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在新农村建设与农村水利技术论坛上的讲座第四期
顾宇平:全国大型灌区信息化建设与发展(第四期)
2006年11月27日
  必威体育app官网     顾宇平  
    编辑:管理员 归档时间:2006/12/12    

全国大型灌区信息化建设与发展

顾宇平

报告分以下八个部分:

一、引言

二、大型灌区信息化建设的必要性

三、大型灌区信息化的发展历程

四、大型灌区信息化建设的主要内容

五、大型灌区信息化试点工作进展情况

六、灌排中心主抓的工作

七、目前存在的主要问题

八、今后主要的工作方向

一、 引言

1. 我国的行业信息化进程

我国的行业信息化始于1993年,其建设和发展以“金”字号工程为代表。江泽民总书记当年提出在金融系统实施电子货币工程,即“金卡工程”开启了行业信息化的序幕,随即又启动了金桥(公共网络)、金关(海关)、金税(税务)等,合称为“四金工程”。2002年国务院第17号文件更是把信息化建设提到了前所未有的高度,明确提出“要加快十二个重要业务系统建设”,即:继续完善已取得初步成效的上述四金工程,启动和加快建设金宏(宏观经济信息)、金财(财政)、金盾(公安)、金审(审计)、金保(社会保障)、金农(农业)、金质(质检)和金水(水利)等八个重要业务系统,统称为“十二金”工程。另外以各部委为主导的行业信息化建设如金卫(卫生)、金交(交通)、金人(人事)、红盾(工商)等也都积极加快步伐,力争加入国家级“金字”工程的行列。

国家对信息化的重视,尤其是“金水工程”列入12金工程之一,为水利行业信息化带来难得的发展契机。而农村水利作为水利行业的重要组成部分,也积极的在信息化建设方面进行探索,大型灌区信息化则是农村水利信息化迈出的重要一步。

2. 灌区信息化的定义

给灌区信息化下一个非常准确的定义是比较困难的,因为“信息化”本身就是基于中国语言思维的高度概括性的词汇,具有广泛的外延。我们参照《全国水利信息化规划纲要》对水利信息化的定义来概括灌区信息化的定义:灌区信息化就是充分利用现代信息技术,深入开发和广泛利用灌区信息资源,大大提高信息采集和加工的准确性以及传输的时效性,做出及时、准确的反馈和预测,为灌区管理部门提供科学的决策依据,全面提升灌区经营管理的效率和效能。

它不仅仅是信息设备和软件的简单堆砌,而是几乎涵盖了灌区业务所有方面的一个全新概念,具体来说应该从以下3个方面分别描述。

灌区信息化是一种全新的管理理念。无论是工程建设还是生产管理,决策者要充分利用信息资源,通过整理、分析和量化各种指标作为决策依据,避免“经验论”和“拍脑袋”决策。

灌区信息化是一种高效的管理手段。通过将历史信息和动态实时信息作为生产调度和绩效考核的标准,结合机构改革实现各部门之间的信息共享,使管理目标更加具体明确,部门之间协调得力,最大程度完善管理体制和提高管理水平。

灌区信息化是一个全面的管理系统。这个系统由硬件和软件构成,硬件是基于计算机、自动控制、信息网络技术的集信息采集、目标控制和信息传输为一体的集成化信息系统;软件则是能使硬件发挥最大效用的,将信息整理、计算、分析,以实现辅助决策、科学调度的计算机应用软件系统以及相应的管理制度和管理方式的总称。

二、 大型灌区信息化建设的必要性

1. 大型灌区的重要地位

大型灌区在我国的重要地位人所共知,402个大型灌区总有效灌溉面积2.4亿亩,占全国耕地面积13%,是我国农业生产的主力军。大型灌区粮食产量占全国的22%,商品粮率达80%,是我国粮食安全的重要保障;农业生产总值占全国的近1/3,是我国农业和农村经济增长的重要支撑;提供了占全国总量约1/7的城镇生活用水和工业用水,受益人口2亿多,是我国经济社会发展的重要基础设施;灌区良好的人工生态体系起到改善生态环境、涵养水源、净化空气、抑止水土流失、减轻风沙威胁等作用,部分大型灌区还承担其区域水资源调配的任务,是当地生态环境保护的重要依托。

