第四章-灌區(qū)數字化管理1

第四章灌區(qū)數字化管理節(jié)約用水從我做起依法管水/科學用水/自覺節(jié)水各位同學，大家好，歡迎大家來到灌區(qū)管理與調度課堂，下面我們一起來學習第四章第一節(jié)，概述節(jié)約用水從我做起依法管水/科學用水/自覺節(jié)水灌區(qū)數字化管理當前，我國信息化進入加快數字化發(fā)展、建設數字中國的新階段。加快數字化發(fā)展、建設數字中國，是順應新發(fā)展階段形勢變化、搶抓信息革命機遇、構筑國家競爭新優(yōu)勢、加快建成社會主義現(xiàn)代化強國的內在要求，是貫徹新發(fā)展理念、推動高質量發(fā)展的戰(zhàn)略舉措，是推動構建新發(fā)展格局、建設現(xiàn)代化經濟體系的必由之路，是培育新發(fā)展動能，激發(fā)新發(fā)展活力，彌合數字鴻溝，加快推進國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化，促進人的全面發(fā)展和社會全面進步的必然選擇。依法管水/科學用水/自覺節(jié)水灌區(qū)數字化管理節(jié)約用水從我做起灌區(qū)數字化管理

依法管水/科學用水/自覺節(jié)水

根據《“十四五”國家信息化規(guī)劃》到2025年，數字中國建設取得決定性進展，信息化發(fā)展水平大幅躍升，數字基礎設施全面夯實，數字技術創(chuàng)新能力顯著增強，數據要素價值充分發(fā)揮，數字經濟節(jié)約用水從我做起高質量發(fā)展，數字治理效能整體提升。由于水利數字化是國家數字化的重要生成部分，而灌區(qū)數字化是水利數字化的重要基礎。所以灌區(qū)數字化的管理工作也要進入快車道。依法管水/科學用水/自覺節(jié)水灌區(qū)數字化管理節(jié)約用水從我做起一、信息與信息化1.信息在日常生活中，信息可以理解為“音信，消息”：在科學研究中，人們從不同的角度出發(fā)，對信息給出了各種各樣的定義：信息是使人們促進知識更新和認識事物的客觀存在。一、信息與信息化

信息是維系事物內部結構和外部聯(lián)系，感知、表達并反映其屬性和差異的狀態(tài)和方式。信息是指應用文字、數據或信號等形式通過一定的傳遞和處理，來表現(xiàn)各種相互聯(lián)系的客觀事物在運動變化中所具有特征性內容的總稱。一、信息與信息化信息是減少不確定性的一種客觀存在和能動過程。這些定義都從不同的側面反映了信息的某些特性（如客觀性、主觀性、抽象性、整體性、時效性、層次性和不完全性等），而且隨著時間的推移，時代將賦予信息新的含義，它是一個動態(tài)的概念。

一、信息與信息化現(xiàn)代“信息”的概念，已經與半導體技術、微電子技術、計算機技術、通訊技術、網絡技術、多媒體技術、信息服務業(yè)、信息產業(yè)、信息經濟、信息化社會、信息管理和信息論等含義緊密地聯(lián)系在一起。因此，我們在信息的處理過程中，要能在信息不完全的情況下，以各種可能的方法，力圖降低其不確定性,提供比較合理的信息服務與支持。2.信息化信息化是指以計算機與通訊網絡為主體的數字化、網絡化、智能化和可視化的過程。在數字化方面，主要是指傳統(tǒng)的信息載體向數字化載體的轉變，這有利于信息的處理、傳輸和應用。一、信息與信息化一、信息與信息化

在網絡化方面，則是指數字化的信息能通過通訊網絡暢通無阻的流動，能為社會各領域所應用,為社會各成員提供空前交流的機會，使社會各部門由數字化網絡連接起來，組成社會的數字神經系統(tǒng)。一、信息與信息化

在智能化方面，則是指信息和知識應用的自動化，也是數字經濟或信息經濟的主要內容，智能化有利于提高對信息和知識利用的普及?？梢暬切畔⒌闹庇^表現(xiàn)，使人們能更容易地理解數據和信息的意義。一、信息與信息化目前大量的數據沒有很好的利用，其中原因之一是這些數據還是以比特的形式或以數字的形式存放，需要可視化的手段使信息和知識得到普及。3.水利信息化水利是國民經濟的基礎設施，水利行業(yè)是一個信息密集型行業(yè)，需要大力開展信息化建設。21世紀的中國，隨著經濟和社會的發(fā)展，洪澇災害、干旱缺水、水污染嚴重等水資源三大問題日益突出，已經嚴重制約著國民經濟和社會發(fā)展。為了解決好新世紀水的問題，《全國水利發(fā)展“十五”一、信息與信息化一、信息與信息化

計劃和到2010年規(guī)劃》中確定了調整治水思路、轉變治水方針的原則，要實現(xiàn)從工程水利向資源水利的轉變，從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代化水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉變。在這個歷史性轉變過程中，水利信息化作為水利現(xiàn)代化的重要內容，是實現(xiàn)水資源科學管理、高效利用和有效保護的基礎和前提。一、信息與信息化為此，水利部決定實施“金水工程”（即水利信息化建設），以全面提高水利信息化水平。根據《全國水利信息化規(guī)劃》，水利信息化的含義是：充分利用現(xiàn)代信息技術，深入開發(fā)和廣泛利用水利信息資源，包括水利信息的采集、傳輸、存儲、處理和服務，全面提升水利事業(yè)活動的效率和效能。本節(jié)內容到此結束，謝謝大家。各位同學，大家好，歡迎大家來到灌區(qū)管理與調度課堂，下面我們一起來學習第四章第一節(jié)，概述“水利信息化是水利現(xiàn)代化的基礎和重要標志”，同樣，也可以說灌區(qū)信息化是灌區(qū)現(xiàn)代化的基礎和重要標志?！肮芾沓鲂б妗?，要充分發(fā)揮灌區(qū)的作用，管理是關鍵。灌區(qū)現(xiàn)代化首先是灌區(qū)管理的現(xiàn)代化，而要實現(xiàn)灌區(qū)管理的現(xiàn)代化，就要十分注意利用具有先進意義的實現(xiàn)手段和途徑，實現(xiàn)灌區(qū)管理所二、灌區(qū)信息化與灌區(qū)現(xiàn)代化二、灌區(qū)信息化與灌區(qū)現(xiàn)代化

