基于物联网、云计算、大数据的智慧灌区综合管理平台采用“云平台 + 大数据 + 微应用”的整体解决方案思路,以“一库、一图、一平台”为建设目标,实现对灌区水利资源、数据、服务、应用的管理及调度,提升灌区智能化监测与管理水平。平台通过信息采集和监控系统,准确、及时、直观地掌握灌区运行状况,实现灌区精细化管理;通过业务系统建设,解决灌区工作人员在信息采集、量测水管理、水费计收等方面的问题,提高灌区管理效率;通过用水管理决策支持系统,实现水资源的优化配置、高效利用。智慧灌区综合管理涉及灌区水文气象、水情水调、控制调节和输水建筑物安全等多方面内容。智慧灌区综合管理平台的目标是通过建立统一的通信网络平台、统一的综合数据库平台、统一的应用平台、以高度集成的自动化、智能化、信息化和网络化的方式,及时准确地获取灌区天气、水情、雨情、工情、泵站、水位、水量、闸门运行信息以及现场视频信息,实现信息资源的共享,决策支持及时,为保证引水、供水工程提供技术支撑,为工程管理单位、政府及主管部门的现代化管理提供辅助决策。
智慧灌区综合管理平台作为一个综合系统,涉及到水利科学、农业科学、计算机科学、管理科学、自动化技术、社会经济等多学科,整个系统以信息化为核心、自动化为基础、规范化为保障,智能化为方向,集成优化为目标。运用信息技术、网络与通讯技术、现代管理技术,建立信息采集、处理、决策于一体的灌区信息集成体系。整个系统建设包括以下几个方面:业务应用层、资源与服务层、通信网络层、物联网监控层。
1.物联网监控层
物联网监控层主要实现灌区与用水管理有关信息的监测与采集,直观反映灌区水质、水位、流量、闸门优化调度与控制、气象、墒情、智能灌溉、视频监控等监测要素的状况,同时为智慧灌区综合管理平台业务提供数据源,供决策分析使用。灌区信息化物联网监控是灌区用水管理信息化的基础工作。
2.通信网络层
通信网络层是智慧灌区综合管理凭条中物联网监控层与中心平台进行数据交换的桥梁。根据灌区偏远、分布广、用水节点散乱等特点,网络架构采用无线传输和光纤传输相结合的方式,支持卫星、GSM/GPRS、4G、lora、NB-Lot、Zigbee、internet等多种组网方式。
3.应用层
3.1灌区“一张图”
灌区“一张图”是通过3S技术(遥感技术-RS、地理信息系统-GIS和全球定位系统-GPS)对灌区用水管理空间信息进行识别,从而得到灌区用水管理空间信息的航空航天遥感图、电子地图以及专题地图、灌区地形图、灌区工程设施分布图、灌区管理机构分布图、灌区土地利用分布图、灌区河系分布图和灌区渠系分布图等,包含:渠道、河流、湖泊、水库、灌区、水功能区、监测断面、水域岸线、涉河建筑、现场照片、视频资料等灌区基础信息。
3.2 流量计算
利用流量率定成果,逐步完善形成每个闸孔的开度,闸前、闸后水位同流量及修正系数的关系模型。使得我们不论是正向进行流量计算,还是通过流量反向进行开度推算都愈发准确。
3.3 水资源管理
水资源管理贯穿整个输配水环节,通过在水源地、输配水渠系、末端用水等环节布设水质、水位、流量、AI视觉水环境监测等监测设施设备,实时监测及展示渠系各关键断面水情数据,监测用水效率及渠道水利用率,为渠道输水模型建立和调度配水提供坚实数据支撑。
3.4输配水管理
输配水管理通过在灌区建立“量-测-控”体系,在可行的灌溉制度下,根据全渠道各分水节点的分水需求,利用水动力模型形成闸门开度及水位过程线数据,一体化闸门根据模型计算成果实现联动,保障农田灌溉水有效利用系数提高到0.55以上。
3.5农业水价综合改革管理
长期以来灌区供水主管单位对用水协会、用水单位、用水农户没有有效管理措施和方案,导致用水情况不明确,用水管理混乱的局面。为缓解水资源利用矛盾,落实国家“三条红线”控制目标,强化水资源管理,推动社会经济可持续发展,促进水资源开发利用,实现农业现代化发展,营造良好的水价环境,促进水利行业健康发展,建立灌区水价综合改革管理系统具有较强的现实意义。
3.6 灌溉管理
通过整合水肥一体化、田间系统自动化,构建灌区田间协同的智慧化体系;构建集大数据处理、云计算分析、专家决策为一体的干旱区绿洲灌溉农业智能灌排工程技术体系;供水到户,合理定价,建立用水户自主管理与专业化服务相结合的管理模式;明晰水权,总量控制、限额用水,加强需水用水定额管理,实现田间系统的智慧化协同。
3.7 水情分析
水情统计模块,对水库的水位/库容,各闸门/闸控的水情数据进行统计分析。统计主要指标有年度计划水量/实际水量/调水计划流量/实际流量/闸前水位/闸后水位/闸门开度。
3.8 视频监控
根据站点进行分组,区域进行细分,支持自定义分组名称及层级,同时支持监控点分组管理。
视频控件具有良好的兼容性,兼容常见的视频设备,在常见的浏览器版本中均可正常使用。
3.9 工程巡检
表格,图标,GIS地图三合为一,关注点一览无遗,考核巡检人员更有效,实时显示巡检人员发现的问题(问题类别,问题描述,问题图片等),实时显示批示状态、处理结果,处理流程。