2. 大型灌区信息化建设的必要性

1)是实现部党组新的制水思路的要求。

信息化是我国水利现代化的必然选择,也是水利现代化的必然选择。要解决新世纪水利面临的三大问题,就必须突破传统的治水思路,充分依靠科技进步,通过加强水利信息化建设,推进水利的现代化。灌区信息化是提高灌区的管理和服务水平和质量、降低成本的重要手段,是实现“总量控制”和“定额管理”两套指标体系的重要措施,是灌区今后建设和发展的必然方向。

2)是提高工程安全运行保证的关键措施

很多灌区本身就具有防汛任务,尤其山丘区灌区,傍山渠道多,集雨面积大,容易形成坡面径流,威胁渠道或建筑物安全。通过信息化建设,对水雨情实时监测,及时分析对比,提出防汛预案,最大程度确保工程安全运行和当地人民群众生命财产安全。

3)是提高科学管理水平重要途径

从灌区本身需求来看,目前普遍存在管理能力的建设与提高相对滞后的问题,灌区管理和行业管理大量资料信息仍以手工作业为主,各级行业主管部门难以及时准确全面了解灌区及行业发展状况及变化趋势,灌区管理目标无法量化。通过信息化建设可以大幅度提高管理水平,更加有效的管理工程,合理调配水资源,使效益最大化。此外,随着改革开放的不断深入,用水户对灌区的要求不断提高,通过信息化建设可提高灌区为用水户服务的质量和水平,为用水户适时、适量、安全供水。

4)是提高水的利用效率的重要途径

灌区传统配水方法无法实现实时适量调配,且难以有效利用历史资料进行分析,影响自身管理水平提高,水的利用率偏低。信息化建设最大优势就是大大增强信息的时效性和准确性,进行手工无法完成的大量信息后处理,制定出科学的灌溉、排洪调度方案,从而提高灌区的灌溉用水效率和效益。

5)是促进农村水利行业管理现代化的根本手段

过去农村水利建设主要靠发动群众,管理主要靠经验,靠拍脑门,数据不完整,而且时效性差,管理十分粗放。灌区信息化建设可以大大提高行业管理数据的全面性、准确性和适时性,为科学管理和决策提供可靠依据,促进行业管理现代化。

3. 灌区信息化发展的机遇

为解决灌区工程老化失修、配套不全等问题,国家自98年开始进行“全国大型灌区节水改造与续建配套项目”,投入专项国债资金,为灌区更新改造提供强有力的支持。在不断解决灌区骨干工程问题的同时,如何利用现代技术手段提高灌区灌溉用水效率和管理水平也逐步提上日程。灌区信息化建设面临着前所未有的机遇。

三、 大型灌区信息化的发展

1. 灌区信息化的发展历史

“大型灌区信息化”是在综合多年来灌区管理和技术手段发展的基础上,高度整合、提炼的全新概念。

首先,自上世纪70年代以来灌区就开始进行自动控制技术方面的研发应用。如:以湖南韶山、河南人民胜利渠等为代表的闸门自动控制系统,以及80年代后期以甘肃景电等为代表的泵站自动调度系统等。

其次,很多灌区也都在探索自动测报、自动计量等方面的工作。如:在建筑物量水的基础上安装自记式水位计、明渠流量计、遥测水位计等。

此外,大多灌区都曾建有自己的通讯系统。如:早期很多灌区都建过的专线电话、陕西泾惠渠的无线对讲集群,以及后来宁夏青铜峡的数字微波等。

以上研发应用工作在当时称作“灌区自动化技术”或“灌区通讯调度技术”,实际上就是早期灌区信息化的雏形,这些技术的应用均在当时对灌区的管理调度发挥了重要作用,有些系统直到现在还应用于生产管理中。

随着时间推移,由于受当时社会经济、技术条件制约,原本就标准偏低的所谓“灌区自动化”等技术也一直停留在研发试验阶段,而随着此类技术本身的高速发展,已建系统也逐步被淘汰或报废。就目前来看,灌区管理手段仍然较为粗放,因此而产生的水量供需矛盾并未缓解,弃水损失也日趋严重。

2. 大型灌区信息化的正式提出

2001年4月,必威体育app:汪恕诚部长视察甘肃景电灌区时,对景泰灌区泵站自动调度系统给予高度评价,并批示:“景泰经验很值得总结推广”。

同年5月,为落实部长批示,农水司与灌排中心联合在湖南韶山召开了“灌区用水管理信息化技术研讨会”, 正式提出“大型灌区信息化”的理念。农水司李仰斌副司长代表冯广志司长在会上做了重要发言。同年7月,翟浩辉副部长在农水司上报的会议材料上批示:“大型灌区管理信息化建设是实现部党组新的制水思路的要求,是提高工程安全运行保证程度的关键措施,是提高科学管理水平和水的利用效率的重要途径,是促进农村水利现代化的根本手段”。“将灌区信息化建设纳入大型灌区节水改造总体规划,加强领导,着力推进我国水利信息化建设”。