需的水情、農作物、工情等信息的采集、傳輸、存儲、處理與分析的現(xiàn)代化和自動化。這樣的實現(xiàn)手段和途徑是信息化，是以數字化、網絡化、智能化和可視化為主要特征的信息化。目前，全國已建成大中型灌區(qū)5600多處，固定排灌泵站50萬多處，小型農村水利工程2000萬處，全國有效灌溉面積發(fā)展到0.567億H㎡（8.5億畝），農田灌排工程體系已初具規(guī)模。在大中型灌區(qū)中，設計灌溉面積在2萬H㎡（30萬畝）以上的大型灌區(qū)共有402處，約占全國有效灌溉面積的35℅，占全國耕地總面積的14.7℅。針對長期以來大二、灌區(qū)信息化與灌區(qū)現(xiàn)代化二、灌區(qū)信息化與灌區(qū)現(xiàn)代化

型灌區(qū)投入嚴重不足、工程老化和水資源浪費嚴重、用水效率較低的情況，從1998年起國家發(fā)改委和水利部重點組織實施了大型灌區(qū)的續(xù)建配套節(jié)水改造項目。二、灌區(qū)信息化與灌區(qū)現(xiàn)代化

大型灌區(qū)的續(xù)建配套節(jié)水改造項目的實施，使一部分大型灌區(qū)的工程條件得到了改善，為灌區(qū)信息化建設創(chuàng)造了條件。大型灌區(qū)目前面臨的主要問題是管理相對滯后。灌區(qū)管理及行業(yè)管理大量資料和信息仍然以傳統(tǒng)的手工作業(yè)為主，既無法實現(xiàn)對各類資料信息的有效管理、維護，也無法做到信息共享。這不僅影響到灌區(qū)管理水平的提高，而且各級水利行業(yè)主管部門也難以做到及時、準確和全面了解掌握灌區(qū)及行業(yè)發(fā)展的狀況二、灌區(qū)信息化與灌區(qū)現(xiàn)代化二、灌區(qū)信息化與灌區(qū)現(xiàn)代化

及變化趨勢。隨著信息技術的迅猛發(fā)展，如何抓住數字化、網絡化與信息化建設帶來的發(fā)展機遇，加快大型灌區(qū)信息化建設，加強大型灌區(qū)及行業(yè)管理能力建設、提高管理水平，向管理要效益，已成為當前及今后灌區(qū)管理的一項十分重要和緊迫的任務。二、灌區(qū)信息化與灌區(qū)現(xiàn)代化

世界各國，特別是發(fā)達國家都注重將高新技術與傳統(tǒng)的農業(yè)技術相結合，以提高節(jié)水技術及產品的高科技含量。從整體上看，農業(yè)節(jié)水技術日益走向精準化和可控化，并從傳統(tǒng)的單一重視節(jié)水技術逐步轉到重視灌溉用水管理在節(jié)水農業(yè)中的巨大作用，滿足對灌溉系統(tǒng)管理的靈活、準確、快捷的要求。發(fā)達國家灌溉水管理日趨朝二、灌區(qū)信息化與灌區(qū)現(xiàn)代化著信息化、高效化發(fā)展。如美國、加拿大、澳大利亞、日本和法國等在水管理領域，大量采用計算機技術調控渠系輸水與配水，普遍把計算機技術、自動控制技術、信息技術、系統(tǒng)工程技術和地理信息系統(tǒng)等應用于水管理，實現(xiàn)集信息采集一處理一決策一信息反饋一監(jiān)控為一體的調度系統(tǒng)，以實現(xiàn)水資源的合理配置和灌溉系統(tǒng)的優(yōu)二、灌區(qū)信息化與灌區(qū)現(xiàn)代化化調度。對現(xiàn)有灌溉系統(tǒng)投入適量資金進行信息化建設，是實現(xiàn)適時、適量地計劃用水、提高灌溉水利用效率和節(jié)約農業(yè)用水的最基本途徑。我國灌區(qū)信息化建設開始于20世紀80年代，當時稱為計算機技在灌區(qū)中的應用。一些高校和科研單位開始了研究和試點，取得了一批研究成果并在生產實踐中得到應用，同時也走了一些彎路。有的灌區(qū)過于偏重自動化建設，脫離了中國國情，加之當時有的硬件設備不過關,使得系統(tǒng)建起來以后沒有得到很好的利用，造成了資金浪費近幾年來，隨著信息技術的發(fā)展，各地結合灌區(qū)續(xù)建配套節(jié)水改造項目的實施不同程度開展了一些工作。目前存在的主要問題是：整體規(guī)劃不夠，標準不統(tǒng)一；二、灌區(qū)信息化與灌區(qū)現(xiàn)代化二、灌區(qū)信息化與灌區(qū)現(xiàn)代化

成果不能共享、重復開發(fā)、重復建設；沒有系統(tǒng)的成熟產品,沒有形成商品化，導致成本高，售后服務跟不上；灌區(qū)對信息化的認識不夠等?？傮w上看，我國灌區(qū)灌溉管理系統(tǒng)軟件的開發(fā)應用和適合我國的測控設備仍與國外有較大差距，盡管也有一些成果，但受到管理體制、經費投入等方面的制約，灌區(qū)灌溉管理水平仍比較低下，二、灌區(qū)信息化與灌區(qū)現(xiàn)代化灌區(qū)信息化建設較其他行業(yè)相比，仍處于比較落后的狀態(tài)。灌區(qū)信息化建設是水利信息化建設的重要內容之一。灌區(qū)信息化建設是提高灌區(qū)現(xiàn)代化管理水平、提高管理效率、降低管理成本的重要手段,是灌區(qū)今后建設和發(fā)展的重要內容。部分灌區(qū)信息化建設的實踐表明，信息化建設將有力促進灌區(qū)“兩改二、灌區(qū)信息化與灌區(qū)現(xiàn)代化

水利信息化是水利現(xiàn)代化的基礎和重要標志。灌區(qū)信息化建設是水利信息化建設的重要內容之一。灌區(qū)信息化就是充分利用現(xiàn)代信息技術，深入開發(fā)和廣泛利用灌區(qū)管理的信息資源，包括信息的采集、傳輸、一提高”工作，特別在促進灌區(qū)水費制度改革、減輕農民負擔、促進灌區(qū)職能轉變等方面將起到積極的推動作用。存儲和處理等，大大提高信息采集和加工的準確性以及傳輸的時效性，做出及時、準確的反饋和預測，為灌區(qū)管理部門提供科學的決策依據，提升灌區(qū)管理的效能，促進灌區(qū)管理工作的健康發(fā)展。水利信息化作為水利現(xiàn)代化的重要內容,是實現(xiàn)水資源科學管理、高效利用和有效保護的基礎和前提。在這樣的大形勢下，灌區(qū)信息化二、灌區(qū)信息化與灌區(qū)現(xiàn)代化二、灌區(qū)信息化與灌區(qū)現(xiàn)代化

