灌區(qū)水管理信息化建設(shè)若干問(wèn)題思考

1、PAGE PAGE 9灌區(qū)水管理信息化建設(shè)若干問(wèn)題思考中國(guó)灌溉排水發(fā)展中心 謝崇寶摘要幾年來(lái)的實(shí)踐表明，灌區(qū)信息化促進(jìn)了灌區(qū)管理現(xiàn)代化，提高了灌區(qū)供水服務(wù)的安全性、公平性、可靠性和靈活性。本文從技術(shù)層面對(duì)灌區(qū)信息化建設(shè)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了梳理，以期能夠?qū)鄥^(qū)信息化建設(shè)從技術(shù)層面有一個(gè)比較清晰的認(rèn)識(shí)。現(xiàn)狀及前景信息化是充分利用信息技術(shù)，開(kāi)發(fā)利用信息資源，促進(jìn)信息交流和知識(shí)共享，提高經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)質(zhì)量，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展轉(zhuǎn)型的歷史進(jìn)程。大力推進(jìn)信息化，是覆蓋我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)全局的戰(zhàn)略舉措，是貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、全面建設(shè)小康社會(huì)、構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)和建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的迫切需要和必然選擇。水利部領(lǐng)導(dǎo)十分重視水利信息化

2、工作，汪恕誠(chéng)部長(zhǎng)提出“用水利信息化促進(jìn)水利現(xiàn)代化”。水利部制定了全國(guó)水利信息化規(guī)劃，提出了要加快水利信息化發(fā)展，同時(shí)要求水利各單位都要加快行業(yè)系統(tǒng)信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)信息共享和提高管理水平。為了貫徹落實(shí)水利部黨組關(guān)于水利信息化建設(shè)的工作部署，推動(dòng)灌區(qū)信息化建設(shè)的發(fā)展，水利部農(nóng)村水利司從2002年開(kāi)始，結(jié)合大型灌區(qū)續(xù)建配套節(jié)水改造項(xiàng)目和中日合作大型灌區(qū)節(jié)水改造示范項(xiàng)目的實(shí)施，正式啟動(dòng)了全國(guó)大型灌區(qū)信息化建設(shè)試點(diǎn)工作。幾年來(lái)，各試點(diǎn)灌區(qū)結(jié)合自身特點(diǎn)與實(shí)際需求，真抓實(shí)干，取得了一定成效，為進(jìn)一步開(kāi)展灌區(qū)水管理信息化工作打下了良好的基礎(chǔ)。在實(shí)際工作中，無(wú)論是行業(yè)主管部門(mén)和技術(shù)支持單位，還是灌區(qū)管理機(jī)構(gòu)，對(duì)

3、灌區(qū)信息化建設(shè)都表現(xiàn)出極高的熱情和熱烈的企盼，都認(rèn)為灌區(qū)信息化建設(shè)能夠更好地促進(jìn)灌區(qū)供水服務(wù)水平的提高，能夠顯著改善供水服務(wù)的安全性、公平性、可靠性和靈活性，能夠更好地為農(nóng)村和農(nóng)民服務(wù)，而且通過(guò)幾年的信息化建設(shè)，不少專家學(xué)者對(duì)一些早期建設(shè)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了深入的思考，對(duì)灌區(qū)信息化建設(shè)也有了更進(jìn)一步清晰的認(rèn)識(shí)。主要建設(shè)內(nèi)容在我國(guó)農(nóng)業(yè)用水總量短缺，增量有限，缺水不斷加劇的情況下，我國(guó)灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)是大力發(fā)展節(jié)水技術(shù)，提高現(xiàn)有農(nóng)業(yè)水資源的利用效率，提高單位灌溉面積上的產(chǎn)出。近年來(lái)，隨著大型灌區(qū)續(xù)建配套及節(jié)水改造等項(xiàng)目的實(shí)施，各大灌區(qū)的用水管理水平得到了進(jìn)一步提高，但是與灌區(qū)現(xiàn)代化管理水平的要求相