2002年7月,必威体育app:农村水利司下发《关于开展大型灌区信息化建设试点工作的通知》(农水灌[2002]09号)文件,正式启动了全国大型灌区信息化建设试点工作。

3. 大型灌区信息化试点工作的开展

2002年8月,部分基础条件较好的灌区按照农水司的要求,组织编制了信息化建设规划及3年实施方案,同年11月通过了由灌排中心组织的专家评估。

2002年11月,农水司根据评估意见以(农水灌[2002]15号)文件确定了河北石津等30个大型灌区为首批信息化建设试点单位,并在当年年度计划中开始安排实施信息化建设。

2003年8月,鉴于信息化是全新概念,无论是试点单位还是行业管理单位都无经验可循的实际情况,经过近一年试点建设工作的摸索后,在黑龙江召开了“全国大型灌区信息化试点工作汇报座谈会”。组织试点单位、大专院校和科研单位、相关企业等共同探讨了大型灌区信息化建设的指导思想与原则、建设目标、建设内容等问题。农水司李代鑫司长发表重要讲话,并做出了具体工作部署。

2006年3月,试点单位对3年以来的信息化建设工作进行了总结,看到了成效,也找到了问题,为下一步工作调整和部署提供了基础。

四、 大型灌区信息化建设的主要内容

大型灌区信息化的建设内容包括灌区自身的信息化建设和大型灌区行业管理信息化两部分内容。

1. 灌区信息化建设内容

灌区信息化概括起来就是测、控、传、软四个方面。实践中人们通常把信息系统形象的比喻成人的工作过程,“测控点”就象人的五官和手脚,将信息收集,并转化为系统能够接受的方式(即数字化),上传给信息中心,亦或接受上级指令,转化为物理控制方式来控制目标;“数据传输”就相当于神经网络,上传下达各种数据、指令;“软件系统”就好比是整个系统的大脑,执行“思考”的功能,收集管理决策所需要的所有数据,通过各类软件分析处理,产生决策结果,如:管理调配目标或用水计划等。

1) 监测系统建设内容

监测系统内容主要包括雨情、水情、闸位、工情、墒情、水质、气象和视频等方面的内容。这些内容根据灌区实际情况和所处地域又有很大不同。

雨情监测。在水库灌区和南方山区布点相对密集,而对于北方则可较疏,西北干旱地区则必要性不大。目前主要采取的技术包括翻斗式、容栅式雨量计等。

水情监测。水情包括水位和流量,是大型灌区信息化的基础数据之一。一般情况下根据灌区管理单位的管理细致程度布点,主要是闸前、闸后,各级交接断面,重要配水点,以及在田间与收费相关的计量等。目前水位测量采取的主要技术包括压力、浮子、超声波、声波、电容、磁滞伸缩等,流量监测除泵站管道输水部分有采用电磁流量计以外,基本都采用建筑物量水配合自动水位采集装置计算流量和用水量。

闸位监测。闸位监测一般情况是结合闸门控制统一考虑,但不排除一部分目前由于投资或技术等原因,无法实现控制而仅仅监测闸位的信息点。布点针对主要的分水、节制和泄洪闸。主要技术有编码式、模拟量和超声波等。

工情监测。主要是指水工建筑物和衬砌渠道的应力、裂缝、位移、变形、渗漏等方面的数据信息,目前除大坝外极少采用。

墒情监测。是土壤水分运动的情况,由于其“以点代面”的代表性差,成本较高而一直存在争议,目前大多为试验性质,很难融入灌区具体管理工作。技术主要包括电导率测量法、时域反射和中子测量法等。

水质测量。由于灌区供水任务逐步增多,水质测量越来越受到重视,尤其与人体健康关系密切的浊度、氯化物、重金属、溶氧等参数。布点一般为水库或供水出口。由于在线测量成本非常高,目前只有四川都江堰灌区投入实际生产。主要采取化学方法结合电子技术,根据测量参数不同具体技术也有所区别。

气象监测。主要是与灌溉相关的温、湿度、气压、风向、风速、降雨、蒸发、光照、地温等气象要素的监测。由于与气象部门的信息共享较难,部分灌区自建小型气象站,用以在线监测小范围内的气象状况,一般采用一体化自动气象站。