面臨著難得的發(fā)展機遇，一定要抓住機遇,加快灌區(qū)信息化的發(fā)展步伐，為實現(xiàn)灌區(qū)現(xiàn)代化做出應有的貢獻。 本節(jié)內容到此結束，謝謝大家。各位同學，大家好，歡迎大家來到灌區(qū)管理與調度課堂，下面我們一起來學習第四章第一節(jié)，概述1.灌區(qū)信息化建設在國外的發(fā)展概況西方發(fā)達國家信息化建設比較早，灌區(qū)的信息化建設水平相應也比較高，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）灌區(qū)基礎數據的采集、整理和存儲西方發(fā)國家十分注重基礎數據的收集和整理。灌區(qū)管理部門對灌區(qū)基礎數據比較重視，灌區(qū)渠系、閘門、水文測站、用水戶三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況

等數據一般都由計算機管理，存儲在文件或數據庫中。（2）灌溉系統(tǒng)的自動化程度國外灌溉系統(tǒng)的自動化程度總的來說比較高，這一結論主要針對滴灌、管灌等系統(tǒng)而言。對于渠道灌溉的灌區(qū)來說，灌溉系統(tǒng)的自動化程度也不是很高。主要原因是一般的自動化閘門造價過高，且在野外惡三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況惡劣環(huán)境下的可靠性沒有得到很好的解決。美國墾務局等單位曾做過渠系自動化的試點工作，主要是通過建立自動閘門等自動控制設備進行水量的分配，借此提高灌溉系統(tǒng)的自動化程度，但并沒有全面展開。美國加州大學灌溉培訓與研究中心曾在美國的部分灌區(qū)試驗過不需要電子和動力設備的水力自動閘門，造價比較低，效果尚可。三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況對于我國而言，我國人口眾多，勞動力價格比較便宜，所以一般也不宜進行大規(guī)模的渠系自動化。當然，在關鍵部分和特別惡劣的環(huán)境下，為減輕工人的勞動強度、改善勞動條件以及提高設備運行的可靠程度和安全性，也可以根據實際情況的需要搞一些自動化系統(tǒng)。（3）灌區(qū)灌溉管理用軟件系統(tǒng)等的標準化和通用程度發(fā)達國家在灌區(qū)灌溉管理所需要的軟件的標準化和通用程度方面做得比較好，開發(fā)了一批用于灌區(qū)灌溉管理的通用軟件。國際糧農組織組織開發(fā)的CROPWAT系統(tǒng)可以幫助農業(yè)氣象學家、農藝學家和灌溉工程師制定灌溉計劃，三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況

提交灌區(qū)規(guī)劃。該軟件有一個龐大的氣象數據庫，包含了由144個國家3262個氣象站收集而來的氣象資料。同時，國際糧農組織為了推進灌溉計劃的管理，開發(fā)了灌溉計劃管理信息系統(tǒng)三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況，該系統(tǒng)是一個通用的、模塊化的系統(tǒng)，具有適用性好、多語言和簡單易用的特點。該系統(tǒng)除了處理有關水的問題以外，還覆蓋了日常管理活動的所有主要方面，如控制維護、結算、水費和其他相關的任務。三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況

澳大利亞對灌區(qū)灌溉管理也十分重視。澳大利亞農業(yè)產量研究機構研究開發(fā)了APSIM系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過一系列互相獨立的模塊（如生物模塊、環(huán)境模塊、管理模塊等）來表現(xiàn)被模擬的灌溉系統(tǒng)，這些模塊之間通過一個通訊框架進行連接。三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況美國佛羅里達大學針對佛羅里達州的農業(yè)特點開發(fā)了AFSIRS系統(tǒng)，用戶可以使用該系統(tǒng)，根據作物類型、土壤情況、灌溉系統(tǒng)、生長季節(jié)、氣候條件和管理方式等諸多變量，估計出對象區(qū)域的灌溉需水量。該系統(tǒng)收集了佛羅里達州9個氣象觀測站的長期觀測資料，比較全面的反映了佛羅里達州的氣象條件，在佛羅里達州得到了廣泛的應用。2.我國灌區(qū)灌溉管理和信息化建設現(xiàn)狀目前，我國灌區(qū)的灌溉管理水平和信息化程度，從總體上講還處于比較低的水平。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：(1）灌區(qū)信息采集點少、手段落后有關調查資料顯示，大型灌區(qū)平均（5.55萬畝）有一個水位、流量觀測點，單位測點控制渠道長度94km。三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況

靠如此稀少的觀測設施，根本無法對用水戶的用水量進行實時監(jiān)控。其他的觀測項目如水質、土壤墑情和地下水、作物長勢等更少，同時，觀測手段也相對落后。現(xiàn)在灌區(qū)大部分仍是采用簡單的、經驗的方法進行觀測，測量精度較低。由于不能及時準確地獲得水流的各項特征指標和灌區(qū)灌溉管理所需的其他信息，用水調度大多三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況

數灌區(qū)不能動態(tài)制定用水計劃，無法適應水情、作物種植結構等的變化，不可避免地造成一些水量浪費。（2）灌區(qū)信息傳輸手段比較單一、落后目前，大多數灌區(qū)的信息傳輸手段限于傳輸模擬信號的電話線，監(jiān)測的水情、墑情和作物長勢等信息只能人工通過電話或整編后的紙媒介進行傳輸，時效性差，難以三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況滿足實時調水的需求。（3）灌區(qū)管理人員信息化意識和技術水平亟需提高部分灌區(qū)也嘗試進行信息化方面的建設，但由于灌區(qū)管理人員信息化技術水平差，使得建成的信息系統(tǒng)使用難、管理維護更難，無法充分發(fā)揮已建系統(tǒng)的作用；更兼新老系統(tǒng)共同運行，不僅沒有減輕反而加重了灌區(qū)工作人員的負擔。時間久了，已建系統(tǒng)逐漸老化、落后，人們也對信息化的效益產生了懷疑，系統(tǒng)無法進行更新改造，逐漸被淘汰，灌區(qū)管理又恢復到原來的狀況。一項新技術的推廣應用，必須伴隨著人們觀念的改變和對新技術的掌握。灌區(qū)要實三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況

