效、科技引領(lǐng)”的原則，將總體架構(gòu)設(shè)計(jì)為:以政策、制度、標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)安全保障，搭建在“立體感知”、“自動(dòng)控制”、“智能應(yīng)用”、“信息服務(wù)”和“支撐保障”5大體系。
2.2立體感知體系建設(shè)
2.2.1水情監(jiān)測(cè)感知在升級(jí)改造已建水情監(jiān)測(cè)感知的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)大水情感知范圍，采用雷達(dá)、超聲波、遙感、測(cè)控一體化等技術(shù)補(bǔ)充上游灌區(qū)來水監(jiān)測(cè)、完善對(duì)灌區(qū)引水監(jiān)測(cè)、健全干支渠分水監(jiān)測(cè)、強(qiáng)化灌區(qū)排水和生態(tài)監(jiān)測(cè)，水情監(jiān)測(cè)點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)情況，見表1。2.2.2雨情監(jiān)測(cè)感知。灌區(qū)降雨信息是影響老大河來水的重要數(shù)據(jù)指標(biāo)，是灌區(qū)配水調(diào)度、工程安全運(yùn)行的核心依據(jù)。灌區(qū)中下游降雨是影響灌溉計(jì)劃、灌溉配水的重要因素。因此及時(shí)掌握降雨量的大小和覆蓋范圍對(duì)提高防洪決策能力、灌溉節(jié)約用水有著重要的支撐作用。雨情監(jiān)測(cè)站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)情況，見表2。2.2.3墑情監(jiān)測(cè)感知。結(jié)合灌區(qū)種植作物和面積，大范圍面上的墑情監(jiān)測(cè)采用遙感影像分析技術(shù)進(jìn)行感知，典型作物地塊的墑情監(jiān)測(cè)采用智能傳感器、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)進(jìn)行感知。通過點(diǎn)面結(jié)合的方式，輔助指導(dǎo)灌溉，提升灌區(qū)旱情預(yù)報(bào)預(yù)警能力。墑情監(jiān)測(cè)站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)情況，見表3。2.2.4水環(huán)境監(jiān)測(cè)感知。老大河灌區(qū)重要引水樞紐、干渠等水環(huán)境好壞直接影響著灌溉用水、生活用水和生態(tài)用水。水環(huán)境監(jiān)測(cè)感知是采用自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)和水質(zhì)傳感器等技術(shù)，提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)效率，提升對(duì)突發(fā)水質(zhì)污染事故的預(yù)警與處置能力。老大河灌區(qū)阿克蘇市和阿瓦提縣各設(shè)置1套。2.2.5地下水水位動(dòng)態(tài)感知。信息化手段具有信息傳遞實(shí)時(shí)性、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性等特點(diǎn)，因此有利于實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水資源的合理調(diào)度利用。為及時(shí)掌握地下水總量、分析地下水動(dòng)態(tài)變化、治理地下水超采、維護(hù)地下地表水生態(tài)平衡情況，采用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和傳感器等技術(shù)，對(duì)老大河灌區(qū)一般超采區(qū)、嚴(yán)重超采區(qū)及未超采區(qū)的地下水水位進(jìn)行全方面監(jiān)測(cè)，真實(shí)反映灌區(qū)地下水水位的動(dòng)態(tài)變化情況。地下水水位監(jiān)測(cè)站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)情況，見表4。2.2.6無人機(jī)智能感知為節(jié)省灌區(qū)水源河道、兩大山區(qū)水庫、三大渠首、干渠等安全巡查、非法采砂、岸線管理、生態(tài)基流、灌溉面積調(diào)查等工作所需人力資源，老大河灌區(qū)采用高端無人機(jī)進(jìn)行智能自動(dòng)化巡檢和調(diào)查，阿克蘇市和阿瓦提縣各設(shè)置監(jiān)測(cè)站點(diǎn)1個(gè)。
2.3自動(dòng)控制體系建設(shè)
自動(dòng)控制體系中主要包括閘門控制系統(tǒng)、視頻控制系統(tǒng)、水源井控制系統(tǒng)3部分，閘門控制系統(tǒng)主要對(duì)灌區(qū)引水渠首、干支渠分水閘采用自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)閘門現(xiàn)地、遠(yuǎn)程、自動(dòng)控制功能，安裝閘門控制系統(tǒng)724孔。視頻監(jiān)控是在樞紐、渠道水情監(jiān)測(cè)點(diǎn)、閘門控制站點(diǎn)、引水樞紐、管理站、值班室等安防重點(diǎn)位置安裝網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、聲光報(bào)警器和外置音箱等設(shè)備，達(dá)到視頻巡檢、動(dòng)態(tài)報(bào)警等功能，提升日常巡檢巡查工作效率，安裝球機(jī)93套。因加強(qiáng)地下水資源的管理和保護(hù)、嚴(yán)格控制地下水開采，安裝水源井控制系統(tǒng)758套。