视频监测。可视化管理是当前较为流行的技术,足不出户看到各个管理节点的工况,例如闸门,重要建筑物等。由于视频传输对网络带宽要求较高,过多的测点势必造成网络投资激增,因此实际应用范围也较小。

以上的监测内容就基本构成了灌区数据采集的核心,其工作方式包括:在线监测——即固定测点,实时传输上报;自报监测——即固定测点,按照定时或规定变幅自动上报;自记监测——即固定测点,将测量数据当地保存,隔一段时间通过人工取回;便携循检——即动态测点,配备一定数量的便携式仪器定期循检,通过数据接口上报;人工监测——即在传统人工监测的基础上通过计算机将信息数字化以后上报。

监测系统是大型灌区信息化管理动态数据的主要来源,是硬件建设的基本内容,其监测的项目和精度都应结合灌区需要有所取舍,监测点的数量依据管理的细化程度和投资多少确定,监测的方式应根据技术的发展而不断发展,其建设是一个长期过程。

2) 控制系统建设内容

控制系统对于灌区来说控制目标一般只有闸门和泵站两个对象。

闸门的控制分有开度调节和无开度调节两种,主要针对分水、节制和泄洪闸。目前技术主要是针对传统螺杆、卷扬、液压启闭机的控制系统增加自动控制功能,除实现远控、遥控、集中控制之外,还能根据上下游水位实现过流量、闸位开高等闭环控制。具体来说:前者就是信息中心(一般为管理局)、信息分中心(一般为管理站)或闸控点(一般为管理所),无需到闸门所在现场就能直接进行启或闭的操作;后者则是指给出一段时间内指定的流量或闸位开高的目标值,由闸门控制系统现场自动调节。由于闸门一般位置偏远,能源供给、防尘防水、防盗防破坏的要求较高,近年来很多单位在这方面也做了很多研究,尤其是太阳能光伏供电技术已比较成熟。

泵站控制由于有很多工业自动控制技术可以借鉴或直接采用,一般跟随机电设备改造,节能改造等项目统一考虑,而多级泵站之间的协调调度才是提水灌区信息化的主要建设内容。近年来以甘肃景电灌区为代表的一系列泵站运行、监控、调度系统的建设已初见成效。

控制部分是实现配水、调度的具体动作,同样是大型灌区信息化硬件建设的基本内容,“控制点”数量确定取决于管理方式和投资规模。建设方式一般是先骨干,后分支,也有按控制区域,沿某一渠系(如某一支渠)自上而下成片建设的。

3) 网络建设内容

通讯网络是灌区信息化的载体,是数据、视频、语音传输的途径,目前主要使用自建网或公网,方式包括有线和无线,有线技术主要有光缆、电缆、电力线载波等,无线技术主要有微波、超短波、GPRS/CDMA等。一般分层次建设,管理局→管理站→管理所→信息点。由于灌区地域广阔,地形复杂,位置偏僻,往往用一种方式难以解决全部通讯问题,因此大多灌区采用混和组网的方式。近年来随着公网的快速发展,越来越多的专家建议和灌区的选择都倾向于公共网络,其优点主要体现在不用用户自己维护,稳定性、安全性有保障等,但是由于公网覆盖面积有限,而且使用费用仍然偏高,大部分灌区目前还是选择自建网或部分采用公网。

4) 软件建设内容

软件是灌区信息化能否发挥作用的关键所在。信息系统对提高管理水平的最主要作用一是代替部分手工作业,提高劳动生产率,二是通过计算机强大的计算能力分析数据,提供更精确的辅助决策支持。从近几年灌区信息化建设过程来看,大部分灌区重视硬件而忽略软件,使软件开发工作成为一个相对薄弱的环节。尤其是应用系统的开发,由于其技术含量高,专业性强,灌区之间差异大,从而造成通用平台开发周期长、难度大、投资高,目前尚无成熟产品。

我们一般把灌区信息化软件分为两大类:

A、专业业务软件

专业业务软件是以水管理为核心的软件系统。包括预测预报、水量综合调度、水流模拟仿真、测控操作等方面。工作流程就是通过预测预报软件提供来水和需水的数据作为决策依据,根据这些依据通过计划调度软件产生用水计划和防洪等预案,通过模拟仿真进一步调整完善预案,最后通过测控操作软件实现自动调度控制,避免人为干预。