現(xiàn)信息化，也必須從提高灌區(qū)管理人員的信息化意識和技術水平入手，使得灌區(qū)產生信息化的迫切要求，并能夠很好地使用信息化系統(tǒng)，對信息化系統(tǒng)能夠進行必要的管理和維護。只有這樣，才能推動信息化建設；也只有這樣,才能使得信息化建設落在實處，對實際工作發(fā)揮其應有的作用。三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況（4）重硬件、輕軟件在具體工作中還有只重視硬件投入，不重視軟件開發(fā)的傾向。這不但使得硬件不能充分發(fā)揮效力，系統(tǒng)的操作維護困難,而且資料的整理分析等后續(xù)工作還需要手工操作，沒有真正減輕工作量。（5）灌區(qū)信息化建設沒有一個統(tǒng)一的規(guī)劃，信息的共享性差由于灌區(qū)信息化建設長期以來沒有一個統(tǒng)一的規(guī)劃和標準，各灌區(qū)各自為政、各自封閉，使得灌區(qū)之間的信息難以共享，也難以與其他相關系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)網，共享信息。同時，各灌區(qū)重復開發(fā)、重復建設現(xiàn)象嚴重,造成了很大的浪費。為解決這一問題,水利部信息化工作領導小組辦公室、水利部水利信息中心正組織專家編制《水利信息化常用術語》、三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況

《水利信息系統(tǒng)可行性研究報告編制規(guī)范》和《水利信息系統(tǒng)初步設計報告編制規(guī)范》等三個標準，這對推進我國水利信息化進程具有十分重要的意義。（6）我國灌區(qū)信息化的產品處于試驗研究階段，沒有真正形成產品多年來，我國在灌區(qū)信息化研究方面已做了不少工作，但一直處于研究試驗階段，三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況

沒有真正形成產品。例如關于灌區(qū)自動化的研究，在技術上可能存在缺陷，穩(wěn)定性、耐用性差，一旦出現(xiàn)問題，除當時參加研發(fā)的人員以外，其他技術人員較難解決。往往是研發(fā)人員在的時候，系統(tǒng)運行良好，當研發(fā)人員離去以后，技術力量較強的灌區(qū)尚可勉強維持，而技術力量較弱的灌區(qū)，則容易陷入停滯狀態(tài)。隨著信息技術的迅三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況速發(fā)展，這一問題正逐步得到解決。（7）灌區(qū)信息化系統(tǒng)的綜合集成能力差灌區(qū)信息化系統(tǒng)在設計和建設時，雨量采集、灌溉需水分析、水資源監(jiān)控、供水調控、水費收繳、內部管理、決策咨詢等系統(tǒng)各自獨立，無法滿足灌區(qū)日常管理工作的要求，其結果使得硬件資源利用率低，維護費用增加，投入高。而目前水價較低，灌區(qū)管理單位經三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況濟實力弱，實行自動化往往得不償失。

以上所述是我國灌區(qū)的總體情況，而不是說每個灌區(qū)都如此。我國也有一些灌區(qū)信息化建設搞得很好，起到了很大的作用，發(fā)揮了很好的效益（如甘肅省景泰川提水灌區(qū)、山西夾馬口灌區(qū)、湖南韶山灌區(qū)、陜西涇惠渠灌區(qū)等）。

我國的灌區(qū)信息化還處于起步階段，有許多需要研究的問題。灌區(qū)信息化建設必須結合實際，因地制宜，量力而行，注重實效。要從灌區(qū)工作的實際需要出發(fā)，運用信息化手段切實解決灌區(qū)管理中的實際問題。要針對不同灌區(qū)的具體情況，確定信息化的主攻方向，而不是盲目攀比，不講效益。三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況三、灌區(qū)信息化建設發(fā)展概況

當前，大型灌區(qū)工作面臨著新的形勢和發(fā)展機遇，經濟社會發(fā)展對灌區(qū)工作提出了更高要求，在今后的工作中，要認真學習和借鑒國內外的先進經驗，把灌區(qū)信息化工作作為推動灌區(qū)現(xiàn)代化建設的一項戰(zhàn)略任務和重要內容抓緊抓好，以灌區(qū)信息化建設促進灌區(qū)的改革與發(fā)展。本節(jié)內容到此結束，謝謝大家。各位同學，大家好，歡迎大家來到灌區(qū)管理與調度課堂，下面我們一起來學習第四章第一節(jié)，概述1.建設目標根據《全國水利發(fā)展“十五”計劃和2010年規(guī)劃》、《全國水利信息化規(guī)劃》所確定的目標，結合全國大型灌區(qū)建設與管理現(xiàn)狀，按照“科學規(guī)劃、分步實施、因地制宜、先進適用、高效可靠”的原則，以需求為導向，長遠目標與近期目標相結合，因地制宜，講求效益，通過試點、示范逐四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容

灌區(qū)信息化最終目標是實現(xiàn)灌區(qū)管理的現(xiàn)代化。灌區(qū)管理現(xiàn)代化的基本任務與內容包括灌溉用水信息管理現(xiàn)代化、灌溉工作及灌溉設施管理現(xiàn)代化以及灌區(qū)行政事務與附屬設施管理現(xiàn)代化。因此，灌區(qū)信息化建設應圍繞上述基本任務與內容開展工作。步建立起能有效促進灌區(qū)技術優(yōu)化升級和提高灌區(qū)管理水平的信息系統(tǒng)。四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容灌區(qū)信息化建設的最終目標是建立一個以信息采集系統(tǒng)為基礎、以高速安全可靠的計算機網絡為手段，以3S技術和決策支持系統(tǒng)為核心的現(xiàn)代化灌區(qū)管理系統(tǒng)。灌區(qū)信息化試點建設目標是運用先進的數據采集、傳輸和處理手段，通過試點、示范，初步建立起能提高灌區(qū)管理水平、促進灌區(qū)技術優(yōu)化升級和提高用水效率的水四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容管理信息系統(tǒng)，為灌區(qū)水資源的優(yōu)化配置、高效利用提供調度運行決策支持，從而為整個行業(yè)的信息化建設奠定基礎。2.灌區(qū)信息化建設的主要內容目前，國內外對灌區(qū)信息化的研究主要包括兩個方面，一個方面是硬件建設，包括流量、水位、墑情、作物長勢等的信息監(jiān)測設備,渠系建筑物的監(jiān)控設備等。另一個方面是軟件建設，包括灌溉需配水模擬、渠系水流模擬、水費征收系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)等。同樣，我國灌區(qū)信息化建設的主要內容也包括硬件建設和軟件建設兩個方面，具體為：（1）灌區(qū)數據庫的建設灌區(qū)數據庫建設在灌區(qū)信息化系統(tǒng)建設過四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容