4、比依然有較大差距。要實(shí)現(xiàn)灌區(qū)管理現(xiàn)代化，提高灌溉用水管理水平，灌區(qū)水量監(jiān)測(cè)是基礎(chǔ)性工作，其中雨量監(jiān)測(cè)、水位測(cè)量和閘門(mén)開(kāi)度測(cè)量等是最主要的監(jiān)測(cè)要素，在灌區(qū)用水管理乃至在整個(gè)灌區(qū)信息化建設(shè)中都占有十分重要的地位。圖1給出了灌區(qū)用水管理所涉及的五個(gè)方面，即灌區(qū)計(jì)算機(jī)識(shí)別技術(shù)、灌區(qū)水情信息監(jiān)測(cè)技術(shù)、灌區(qū)建筑物控制技術(shù)、灌區(qū)信息傳輸技術(shù)和灌區(qū)綜合決策支持調(diào)度系統(tǒng)。圍繞灌區(qū)水管理所涉及的五大方面，灌區(qū)水管理信息化建設(shè)內(nèi)容主要應(yīng)包括對(duì)應(yīng)的五大任務(wù)：（1）灌區(qū)識(shí)別：灌區(qū)的計(jì)算機(jī)識(shí)別技術(shù)包括多種方法，如編碼法、自定義續(xù)接搭建法、可視化創(chuàng)建法、電子地圖和地理信息系統(tǒng)等。在灌區(qū)水管理中涉及到眾多水工建筑物都具有自然

5、地理坐標(biāo)，而且與灌溉有關(guān)的水文水情信息、氣象信息和農(nóng)作物分布信息都具有空間屬性。傳統(tǒng)的以表格數(shù)據(jù)為特征的管理系統(tǒng)或者現(xiàn)代的以GIS為平臺(tái)的管理系統(tǒng)對(duì)這些信息都給予了不同程度的表達(dá)，無(wú)論采用何種方式，都應(yīng)以滿足現(xiàn)實(shí)需要為原則，不能千篇一律，過(guò)于追求動(dòng)態(tài)效果和可視化效果；（2）信息監(jiān)測(cè)：信息監(jiān)測(cè)和采集系統(tǒng)主要完成水情、工情、墑情、旱情、災(zāi)情、水文地質(zhì)、土地、種植、氣象等信息采集和報(bào)送，為灌區(qū)的水資源合理配置和監(jiān)控調(diào)度，提供準(zhǔn)確及時(shí)、可靠的基礎(chǔ)信息服務(wù)。根據(jù)灌區(qū)具體情況可分自動(dòng)及手動(dòng)兩種方式。有條件的監(jiān)測(cè)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)遙測(cè)和遙控或?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水情信息。甚至可以對(duì)主要閘門(mén)、泵站、量水設(shè)施等工程的運(yùn)行狀況進(jìn)行可視

6、化監(jiān)測(cè)；（3）信息傳輸：可靠的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是保證灌區(qū)水管理信息化高效運(yùn)行的重要條件。建立灌區(qū)信息中心監(jiān)控站采集點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，及時(shí)傳輸雨情、水情、工情、農(nóng)情、災(zāi)情等信息，主要建筑物動(dòng)態(tài)監(jiān)控信息，以及工程調(diào)度運(yùn)行數(shù)據(jù)、語(yǔ)言、視頻信息。同時(shí)應(yīng)建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為各類信息采集、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用、用水優(yōu)化調(diào)度、運(yùn)行監(jiān)控管理等應(yīng)用提供服務(wù)平臺(tái)；（4）建筑物控制：為實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置，特別是在渠系配水過(guò)程中，需要對(duì)部分控制建筑物如配水閘、節(jié)制閘、泄洪閘、泵站等進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度，因此在水管理信息化建設(shè)中需要設(shè)置控制功能；（5）調(diào)度決策系統(tǒng)：為實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水資源的高效利用和優(yōu)化配置，需要建立水管理專業(yè)軟件系統(tǒng)

7、如來(lái)水預(yù)報(bào)模型、需水預(yù)報(bào)模型、水量?jī)?yōu)化調(diào)配模型等，同時(shí)還應(yīng)建立一般水務(wù)管理軟件系統(tǒng)如水費(fèi)管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、技術(shù)檔案管理等。這兩類軟件系統(tǒng)在相關(guān)數(shù)據(jù)信息的支持下，為灌區(qū)管理者提供決策依據(jù)和決策方案。圖1灌區(qū)水管理信息化主要內(nèi)容概化圖對(duì)有關(guān)問(wèn)題的思考建設(shè)目標(biāo)問(wèn)題。任何一個(gè)項(xiàng)目都不能離開(kāi)目標(biāo)，對(duì)灌區(qū)信息化建設(shè)而言，其目標(biāo)既不能太宏觀，太模糊，脫離現(xiàn)階段發(fā)展水平以致無(wú)法考核，也不能太短視，將灌區(qū)信息化建設(shè)庸俗化，人為夸大信息化建設(shè)的程度。建設(shè)目標(biāo)不僅應(yīng)具備可操作性，而且應(yīng)具備可考核性，同時(shí)應(yīng)積極引導(dǎo)和調(diào)動(dòng)灌區(qū)參與信息化建設(shè)的積極性和創(chuàng)造性?，F(xiàn)階段可以明確提出以提高灌區(qū)供水服務(wù)的安全性、公平性、可靠性