预测预报软件主要包括来水与需水两方面。来水的情况直接关系到灌区可用水量和防洪安全,其核心是降雨径流预报。需水的情况则直接关系到调度方案制定和水量分配,其核心是灌溉预报,同时要综合考虑发电和城市工业供水的需水情况。

水量综合调度是专业业务专业软件的核心内容,包括水库调度、泵站调度、渠系水调度等,它根据预测预报软件提供的辅助决策依据,结合经验与实际情况制定灌溉、发电、供水的计划,生成防洪预案和调度预案。

模拟仿真则是通过计算机模拟水库出入库、泵站提水和渠系水流状态,验证预案是否合理,并给出调整参考。

测控软件是最终的执行部分,属底层平台,它为预测预报提供必须的数据,同时执行生成的计划预案。

B、综合业务管理软件

综合业务管理软件是以工程管理为核心的软件系统。除工程管理,如:工程现状、老化数据、运行工况、新建或改造状况等等以外,还包括:水电费征收、办公自动化(OA)、公用信息发布(网站等)、用水户协会管理、二级单位管理等内容。综合业务管理系统非常类似于企业ERP系统,这部分建设内容根据灌区管理需求的不同呈现出不同的侧重点,如山西夹马口的水费征收系统,石津、韶山灌区的工情管理系统等都很好的结合了灌区实际,取得了良好的效果。

2. 行业管理建设内容

在行业管理方面进行了“全国大型灌区节水改造项目管理信息系统”、“大型灌区基础数据库管理系统”、“全国大型灌区电子地图管理系统”以及必威体育app官网网站的开发建设。充分利用网络资源,建立技术支持平台、项目申报审批平台、项目管理平台等,使项目前期咨询、中期监督、后评价以及获取技术支持更加迅速、客观、高效。

五、 大型灌区信息化试点工作的进展情况

“大型灌区信息化建设试点”是“大型灌区续建配套与节水改造”的一部分,统一安排,统筹考虑。由必威体育app:农村水利司对项目实施指导和监督,组织协调参加项目有关单位及各省(区)水利厅(局)的合作,并组织项目研究成果的验收、评审和鉴定。具体管理工作委托灌排中心进行,由两家联合成立大型灌区信息化建设项目工作组,并在灌排中心设立由科研单位、大专院校和相关企业组成的专家组,负责项目的组织协调和技术指导工作。具体完成了以下方面的工作:

1. 评估及检查

2002年开始,组织各灌区根据自身情况,以“十五”为建设主体编写灌区信息化建设规划和3年实施方案,灌排中心组织专家集中评估,部分灌区赴现场评估,根据评估意见,农水司确定了河北石津等30个灌区为首批全国大型灌区信息化建设试点单位。4年来,坚持每年对试点灌区有所调整的年度实施方案进行评估,并组织专家现场检查、调研,跟踪项目进展情况。

2. 规范、标准及相关指导意见的研究制定

2003年开始组织“大型灌区基础数据库建设指导性技术标准(指南)”、“基于数据库建设指导性技术标准的标准SQL语言数据库结构生成工具”和“基于大型灌区基础数据库和行业管理数据库的维护系统通用软件平台”等工作。工作中根据自身认识的不断加深和技术的发展适时调整,于2005年对《全国大型灌区基础数据库建设指南》进行验收,根据专家们提出的建议进行修订,形成灌区数据库建设标准。并于同年2月制定出台大型灌区信息化建设“实施方案编制大纲”和“建设内容指导意见”

3. 召开工作会议

先后在湖南韶山、黑龙江牡丹江举行大型灌区信息化工作汇报座谈会,部署灌区信息化建设工作,督促地方落实灌区信息化建设资金,还通过召开现场会等形式指导试点灌区按照总体规划和实施方案稳步推进信息化建设。

4. 组织培训

自2003年开始先后在顺义基地、山西运城、四川都江堰、河北秦皇岛、云南昆明、陕西西安开办6期灌区信息化培训班,邀请专家讲课,相关企业介绍产品、技术,组织灌区经验交流,累计编撰教材60多万字,培训基层管理人员410多人次,取得了良好效果。

5. 通过宣传扩大影响力

通过网站、报刊、展会等渠道广泛宣传报道灌区信息化进展情况和交流信息化建设经验。必威体育app官网网、农村水利网、灌排中心主页都设有关于灌区信息化的栏目,为交流宣传建立了良好平台。多位部长、司长在各种场合的讲话中多次提及大型灌区信息化建设,并给于充分肯定。大型灌区信息化还分别于2003、2004连续2年在必威体育app:信息中心组织的公开投票评选中被评为“水利通信、信息化行业十件大事”之一。今年4月,还在北京的“水博览会”上进行了大型灌区成效专题展览,累计参观人数3000余人,发放宣传资料1600余份。