程處于核心地位，是信息化建設完整鏈條中十分關鍵的一環(huán)。我們知道，信息化是指以計算機與通訊網絡為主體的數字化、網絡化、智能化和可視化的過程，其中數字化主要是指傳統(tǒng)的信息載體向數字化載體的轉變，這有利于信息的處理、傳輸和應用。根據信息技術的發(fā)展趨勢，數據庫是數字化信息存儲的最新科技成就，采用四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容數據庫存儲信息是信息存儲、處理和利用的最佳途徑。灌區(qū)數據庫建設包括兩個方面的內容；數據庫結構的建設和數據庫內容的建設。數據庫結構指通過對灌區(qū)的剖析，對灌區(qū)的信息進行合理的分類，按照數據庫設計的有關理論和方法設計出結構上合理、技術易于實現(xiàn)、滿足應用要求邏輯數據庫和物四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容理數據庫。數據庫內容建設則是根據灌區(qū)的實際情況，使用數據庫管理系統(tǒng)提供的錄入工具，將灌區(qū)的資料輸入到數據庫，使數據庫成為一個具有豐富資料的數據庫倉庫，滿足灌區(qū)日常管理和決策支持的要求。一般而言，設計一個結構良好的，能夠滿足灌區(qū)管理各方面需要的數據庫結構是相當耗費精力的，而設計一個滿足灌區(qū)管理某方面需要的數據庫結構，在目前的技術水平下則不是很難的工作。在灌區(qū)信息化建設實際過程中，往往出現(xiàn)只重視數據庫結構建設，忽視數據庫內容建設的情況，或者重建輕管，在系統(tǒng)上馬時建設了數據庫的結構和內容，但不注意數據庫內容的更新，導致系統(tǒng)的功能越來越不能滿足要四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容

求。造成這些情況的原因固然有技術方面的原因，但主要的還是灌區(qū)相關人員的培訓和知識更新沒有跟上，對新系統(tǒng)不熟悉甚至有畏懼心理。（2）基礎資料的數字化我國大部分灌區(qū)信息化建設的基礎比較薄弱，大量的基礎資料尚未數字化，通俗的講就是沒有進入計算機，仍停留在紙張、四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容照片等介質上。灌區(qū)信息化是一個系統(tǒng)工程，從信息的采集、傳輸到數據庫的建設是一個完整的系統(tǒng)，可以將相應的信息“一步到位”存儲到數據庫中，供進一步分析使用。但是，能夠進行自動采集的信息是有限的，特別是信息化建設以前灌區(qū)長期工作積累的資料，必須手工或借助于一定的手段輸入到數據庫中。這是一項繁重的、同時又是緊迫的工作，必須引起高度的重視?；A資料的信息化，在建立相應的數據庫后，主要就是將灌區(qū)管理以往積累的資料進行整理、錄入計算機的過程。在數據庫及其管理系統(tǒng)設計時要注意到這個特點，建立系統(tǒng)后更要抓緊時間將資料錄入計算機，包括文字資料、照片和錄像等。四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容（3）信息采集系統(tǒng)的建設灌區(qū)的業(yè)務涉及許多方面，因此灌區(qū)數據庫的內容也復雜多樣。這些數據按照更新時限的長短可以分為三類，即靜態(tài)數據、動態(tài)數據和實時數據。靜態(tài)數據指基本不變化的資料,如灌區(qū)的行政區(qū)劃、管理機構、各種已建工程資料等；動態(tài)數據指不定期更新的資料，如作物的種植結構和四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容

種植面積，每年都有所變化；實時數據指實時更新的資料，如灌水期間渠道的水位，降雨期間的雨情資料等。對于不同類型的數據，其信息采集的手段、方式是不同的。如對于靜態(tài)資料,在基礎資料的信息化過程中進入灌區(qū)數據庫，基本是不更新的；對于動態(tài)資料，就需要根據其具體的特點，四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容定期或不定期進行采集,然后進入數據庫；而對于實時數據而言，由于其更新時間較短，從灌區(qū)管理的需要出發(fā)，又需要實時地掌握這些數據，所以靠人工采集已不能適應灌區(qū)現(xiàn)代化的需要，必須采用現(xiàn)代的自動化、光電、計算機等技術進行自動、實時的采集，建立信息采集系統(tǒng)。我們這里所謂的信息采集系統(tǒng)專指實時數據的信息采集系統(tǒng)。四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容一般情況下，灌區(qū)的信息采集系統(tǒng)主要指灌區(qū)渠道水情、氣象（包括雨情）、田間水情（墑情）、作物長勢等要素的采集系統(tǒng)。（4）通信系統(tǒng)通信是無處不在的，尤其是隨著現(xiàn)代通信技術的發(fā)展，地球變得越來越小，對于灌區(qū)尤其是大型灌區(qū)而言，無論是灌區(qū)各部門間的指揮調度，建設計算機網絡系統(tǒng)，建立準確、通暢的通信系統(tǒng)都是非常重要的。現(xiàn)在比較適合灌區(qū)選用的通信系統(tǒng)主要有光纖、電話撥號系統(tǒng)、數字數據網絡系統(tǒng)、集群通信、超短波短波通信、衛(wèi)星通信和蜂窩電話系統(tǒng)等。（5）計算機網絡系統(tǒng)大型灌區(qū)的管理一般采取分級管理，灌區(qū)最四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容