8、和靈活性為目標(biāo)，并盡可能給出一些定量化的考核指標(biāo)，確保通過(guò)灌區(qū)信息化建設(shè)，能夠提高水資源的使用效率和效益。建設(shè)原則問(wèn)題。灌區(qū)信息化建設(shè)目標(biāo)非常明確，面面俱到的建設(shè)原則在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)施難度較大。在試點(diǎn)階段應(yīng)特別突出“先進(jìn)實(shí)用”的原則。所謂先進(jìn)應(yīng)包括三層含義，其一是理念上不能落后，要與新時(shí)期水利建設(shè)思路和灌區(qū)管理現(xiàn)代化相適應(yīng)；其二是技術(shù)上不能落后，應(yīng)采用成熟的和有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)；其三是設(shè)備上不能落后，不能采用淘汰的或與數(shù)字化大趨勢(shì)相違背的設(shè)備。所謂實(shí)用也應(yīng)包括三層含義，其一是灌區(qū)管理單位和灌區(qū)管理實(shí)踐所切實(shí)需要的；其二是能夠?qū)嶋H操作應(yīng)用的，不能是項(xiàng)目完工之日即系統(tǒng)停止運(yùn)行之時(shí)；其三是應(yīng)有一定的使用

9、頻率，或者至少可以預(yù)期在一定條件下一定會(huì)發(fā)揮作用。主要為演示而開(kāi)發(fā)的展示系統(tǒng)不在本處所述“實(shí)用”之列。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。所謂標(biāo)準(zhǔn)是為在一定的范圍內(nèi)獲得最佳秩序，對(duì)活動(dòng)或其結(jié)果規(guī)定共同的和重復(fù)使用的規(guī)則、導(dǎo)則或特性的文件。該文件經(jīng)協(xié)商一致制定并經(jīng)一個(gè)公認(rèn)機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以科學(xué)、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的綜合成果為基礎(chǔ)，以促進(jìn)最佳社會(huì)效益為目的。因此，在灌區(qū)信息化試點(diǎn)建設(shè)初期不宜制定新的標(biāo)準(zhǔn)，或強(qiáng)力推進(jìn)某一產(chǎn)品，應(yīng)鼓勵(lì)各項(xiàng)目承擔(dān)單位和建設(shè)單位在國(guó)家或行業(yè)已有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，充分調(diào)查灌區(qū)水管理實(shí)際需求，勇于探索，開(kāi)發(fā)完善各自的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)作為項(xiàng)目管理單位應(yīng)立項(xiàng)開(kāi)展研究，通過(guò)試點(diǎn)或擴(kuò)大試點(diǎn)，博采眾長(zhǎng)，完成并完善相

10、關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定。建設(shè)條件問(wèn)題。灌區(qū)信息化建設(shè)有別于其他項(xiàng)目的信息化建設(shè)，它不僅僅是信息共享問(wèn)題，更大的困難在于信息的收集、傳輸和決策過(guò)程。由于它是在一個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大背景下來(lái)實(shí)施，渠系的輸配水條件不可避免地會(huì)對(duì)灌區(qū)信息化建設(shè)造成影響，但是這種影響并不是決定性的，特別是隨著大型灌區(qū)續(xù)建配套節(jié)水改造項(xiàng)目的進(jìn)展，應(yīng)該說(shuō)我國(guó)大部分大型灌區(qū)已基本具備實(shí)施信息化建設(shè)的條件。信息化建設(shè)不是土建項(xiàng)目建設(shè)，必要的工程建設(shè)和改造是必須的，但它更強(qiáng)調(diào)管理理念的更新和管理手段的進(jìn)步以及機(jī)制體制的建立，以實(shí)現(xiàn)更好的和更有效的供水服務(wù)為目的。軟硬件配套問(wèn)題。信息化建設(shè)總體上可分為軟件建設(shè)和硬件建設(shè)，二者應(yīng)同步進(jìn)行，相得益彰。在