6. 大型灌区信息化试点建设成效

大型灌区信息化试点经过4年多的建设,取得初步成效。实施方案计划投资2.13亿元,其中:中央资金1.24亿元。三年实际投入的资金为1.4亿元。占计划投资的63.8%。试点灌区共建成自动水位监测点1059处,自动闸位监测点445处,自动流量监测点85处,自动雨量监测点171处,自动墒情监测点30处,自动水质监测点7处,自动视频监测点91处,自动闸门控制点344处,自动泵站控制点107处,中心局域网29处,分中心局域网76处,购买计算机1363台,10个灌区建立了自己独立域名的网站,初步开发完成应用软件137套,行业管理软件4套。在保障灌区运行安全、降低运行成本、节约灌溉用水、提高管理水平等各方面取得了明显效益。

1)保障安全运行

试点灌区3年共建设1059处水位信息监测点,实时掌握灌区水情变化,为灌区防洪减灾起到重要作用。例如:湖南大圳灌区2004年9月5日夜因暴雨引发山洪,山体滑坡造成渠道坍塌堵塞,根据水位警告信息自动关闭上游进水闸,避免了决堤的恶性事故发生。河南鸭河口灌区2005年8月29日晚灌区内突降暴雨,正值灌区抗旱高峰渠道满负荷运行,致使水位猛涨,值班人员通过微机上显示,及时采取防汛调度方案,避免一场灾害。

2)降低灌区运行成本

通过灌区自动监测和网络建设,缩短各单位之间空间时间的距离,信息共享,有效降低办公、通讯、交通等费用。例如:湖北东风渠灌区建设前重要的渠道控制点主汛期24小时人工巡测,手工计算,白纸记录,电话上报,项目建设后节约大量开支。新疆建设兵团十八团渠灌区各办公室之间全部联网,资源共享,并与兵团、师及用水单位直接相连,效率提高,费用降低。甘肃兴电灌区信息化系统投入后每座泵站年节约电量26.9万kWh,八座泵站共节约电量215.2万kWh,年节约电量769万kWh等等。

3)节约灌溉用水

通过信息化工程的实施,动态掌握水情,提高配水用水效率,最大程度减少配水环节的弃水损失。增加水费透明度,减少抑制暗箱操作和基层管理单位加价加码,有效降低亩次灌溉用水量。例如:广西龟石灌区信息化实施以来年节约灌溉用水4141万m3,补充贺州、钟山等地工业、生活用水,年供水量达1200万吨 。湖南双牌灌区信息化建设中,每年减少闸门的漏水损失约100万m3,避免盲目泄洪每年蓄水100万m3。减损与增蓄累计达240万m3。

另外信息化建设使灌区管理流程更加科学,减少人为因素干预,计量和核算的精准化,对提高水费征收率和培养农民自觉节水意识起到重要作用,给用水户协会推广提供了基础。例如:湖北漳河灌区信息化系统较好解决了水量调度不透明,中间环节多等状况。山西夹马口灌区水费系统投入使用后,售水实现“超市化”,促进用水户积极性,提高透明度,农民反映良好。

4)提高管理水平

水情的及时反应和配水的科学合理提高了用水保证率,用水户灌溉更为适时适量,受益更加均衡,收费更加公开透明,计量更加准确,减少了大量的水事纠纷。例如青铜峡灌区水情遥测系统的建设为适时科学灌溉提供决策依据,提高了用水保证率,确保灌区各受益单位均衡用水。江西赣抚平原灌区20万亩尾灌区农田供需矛盾突出时用水紧张,系统应用后,适时适量满足灌溉,年均减少40万kg产量损失。

第二方面灌区信息化的实施,使水量分配和调度更加精准细化,彻底杜绝管理漏洞造成的弃水,大幅度提高用水效率。例如:陕西泾惠渠灌区信息化系统实施后灌溉更准确、及时,灌溉利用率大大提高,年斗口新增灌溉引水量1.40×107m3,年均增产5%。 湖北危水灌区信息化系统建成后,实时监测灌区供水量,进行优化调度决策,缓解灌溉、防洪、发电、供水等的矛盾。