高管理機構下面分幾個分支，分布在不同的地點，一般是按照渠道分片管理?，F(xiàn)在計算機已經或正在進入灌區(qū)管理單位的辦公桌，管理人員越來越多地使用計算機處理日常事務，為了更好地使用計算機，方便各計算機之間的數據共享，需要建設單位內部的計算機局域網；同時，為了更好地進行各單位之間的數據通信，需要建設連接各單位間的四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容數據通信，需要建設連接各單位間的計算機廣域網；另外，為了利用（互聯(lián)網）上豐富的資源和更好的與外界交流，需要將局域網與互聯(lián)網互聯(lián)。以上三部分就是灌區(qū)計算機網絡系統(tǒng)建設的內容。（6）用水管理決策支持系統(tǒng)隨著現(xiàn)代決策技術和智能技術的發(fā)展，現(xiàn)代決策支持系統(tǒng)在輔助管理部門的決策中發(fā)揮著越來越重要的作用。建立灌區(qū)用7K管理決策支持系統(tǒng)，對于灌區(qū)提高用水管理水平，提高用水效率，節(jié)約用水具有重要的意義。用水管理決策支持系統(tǒng)主要包括灌區(qū)需配水計算及模擬、水量調度及決策支持、測水量水及水費征收、地表水和地下水聯(lián)合調度四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容

等方面的內容；個別灌區(qū)區(qū)存在防洪問題，由于防洪問題的特殊性，在用水管理決策支持系統(tǒng)中一般只對渠道、水庫的防洪控制水位予以考慮，關于水庫、蓄滯洪區(qū)、河道的洪水演進等的洪水預報調度系統(tǒng)則需要參考防洪方面的專門書籍。（7）渠系自動化系統(tǒng)廣義的渠系自動化系統(tǒng)包括渠道測水量水、四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容用水決策、閘門自動化（或管道的自動控制）等在內的完整的測、控系統(tǒng)；而狹義的渠系自動化系統(tǒng)則僅指閘門自動化、管道自動控制。由于測水量水和用水決策在其他部分論述，這里指的狹義的渠系自動化即閘門自動化和管道自動控制。閘門自動化看管道自動控制在西方發(fā)達國家有較多的應用，如美國農場的灌溉四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容系統(tǒng)多采用自動控制的方式，而在我國尚處于起步階段，這與我國國情有關，一是因為我國灌區(qū)的管理水平還不高，二是因為我國勞動力豐富，勞動力價格便宜，我國相關的產品與國外的相應產品在質量上也有一定差距。總的來講，渠系自動化在我國的推廣還需要一定的時間。（8）辦公自動化系統(tǒng)灌區(qū)信息化建設要工程措施和非工程措施并舉，在建設相應工程的同時要注意提高灌區(qū)管理機構的管理水平。根據現(xiàn)代辦公的發(fā)展趨勢，建設灌區(qū)管理機構的辦公自動化系統(tǒng)十分必要。辦公自動化系統(tǒng)與計算機網絡系統(tǒng)的建設密切相關，計算機網絡系統(tǒng)的建設是計算四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容

機網絡系統(tǒng)上的一個重要應用內容。辦公自動化系統(tǒng)一般包括公文管理、檔案管理、政務信息管理、會議管理、新聞宣傳等功能。（9）灌區(qū)信息共享和信息服務主要指灌區(qū)對外的信息披露和信息服務。灌區(qū)要利用現(xiàn)代化的手段（如網站）對外進行信息的披露和信息服務，如向灌四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容區(qū)內的用水戶披露水量、水費等信息，宣傳灌溉知識；對社會上其他相關單位提供相應的信息，讓社會監(jiān)督，也向社會宣傳自身。這一功能可以結合辦公自動化系統(tǒng)進行建設。（10）特殊的問題對于不同類型的灌區(qū)而言存在一些特殊的問題；如對于有防洪任務的水庫灌區(qū)而言，四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容信息化建設有與水庫防洪預報調度系統(tǒng)的銜接問題（包括硬件和軟件）。對于提水灌區(qū)而言，存在著泵站的優(yōu)化調度問題；對于鹽堿化比較嚴重的灌區(qū)，存在著如何合理利用地表水和地下水，以合理降低地下水位，減輕鹽漬化危害的課題；而對于地下水超采嚴重的井灌區(qū)，又存在著如何合理用水，以維持良好的水生態(tài)的四、灌區(qū)信息化建設目標與主要內容問題；對于泥沙含量比較大的引水灌區(qū)，則存在著如何處理渠道淤積（主要是在測水量水系統(tǒng)中）的嚴重問題等等。這些都是進行灌區(qū)信息化建設時面對的問題。本節(jié)內容到此結束，謝謝大家。各位同學，大家好，歡迎大家來到灌區(qū)管理與調度課堂，下面我們一起來學習第四章第二節(jié)，灌區(qū)水情自動化監(jiān)測灌區(qū)水情的自動化監(jiān)測是實現(xiàn)灌區(qū)用水管理信息化和自動化的基礎，它對于及時、準確地掌握灌區(qū)水情,提高灌區(qū)用水管理水平具有重要的意義。灌區(qū)水情自動化監(jiān)測的對象包括河流、渠道的水位、流量、含沙量,灌區(qū)地下水位、含鹽量、土壤墑情等。對于抽水灌區(qū)還涉及到水泵運行工況的自動化監(jiān)測等內容。水情自動測報系統(tǒng)按功能可以分為三大部分：即數據采集、數據傳輸和數據處理。數據采集裝置通常為一具有模擬數字轉換接口的傳感器，有時裝置還具有顯示、存儲、打印等功能，這些采集裝置往往稱之為非電量電測儀。此外,還應包括傳感器或電測儀的工作環(huán)境。數據傳輸包括信道和傳輸控制裝置。信道一、水情自動測報系統(tǒng)結構組成一、水情自動測報系統(tǒng)結構組成

包括傳輸介質和信道機，如有線或無線信道及相應的收發(fā)信機。傳輸控制裝置負責遙測信號的采集控制，傳輸控制、發(fā)送控制，以及接受遙控指令,執(zhí)行命令等。數據處理在中心站由計算機完成。通常有兩臺計算機工作，一臺為前置機，一臺為主機，分別完成數據收集、預處理，根據收集數據的目的做出相應的處理。一、水情自動測報系統(tǒng)結構組成水情自動測報系統(tǒng)一般由一個中心站（數據處理），若干個中繼站、數個或數十個甚至上百個各類遙測站組成（數據采集）。中心站主要負責數據的收集和處理，測站主要是收集信息并編碼發(fā)送。根據系如可進行灌區(qū)輸配水優(yōu)化調度，水庫防洪發(fā)電調度等，此外，可完成數據存儲、顯示、分類、建立數據庫等工作。一、水情自動測報系統(tǒng)結構組成系統(tǒng)的規(guī)模、作用和要求的不同，中心站和測站的結構也不盡相同。1.中心站中心站主要由前置處理機、主機、收發(fā)信設備、外圍設備及電源等組成。值得注意的是：①中心站一般采用可靠性高、功耗低的工業(yè)控制機（或單片機、單板機）作為前置處理機，專管數據的接收、一、水情自動測報系統(tǒng)結構組成暫存和預處理，以利于提高系統(tǒng)的可靠性和減輕主機負擔。主機一般選用高檔微機，除完成本系統(tǒng)數據處理外亦可承擔其他任務；②若當地有幾個單位共同使用遙測信息并向上級部門報送信息時，則應組建計算機局域網或設置連機終端，實現(xiàn)數據共享；③中心站的電源應配有蓄電池組，按逆變方式工作的不間斷電源，條件允許還應配備發(fā)電機，以使前置處理機正常運行，主機能不間斷工作，完成提取和處理數據任務。2.測站測站主要由傳感器、收發(fā)信設備、無線水情遙測儀、電源等組成。根據測站的重要性和要求的不同及所選用的體制不同，其設備配置也有所不同。一、水情自動測報系統(tǒng)結構組成一、水情自動測報系統(tǒng)結構組成

