灌区信息化和灌区自动化监测方案

一、方案背景
以提升粮食综合生产能力和水资源高效利用作为现代化改造的目标，把国家粮食安全和节水放在首位；以完善灌区工程设施体系和管理体系作为现代化改造的基础，以现代信息技术应用、智慧灌区建设作为提高管理能力和服务水平的手段；以提升灌溉排水保证率作为现代化改造的重点，主要包括确保供水保障程度、满足适时适量的灌溉及高附加作物的需水要求，坚持统筹谋划、综合施策，全面推进灌区现代化改造，尽快补齐工程和制度“短板”，以水资源可持续利用保障农业和经济社会可持续发展，为现代农业发展和乡村振兴提供水利支撑和保障。依托现代化物联网技术、3S技术、云技术、大数据技术和软件应用技术，建立完善的立体感知体系、支撑保障体系、智能应用体系、信息服务体系，实现灌区的智能化监测预警和自动化控制，提高灌区的现代化管理水平。
二、系统组成
智慧灌区信息化和灌区自动化系统综合解决方案是为灌区信息化管理专门设计的智慧管理系统，系统通过传感器（如水位计、流量计、闸位计、水质传感器、综合气象等装置）进行水利信息采集，利用计算机局域网、GPRS、2G/3G/4G、ZigBee、LoRa、有线通信网等，对监测点、监控中心及灌区信息中心之间进行信息的传输，实现灌区信息采集、传输、处理，形成综合数据库。实现科学、及时和准确的调配灌溉用水，达到节约用水，高产、高效的目的，保证了系统的安全，也为灌区水资源的管理提供了基础、有效的数据，提高了企业的管理水平和生产效率。
灌区信息化系统通过传感器（如水位计、流量计、闸位计、水质传感器、综合气象等装置）进行水利信息采集，利用计算机局域网、GPRS、2G/3G/4G、ZigBee、LoRa有线通信网等进行监测点、监控中心和灌区信息中心之间的信息传输，实现灌区信息采集、传输、处理，形成综合数据库。同时，实现灌区内水雨情信息、水质信息、墒情、闸位、气象信息的实时监测，以及各水利机电设施的自动控制（如灌区各配水点的闸位、水源站的电机泵阀及闸门等装置进行远程控制和管理）。实现灌区业务管理，包括水量调度、水费征收和日常办公管理。
感知采集层：采集包括灌区内所有的水位监测、水量监测以及灌区范围内其他的所有传感器的监测，利用全方位感知技术对灌区信息进行实时采集。 通过实时的采集信息，为作物灌溉提供分析和决策基础。

传输层：传输层包括各层级系统用户所在地的局域网和将各层次局域网互连的广域网，包含运营商提供的网络及数据采集使用的无线lora传输。是各种业务信息传输的平台和系统数据的载体，为采集各种信息提供可靠、安全的传输通道。

应用层：应用层是系统实现“平台智能化、管理扁平化、服务前置化”的核心，该层通过对水资源监测数据进行综合管理、分析，并提供标准服务接口，为业务应用系统的快速搭建提供功能及服务共享。
三、系统功能
■数据实时监测：实现在线监测的地图显示、查看，包括监测设备的快速查询显示、监测数据展示、报警情况显示及监测数据曲线图的实时展示，通过系统主界面的显示功能，可以查看设备的位置、运行状态，掌握其气象、雨情、墒情、水情、闸控、视频监控等前端监测设施等信息。另外，地图还支持视频、液位、流量、流速、水质自定义等多种显示模式。
■远程监管平台：灌区内渠道、闸门、泵站等各类工程和设施的信息录入和管理，建立工程档案。数据汇总，展示，分析，各项数值统计及分析，设置预警量自动报警等、数据实时更新，能做到5分钟级的数据更新速率、该速率要用户可调，并且可以实现类似于当发现灌区有超标情况时，系统在给管理员发出提示的同时可以自动提高数据采集和传输频率。要求有权限设置功能，数据的查看和平台管理要有严格权限区分，并可实现用户最高管理员可自定义权限。

■GIS地图展示：可以提供以百度、谷歌二维或三维影像图为背景，将监测点的灌区信息化的实时监测和历史信息查询功能，确保用水信息准确、详细。并进行超限、超标预警，提醒管理人员及时处理。同时平台支持手机及PC等多种访问方式。

■设备统一管理：统一通讯协议，后续需要能够提供接口，对于一些需要对外公布和数据可以实现外传。

■远程控制功能：24小时灌区监管，能根据客户预设自动预警，自动报警，并预留与电磁阀等执行器联动的功能，本方案也需在制作时设计阀门控制，实现当超标时，阀门对应动作的功能。
■自动控制体系：利用智能终端与互联网相结合方法，采用新的自动控制设备，建设灌区水闸及口门的自动控制系统，实现灌区取水、输水、供水、灌溉、排水、防洪、水资源管理以及田间高效用水等自动控制，为最终实现灌区供水自动优化处理、集中控制、少人值守打下坚实的硬件基础。

■信息服务平台：依托立体感知体系，建设灌区信息服务平台，实现对灌区基础信息数据、实时运行数据、视频监控数据、日常管理等相关数据的集中管理、统计分析与展示应用，为不同层面的供、用、排水运行管理者提供即时、丰富的运行信息。

■智能应用体系：基于对灌区信息和数据的获取与整合，借助现代控制理论方法，依靠各种数学建模优化算法，运用大数据理论，根据灌区取、供、用水管理的业务需要，在已建业务应用的系统上，开发建设智能应用体系，实现灌区智能仿真、智能诊断、智能预警、智能调度。

■支撑保障体系：通过对信息中心、会商室、通讯机房、应用支撑平台等运行环境的扩展和提升，建设规范、标准、现代的信息化运行基础设施，为灌区信息和数据提供存储、处理、计算、应用、展示的软硬件环境，为灌区的信息化建设提供一个稳定、良好、安全的运行管理环境。

四、系统意义
智慧灌区信息化系统是辰迈智慧为灌区信息化管理专门设计的软件，它对水雨情、地下水、墒情、气象、明渠流量、用水量、图像监测信息进行采集与处理，为灌区管理单位提供准确、及时的数据查询、统计分析,实现灌区渠道水情实时测报、水量计量自动化、水闸自动化控制、泵站及泵站群远程监控、水资源调配自动化、水质动态监测等功能，有效提高灌区管理的快速反应能力、科学决策水平和管理效率。也为灌区水资源的管理提供了基础、有效的数据，提高了企业的管理水平和生产效率。