11、實(shí)際操作中，由于認(rèn)識(shí)水平的差異，灌區(qū)信息化建設(shè)中還較普遍存在著重視一方面而忽視另一方面的問(wèn)題。部分灌區(qū)重視硬件投入，淡化軟件開(kāi)發(fā)，而部分灌區(qū)又過(guò)于關(guān)注軟件的宣傳展示功能，忽略灌區(qū)水管理實(shí)時(shí)信息的更新。在軟件的開(kāi)發(fā)方面，由于種種原因，一般事務(wù)性軟件和展示性軟件更易得到人們的青睞，有意無(wú)意忽略和忽視極具生產(chǎn)實(shí)用價(jià)值的灌區(qū)水管理專業(yè)軟件的開(kāi)發(fā)，特別是基于灌區(qū)水量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所提供的實(shí)時(shí)信息而開(kāi)展的優(yōu)化調(diào)度決策軟件的開(kāi)發(fā)更少。導(dǎo)致的直接后果軟硬件相互脫離，無(wú)法發(fā)揮灌區(qū)信息化建設(shè)的整體效益，因而也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)通過(guò)灌區(qū)信息化提高灌區(qū)供水服務(wù)水平的目的。水量測(cè)控問(wèn)題：水量監(jiān)測(cè)是灌區(qū)水管理信息化的基礎(chǔ)，更是落實(shí)節(jié)水

12、型社會(huì)建設(shè)“總量控制”和“定額管理”兩套指標(biāo)體系重要的技術(shù)支撐，缺乏及時(shí)更新的水量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的信息化系統(tǒng)將成為無(wú)本之源，在生產(chǎn)實(shí)踐中也不可能有多大的實(shí)用價(jià)值。因此，在整個(gè)灌區(qū)水管理信息化建設(shè)中必須高度重視水量的計(jì)量工作。就水量監(jiān)測(cè)而言，根據(jù)部分灌區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，雨量、渠道水位、閘門(mén)開(kāi)度和管道流量的監(jiān)測(cè)應(yīng)占主導(dǎo)地位。閘門(mén)控制是有效實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置的重要手段。在整個(gè)灌區(qū)信息化建設(shè)的過(guò)程中，水量測(cè)控應(yīng)占有十分重要的地位，缺乏水量測(cè)控?cái)?shù)據(jù)的信息化系統(tǒng)是令人難以想象的。就測(cè)量和控制比較而言，水量監(jiān)測(cè)應(yīng)占主要地位同時(shí)灌區(qū)信息化也并不排斥人工觀測(cè)水量；就水量監(jiān)測(cè)而言，灌區(qū)水雨情監(jiān)測(cè)應(yīng)予以充分重視。信息傳輸問(wèn)題。信

13、息傳輸是實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水管理現(xiàn)代化的重要保障。灌區(qū)信息化主要是建設(shè)以雨情、水情等為內(nèi)容的信息采集傳輸系統(tǒng)，它通過(guò)傳感元件將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，利用短波、有線、無(wú)線、衛(wèi)星通信等技術(shù)將采集的信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中心，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、在線、實(shí)時(shí)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)的目標(biāo)，提高水利信息監(jiān)測(cè)的時(shí)效性，以期對(duì)防汛搶險(xiǎn)、抗旱救災(zāi)、水利調(diào)度、確保水庫(kù)安全運(yùn)行起到重要作用。水量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸基本是隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)步的，從早期的有線電纜、短波、微波開(kāi)始，逐步發(fā)展到自建通訊網(wǎng)、公共電話網(wǎng)、無(wú)線移動(dòng)通訊網(wǎng)，直至采用衛(wèi)星通訊。但無(wú)論采用何種通訊方式，必須首先完成需求分析，即對(duì)信息傳輸?shù)牧髁?、頻率、可靠性、安全性等進(jìn)行定量化論證，在選擇

14、通訊方式的過(guò)程中，應(yīng)充分考慮發(fā)展需求、建設(shè)成本、運(yùn)行價(jià)格、維護(hù)升級(jí)等因素綜合確定，不能想當(dāng)然確定通訊方式，原則上應(yīng)優(yōu)先選擇公共通訊方式或以公共通訊方式為主，局部集成其他自建通訊方式。信息傳輸制約著數(shù)據(jù)更新頻率，沒(méi)有數(shù)據(jù)更新則是死水一潭，單純的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，不是灌區(qū)用水管理信息化，二者不能混為一談。管理分級(jí)問(wèn)題。灌區(qū)水管理信息化系統(tǒng)并不是要完全取代現(xiàn)有的人工管理體制，而是提高管理水平和灌區(qū)供水服務(wù)水平。因此，灌區(qū)信息化管理應(yīng)該是在充分調(diào)研現(xiàn)有管理體制的基礎(chǔ)上，從有利于提高灌區(qū)供水服務(wù)的安全性、公平性、可靠性和靈活性水平出發(fā)，梳理管理脈絡(luò)，建立分工明細(xì)、權(quán)責(zé)明確、運(yùn)轉(zhuǎn)高效的管理體制和運(yùn)行機(jī)制。就一