（1）遙測站若設在某一管理單位或原水文站，此時要監(jiān)測的水情參數較多，一般要求能就地顯示打印存儲。在這種情況下應采用應答式體制，這時設備配置較多耗電量較大，對電源要求較高。（2）若是單一水情參數遙測站(如雨量站或水位站)，則可采用無人值守的自報式測站，這類測站耗電量少，可用太陽能電池一、水情自動測報系統(tǒng)結構組成供電，整個測站設備配置比較簡單。（3）測站的收發(fā)信裝置、接口、調制解調器、微電腦芯片等可以組裝在一起，稱為無線水情遙測儀。3.中繼站中繼站是遙測站到中心站的中轉站。由于水情自動測報系統(tǒng)一般建在丘陵或高山區(qū)，當遙測站到中心站的距離過遠或由于高山、一、水情自動測報系統(tǒng)結構組成樹木及高大建筑物的阻擋，通信線路損耗過大，不能滿足通信最低要求時，就需要設中繼站。中繼站主要由太陽能電池板、蓄電池、天饋線、中繼機、雙工電臺等單元組成。主要負責信號的接收與轉發(fā)。組建水情自動測報系統(tǒng)應嚴格按照水文自動測報系統(tǒng)規(guī)范（SL61—94）執(zhí)行，這里需要注意的是：（1）資料收集。包括：①本系統(tǒng)范圍內的水情資料（如雨量、水位、土壤濕度：渠道、河流、建筑物等），既要全又要有代表性；②本系統(tǒng)范圍內及周圍地區(qū)的無線電通信資料，這是選擇無線通信的頻段，頻點及工作方式的需要。二、水情自動測報系統(tǒng)的組建及運行管理二、水情自動測報系統(tǒng)的組建及運行管理

（2）站網論站網論證對確定系統(tǒng)規(guī)模至關重要，站網論證主要是選擇最佳的站網分布密度及其位置。（3）通信網的設計水情自動測報系統(tǒng)是一個自動采集水情數據、自動處理及預報的自動化系統(tǒng)，工作條件地理環(huán)境都比較差，因此對通信電路的設計有很高的要求。二、水情自動測報系統(tǒng)的組建及運行管理（4）體制選擇國內外水情自動測報系統(tǒng)的工作體制有自報式、應答式、自報與應答兼容式和混合式等4種。對于不同的規(guī)模系統(tǒng)和使用要求，應選擇與之相適應的工作體制，不應只追求功能多，要充分考慮系統(tǒng)供電、維護及可靠性等多種因素。（5）土建土建的設計和施工質量如何也直接影響到系統(tǒng)的可靠性。土建工程包括中心站機房、中繼站、測站、鐵塔、避雷針、接地網、重源等，其中最值得注意的是接地網施工和電源安裝。二、水情自動測報系統(tǒng)的組建及運行管理二、水情自動測報系統(tǒng)的組建及運行管理

（6）運行管理為使系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行，必須加強管理。其中主要是健全管理制度，加強技術培訓和工作責任心教育等。本節(jié)內容到此結束，謝謝大家。各位同學，大家好，歡迎大家來到灌區(qū)管理與調度課堂，下面我們一起來學習第四章第二節(jié)，灌區(qū)水情自動化監(jiān)測信息化要求的是數字化的信息，這就需要建立一套現(xiàn)代化的信息采集和數字化的系統(tǒng)。按照數據更新情況的不同，灌區(qū)的信息可以分為靜態(tài)、動態(tài)和實時數據三類。靜態(tài)數據和動態(tài)數據往往是一次采集、定時或不定時更新，如灌區(qū)各種工程設施的信息在灌區(qū)數據庫的建設過程中收集、入庫，這就完成了信息采集的任務，如果以三、水情信息采集三、水情信息采集

后某工程設施的屬性發(fā)生了變化（年久失修或進行了維護）,針對該工程進行更新就可以了。如果灌區(qū)已經累積了大量的紙質資料，可以借助于一定的技術手段予以數字化，通過鍵盤錄入，也可以將紙質資料掃描后存入數據庫進行管理?？傊@類數據的采集相對而言比較容易，但對于實時數據來說，情況就復雜了。實時數據需三、水情信息采集要按照固定的時間間隔進行采集，如渠道的水位和流量數據，要了解渠道放水情況就必須不斷地采集渠道不同斷面的水位和流量數據。目前，傳統(tǒng)的信息采集方法在很多情況下已難以勝任信息化建設的要求，所以必須采用現(xiàn)代化的信息采集手段。（一）渠道水情信息采集渠道水情信息采集包括水位、流量、含沙量和水質等的采集，其中最基本的是水位和流量的采集。對于引黃等含沙量大的灌區(qū)喲啊進行含沙量的監(jiān)測，有特殊要求時要進行水質的監(jiān)測。傳統(tǒng)的水位測量方法是在測驗斷面設立水尺，人工定時觀測水位，這種測驗方法不三、水情信息采集三、水情信息采集