第三方面灌区点单位均建成了计算机局域网,为灌区人员的学习和应用新技术提供了环境,提升了使用新技术的理念。通过培训,极大地提高灌区人员技术水平。例如:泾惠渠灌区信息化建设过程中注重员工培训,人员素质大为提高。湖南双牌灌区组织业务培训,使员工迅速掌握信息化技能。

7. 行业管理信息化工作的开展情况

1) 网站开发与建设

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 中国农村水利网

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2) 行业管理信息系统开发

2004年开发成功“大型灌区基础数据库管理系统”,达到初步应用程度,2005年初根据计算机技术的发展改进开发工作平台,重新完善了大型灌区基础数据库管理系统。

2005年开发成功全国大型灌区节水改造项目管理信息系统(行业管理数据库)。402个大型灌区的基本情况,节水改造项目投资计划,各灌区的规划图片信息等都入库管理。使得运用高效的信息技术管理节水改造项目成为可能。

六、 灌排中心主抓的工作

灌排中心按照农水司要求,充分调动自身力量,尽全力协助农水司做好上述基础工作和行业管理信息化工作。除此之外,在引进、合作与开发等工作方面也投入了巨大精力,寻找有技术、有实力、有热情的企业作为合作伙伴,研发了一批实用的灌区信息化软硬件产品,指导建设了一批示范工程。

1. 中日合作(JIAC)项目灌区信息化示范

利用5年项目期在甘肃景电提水灌区建设泵站管理示范;在陕西泾惠渠自流灌区建设旱田田间水量监测及水费征收示范;在湖南双排水库灌区建设水田田间配水示范,并很好的总结了经验,编写了完整的文档资料。

2. 引进国外灌区水管理先进技术(948项目)

2003年邀请澳大利亚卡诺集团专家访华并达成意向性协议,2004年成功申请必威体育app:“948”项目引进“灌区水资源实时监控和优化配置专门技术”,组织水科院、河海大学等单位共同参与,消化吸收,并在江西赣抚平原灌区和甘肃洪水河灌区成功试用。

3. 全国大型灌区信息化建设GIS应用示范

2003年开始灌排中心与中科院计算技术研究所、中科院地理科学与资源研究所、河海大学等单位组成联合课题组,利用国家“863”项目成果(面向网络海量空间的大型GIS)组织开发面向大型灌区应用的网格GIS,包括灌区数据标准、规范与共享;空间数据库群和业务数据库集成管理;灌区服务体系和灌区应用示范等方面内容,初期拟在江西赣抚平原灌区、甘肃洪水河灌区及安徽淠史杭灌区开展示范。

4. 其他灌区管理信息系统开发应用示范

为了适应市场化机制,中心直属企业润华公司投资成立“润华信通科技有限公司”,除配合农水司开发行业管理的相关软件以外,还组织开发了大型灌区工情GIS系统,大型灌区基础数据库系统等一系列适应灌区实际的软件,在湖南韶山,河北石津等灌区应用并取得了较好效果。

5. 与企业合作开发适合灌区的信息化产品

充分发挥灌排中心了解行业特点这一最大优势,与大唐软件、湖南中灌信息技术有限公司合作开发的“灌区水管理测控新技术与新设备”,从实际出发,在原理上寻求突破,研制成功“声学驻波水位计”和启闭力达15吨的“太阳能遥控重载闸门成套设备”,今年3月通过国科司组织的部级鉴定,鉴定意见为:“利用声学驻波原理测量水位技术属于原创性成果,达到国际领先水平;太阳能供电遥控水工重载闸门技术属于综合集成创新,达到国际先进水平;该项目成果整体达到国际先进水平”。该项目已经列入科技部农业科技成果转化基金支持的推广项目。另外和西安沃泰科技合作开发完善的《灌区水费计收水务公开系统》等也在夹马口等灌区投入应用。

七、 大型灌区信息化建设目前存在的主要问题

1. 建设中的主要问题

1) 资金投入不足

29个灌区信息化试点建设,三年累积实际投入资金13589万元,占计划投资的63.8%,占规划总投资的13.8%; 其中:渠南、淠史杭、双牌、青年运河、青铜峡、泾惠渠灌区,三年实际投资金额不足计划投资金额的30%,

信息化作为一项综合性工程,由于资金投入不足,相关系统建设不配套,已建工程就很难发挥效益和作用。有的灌区建设了水情信息采集点和闸门控制点,受资金制约还没有开发业务应用软件,采集的数据也就无法应用;有的灌区仅用3-5万元建设一个简易软件,应付使用。