2.4智能應(yīng)用體系建設(shè)
圍繞老大河灌區(qū)在用水管理、工程管理、調(diào)度管理3方面核心業(yè)務(wù)展開，結(jié)合當(dāng)前最為先進(jìn)的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、微服務(wù)、區(qū)塊鏈、移動(dòng)應(yīng)用、地理信息等技術(shù)，致力于打造一個(gè)以“智能化、平臺(tái)化、組件化、微服務(wù)化、個(gè)性化”為總體思路的老大河灌區(qū)智能應(yīng)用平臺(tái)。分為灌區(qū)水權(quán)交易管理、灌區(qū)防汛調(diào)度管理、灌區(qū)工程檔案管理、灌區(qū)工程安全監(jiān)管、無人機(jī)智能巡檢管理、智能移動(dòng)終端應(yīng)用6大功能模塊。
2.5信息服務(wù)體系建設(shè)
為解決已建灌區(qū)信息化、山洪災(zāi)害系統(tǒng)等與本次規(guī)劃信息化系統(tǒng)的集成融合，以及提高水資源調(diào)度、洪旱災(zāi)害等輔助決策能力。將灌區(qū)信息服務(wù)體系規(guī)劃設(shè)計(jì)成系統(tǒng)融合服務(wù)、決策支持服務(wù)和二次開發(fā)服務(wù)3大功能體系。
2.6支持保障體系建設(shè)
調(diào)度指揮中心解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、集中控制、調(diào)度決策、綜合展示等問題，合理利用現(xiàn)地服務(wù)器存儲(chǔ)、通信機(jī)房、多媒體會(huì)議室和信息化辦公設(shè)備搭建。采用阿克蘇地區(qū)大數(shù)據(jù)中心云平臺(tái)，已建物理服務(wù)器作為現(xiàn)地存儲(chǔ)備用。342處水情站，4處雨情站、212處水源井監(jiān)測(cè)、商情15處、地下水監(jiān)測(cè)15處、水質(zhì)監(jiān)測(cè)1處、巡檢無人機(jī)1處全部采用GPRS/3G/4G通信方式。將灌區(qū)閘門控制系統(tǒng)等調(diào)度和運(yùn)行系統(tǒng)的安全保護(hù)等級(jí)應(yīng)定為三級(jí)，灌區(qū)內(nèi)部局域網(wǎng)、辦公網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)軟件系統(tǒng)的安全保護(hù)等級(jí)應(yīng)定為二級(jí)。通過梳理運(yùn)維管理需求、規(guī)范運(yùn)維流程，建設(shè)一套科學(xué)有效的、融合組織、制度、流程、技術(shù)的統(tǒng)一運(yùn)維管理體系。
3智慧灌區(qū)建設(shè)建議
(1)充分發(fā)揮“產(chǎn)學(xué)研”引領(lǐng)作用，促進(jìn)智慧灌區(qū)科研成果高效轉(zhuǎn)化。在智慧灌區(qū)建設(shè)過程中積極探索“公司———灌區(qū)管理單位———科研院所高?！甭?lián)動(dòng)機(jī)制，各自發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，將智慧灌區(qū)建設(shè)所需的技術(shù)及理念落地應(yīng)用，將科研成果服務(wù)于生產(chǎn)實(shí)際。(2)積極建設(shè)示范基地，推動(dòng)智慧灌區(qū)建設(shè)的力度和范圍。目前，水利信息化建設(shè)中智慧灌區(qū)是重中之重，關(guān)乎農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平發(fā)展水平高低。要從上到下予以重視，積極建設(shè)示范區(qū)，引領(lǐng)周邊地區(qū)建設(shè)高水平智慧灌區(qū)。(3)加強(qiáng)專業(yè)人才梯隊(duì)培養(yǎng)力度，為保障智慧灌區(qū)良性運(yùn)行提高保障。智慧灌區(qū)建設(shè)完成后施工企業(yè)代運(yùn)行期限結(jié)束，灌區(qū)運(yùn)行管理就要靠管理部門，但管理部門中人工智能、互聯(lián)智慧專業(yè)人員缺少。管理部門應(yīng)該通過購買服務(wù)、委托培訓(xùn)等方式提高運(yùn)行管理人員的專業(yè)水平，保障智慧灌區(qū)可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展。
4結(jié)語
老大河灌區(qū)信息化建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施，突破了傳統(tǒng)灌區(qū)管理模式，極大地增加了灌區(qū)管理的科技含量。通過智慧管理，灌區(qū)內(nèi)有限水資源得到優(yōu)化配置和調(diào)度，對(duì)灌區(qū)作物生長指標(biāo)及用水情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)分析，有效提高了用水效率，解放了大量人力資源，灌區(qū)管理水平得到提高，是灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展的最優(yōu)方案。
參考文獻(xiàn)
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作者:田軍 單位:新疆維吾爾自治區(qū)塔里木河流域巴音郭楞管理局博斯騰湖管理處泵站管理站