15、般灌區(qū)而言，大致可分為管理局或處中心級(jí)、水管所或站分中心級(jí)和監(jiān)測(cè)信息點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)。但無(wú)論如何分級(jí)都應(yīng)該以反映灌區(qū)實(shí)際管理需求和高效運(yùn)行為原則。因?yàn)楦鲗雨P(guān)心的問(wèn)題不同，深度不同、形式不同、范圍不同，因此不要試圖全灌區(qū)數(shù)據(jù)事無(wú)巨細(xì)集于一體，否則看似偉大，實(shí)則無(wú)用，而且在實(shí)踐中輕易也無(wú)實(shí)現(xiàn)之可能。因此，管理分級(jí)必須事先完成管理需求分析，對(duì)灌區(qū)任一被管理對(duì)象，要能夠明確回答該對(duì)象有何功能、為誰(shuí)服務(wù)、存在問(wèn)題、誰(shuí)來(lái)管理、運(yùn)行成本等，只有在明確界定這些問(wèn)題的基礎(chǔ)上，才能真正建立一個(gè)高效的管理體系。展示平臺(tái)問(wèn)題。灌區(qū)管理中涉及到眾多水工建筑物都具有自然地理坐標(biāo)，而且與灌溉有關(guān)的水文水情信息、氣象信息和農(nóng)作物分布

16、信息都具有空間屬性。傳統(tǒng)的以表格數(shù)據(jù)為特征的管理系統(tǒng)難以直觀表達(dá)這些具有空間屬性的數(shù)據(jù)，而地理信息系統(tǒng)（GIS）以數(shù)字電子地圖和空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，可以方便地把各種屬性數(shù)據(jù)疊加到電子地圖上，從而很好地適應(yīng)了管理空間相關(guān)數(shù)據(jù)的需要。通過(guò)建立灌區(qū)GIS，可以把灌區(qū)的基本狀況和各種灌溉業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)整合到電子地圖上，通過(guò)基于地圖的查詢，可及時(shí)、準(zhǔn)確、直觀地把握灌區(qū)業(yè)務(wù)現(xiàn)狀。但是否采用GIS或簡(jiǎn)單電子地圖必須要經(jīng)過(guò)灌區(qū)需求分析得來(lái)，對(duì)一般灌區(qū)而言，簡(jiǎn)單圖表或以灌區(qū)地圖為背景的展示方法至少在現(xiàn)階段可以滿足灌區(qū)水管理的現(xiàn)實(shí)需求，沒(méi)有數(shù)據(jù)更新的展示平臺(tái)也不是灌區(qū)水管理信息化。專業(yè)軟件與管理軟件問(wèn)題。先進(jìn)實(shí)用的軟件系統(tǒng)是灌區(qū)水管理信息化的靈魂，無(wú)論是信息采集還是閘門(mén)控制，抑或水量配置，從灌區(qū)的計(jì)算機(jī)識(shí)別到數(shù)據(jù)庫(kù)的管理維護(hù)到專業(yè)知識(shí)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)都離不開(kāi)軟件的支撐。就灌區(qū)水管理而言，專業(yè)軟件的開(kāi)發(fā)顯得更為重要，它主要包括降雨徑流預(yù)報(bào)、灌溉用水預(yù)報(bào)和水資源優(yōu)化配置與決策等，由于這些軟件開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的復(fù)雜性，到目前為止仍鮮見(jiàn)通用的軟件系統(tǒng)，實(shí)踐中一般是根據(jù)具體灌區(qū)和特定背景進(jìn)行開(kāi)發(fā)，或者僅僅根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將一些人工簡(jiǎn)化的算法計(jì)算機(jī)化，這些做法導(dǎo)致灌區(qū)信息化系統(tǒng)墮落成為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，花費(fèi)巨大人力物力陶醉于一般數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件的開(kāi)發(fā)和顯示系