2) 认识理解不到位

当前,灌区信息化的发展刚刚起步,处于摸索和试点阶段,应本着“以需求为导向,经济实用的原则”,综合考虑灌区现有的人力、物力、财力情况,制定实用的建设任务。而个别灌区,对信息化建设的目的认识不够,存在着攀高求大、追求先进、不讲效益等问题。

3) 建设内容欠妥

由于投资不足和理解不到位,灌区在选择建设内容部分出现偏差,例如:淠史杭灌区总体规划中,没有考虑上游供水水源情况,只规划了渠道信息采集,难以形成用水管理方案。泾惠渠灌区仅建设8个信息采集点,但中心机房装修工程投资过多,不够经济实用。面子工程,形象工程仍然存在。

2. 管理中的主要问题

1) 缺乏标准规范

目前灌区信息化建设的相关标准规范还很不健全,基本沿用水文、通讯、水工的相关标准,对于数据格式统一,不同厂商设备的互连都带来一定难度,系统兼容性差。

2) 复合型人才匮乏

总体上讲,从事灌区信息化建设的专门技术人才,特别是复合型人才数量严重不足,懂计算机的不懂水利,懂水利的不懂计算机,技术结构不够合理。在灌区信息化建设中,有的灌区全部依靠企业来确定建设内容、选择设备、核算经费。而另一方面,很多公司又属纯技术公司,缺乏水利知识,不能提出满足灌区实际应用的需求分析,个别公司根据自己熟悉的知识,来设计信息化内容,开发出来的系统不符合灌区业务流程,实用性差。

3) 行业管理本身信息化程度低

大型灌区信息化建设是从上至下管理理念的全方位变革,在灌区管理单位积极推进信息化建设的同时,作为整个农村水利信息化的重要组成部分,大型灌区行业管理的信息化程度也应该同步发展。目前由于刚刚起步,只是在灌区节水改造管理方面进行了部分研究和开发工作,随着灌区信息化工作进一步深入,行业管理的信息化脚步也要加快。

3. 技术上的主要问题

1) 测量方面

目前的灌区测量技术主要是水文和工业上成熟技术直接移植,主要存在环境适应性和成本问题,灌区的环境对电子设备来说相对恶劣,而且点多面广,因此对产品的稳定性和成本就及其敏感,反而对精度的要求倒不是很高。另外明渠测流仍然没有太好的办法。

2) 控制方面

灌区控制对象只有泵站和闸门。对于泵站,尤其多级泵站,水泵自身调节应用极少,靠起闭台数无法精确匹配流量。闸门实现遥控不少,流量控制仍然不多,动态配水只是实验阶段。

3) 网络方面

目前灌区网络建设存在的问题较多,专网与公网的问题,带宽与成本的问题,功率和耗电的问题等等。例如:有的灌区自建光缆,甚至将光缆铺到每个闸门,理由是目前光缆本身的成本已经很低,但实际上光缆铺设的施工成本、维护成本,尤其是光端设备的成本依然很高,而除了视频以外,灌区大部分的测控传输的数据量是很小的,光缆大部分带宽资源浪费。

八、 今后的主要工作方向

大型灌区信息化试点建设今后要重点抓好以下几项工作:

一是尽快研究制定大型灌区信息化有关技术标准和有关政策,从而指导大型灌区信息化建设中的信息源建设,并以此为基础,逐步实现我国灌区间的信息共享,同时加强信息化法制建设和综合管理。

二是要调动各方面的积极性,多渠道筹集资金,保证项目建设。

三是抓好试点项目的建设和运行管理,通过坚持规划和重大设计方案的专家论证评审制度,严格执行项目的立项审批程序,对项目建设实行公开招标,加强项目资金管理等措施,探索和建立一套行之有效的科学的信息化建设管理制度。

四是抓紧组织科研院校的力量,与有技术实力的企业合作,联合攻关,加强适用于灌区的软、硬件新技术、新产品,避免低水平重复开发,提高大型灌区信息化建设资金的使用效率。

五是针对大型灌区信息化人才严重缺乏的状况,制定优惠政策和良好的用人机制,加强灌区技术人员的引进和培训工作,为推进大型灌区信息化建设奠定坚实的基础。

六是继续加强行业信息化管理力度,充分利用网络资源,建立技术支持平台、项目申报审批平台、项目管理平台等,使项目前期咨询、中期监督、后评价以及获取技术支持更加迅速、客观、高效。

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