適應自動化迅速發(fā)展的需要，現(xiàn)在已有大量的自動觀測記錄水位的設備，用以代替人工觀測。自動觀測記錄水位的設備有自記水位計、水位數據存儲等。自記水位計是至今最常用的水位觀測儀器，它可以連續(xù)記錄水位變化的完成過程，其類型很多，如按水位傳感方式來劃分，主要有浮子式、壓力式三、水情信息采集和超聲波式，此外，還有觸針式、電阻式、電容式等，他們各自適用于不同的情況。（1）浮子式遠傳水位計浮子式自記水位計是最早發(fā)展起來的一種現(xiàn)在仍在世界各國得到廣泛應用的水位觀測儀器,其型號有上百種之多，它們的共同特點是用浮子感應水面升降變化而加以記錄。它具有結構簡單、精度高、性能穩(wěn)定可靠、使用維修方便等優(yōu)點，易于推廣應用。經過長期發(fā)展和不斷改進，其結構和功能已趨于完善，能適應各種水位變動和時間比例的要求，做成各種自記周期(日、月、季以至半年)的水位記錄設備，還可以利用適當的傳感器將浮子感應的水位變化轉換成電量，借以進行遠傳和遙測，從而實現(xiàn)在遠離觀測現(xiàn)場的地點隨時了解江河、渠道、湖泊、水庫等水位三、水情信息采集三、水情信息采集

變化，以滿足用水管理、防汛、水庫調度和水情預報等方面對實時水位信息的需要。另外,其記錄方式也在原有畫線記錄基礎上發(fā)展為數字顯示、數字打印或經編碼后存儲于穿孔紙(磁帶和固態(tài)存儲器中)等多種型式。其主要缺點是必須建造靜水井，不僅需要土建方面的投入，還會給水位觀測值帶來測井滯后誤差；一些測井的定期或經常性清淤也三、水情信息采集相當費工費時；在多沙河流及沖淤變化加重的測站，不宜甚至不能建造測井；結冰期無法進行觀測等。這些因素部分地限制了這類儀器的使用。（2）壓力式水位計根據靜水壓強等于容重乘以水頭的原理，通過檢測水壓力實現(xiàn)水位觀測和自記的設備,統(tǒng)稱為壓力式水位計。在水的容重基本穩(wěn)定的情況下，這種水位計可以獲得相當精確的測量成果，具有不需要建造測井的突出優(yōu)點。它主要適用于內陸河流、渠道、湖泊、水庫的水位自記。三、水情信息采集三、水情信息采集

（3）超聲波水位計超聲波水位計是利用聲波的反射特性，根據聲波傳播速度和往返傳播的時間來檢測水位的無測井自記水位計。按聲波傳播介質的不同，分液介式和氣介式兩種，如圖4-1所示。它們的基本原理完全相同，都是由電聲換能器向水面發(fā)射聲波，發(fā)出的聲波被水面反射回來,又被換能器所接收。我國在超聲波水位計的研制和推廣應用方面發(fā)展較緩慢。早期產品主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，只有數字顯示，功能較單一，性能指標不夠高。最近研制的產品采用了由美國進口的超聲儀器專用三、水情信息采集三、水情信息采集

專用集成電路，只需外配少量元件即可構成超聲波發(fā)收部件，不僅簡化了電路設計，而且增強了可靠性和電路功能。近年來國內已研制成功用單板機或單片機控制的超聲波水位計，顯著增強了克服環(huán)境因素變化和波浪影響等的數據處理能力和整機功能，不僅可以數字顯示，而且可以提供編碼輸出和打印記錄。超聲波水位計的主要優(yōu)點為：測量精度高、測量速度快、量程寬、不受泥沙淤積的影響。其主要缺點為：探測器只能在寬敞的安裝條件下使用；受外界影響較大，如溫度、濕度等；當其用于小量程時，精度受到較大影響；易受溫度的影響；造價高；冰凍對測量結果有較大影響。三、水情信息采集三、水情信息采集SSH型便攜式超聲波水深儀是由南京水利水文自動化研究所研制開發(fā)的用于測量水庫、湖泊、江河、淺海等水體的便攜式測深儀器。測深時將超聲波換能器放置于水面之下或一定位置，如圖4-2所示。利用超聲波在水中的固定聲速VC和超聲波從發(fā)射到接收的時間T，按下式可換算出水深H：

三、水情信息采集（二）水文遙測終端水文遙測終端是水位、流量等傳感器和通信系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，水利部南京水利水文自動化研究所生產的YDH-1A水文遙測終端由微處理器控制的通用設備，被優(yōu)化設計用于對遠端設備的監(jiān)視和控制。它具有本地處理和控制能力，采用拔插式模板結構，可以根據應用的需要組成不同的類型。三、水情信息采集三、水情信息采集

系統(tǒng)中的中繼站，中心站前端的接口單元HMC也是由YDH-1A型遙測數傳終端RTU實現(xiàn)的。YDH-1A型水文遙測終端能滿足國家防汛指揮系統(tǒng)水文測驗和報汛設備的有關技術要求；能實現(xiàn)多信息源的水文數據采集和多信道的水文數據傳輸；也能實現(xiàn)按水文情報預報播報辦法的要求，人工鍵入水情（三）流量渠道流量觀測是灌區(qū)的一項重要任務，是進行按方收費，推動灌區(qū)水價改革，實現(xiàn)農業(yè)節(jié)水的基礎性工作。為了較為精確地測量河渠過水斷面的流量，通常要在河渠過水斷面上選擇多條測流垂線,在測流垂線上測量不同水深的流速，才能計算得到較為精確的流量值。例如，當三、水情信息采集三、水情信息采集

水面寬度大于5m時，測流垂線不得少于5條，在每條垂線上又可根據不同情況選用一點法、兩點法、三點法、四點法、五點法進行測速，然后才能計算出流量。由此可見，流量測量不僅復雜，而且費工費時，特別在汛期，河流流量變化劇烈，人工測量速度較慢，很難保證測量精度。這就要求具有反應靈敏，能適應自動化監(jiān)測的三、水情信息采集傳感元件，配合微機，實現(xiàn)自動化監(jiān)測。為了實現(xiàn)灌區(qū)水源(特別是河流或大型渠道)水位、流量的自動化監(jiān)測，首先應當建立使之能適應自動化監(jiān)測要求的監(jiān)測站，如圖4-4所示。為了保證隨時向灌區(qū)管理部門提供可靠的河渠水位、流量參數，通常河渠水位、流量的監(jiān)測應自成系統(tǒng)，可選擇價格較低，性能可靠且能滿足測量要求的微型計算機，如單片機、單板機、蘋果機、PC機及工業(yè)控制機等作為基礎，配置適當的接口電路、傳感元件、控制電路與控制機構，即可構成河渠水位、流量自動化監(jiān)測系統(tǒng)。三、水情信息采集三、水情信息采集

若配置通訊接口，則可通過有線或無線向灌區(qū)管理部門的高位機定時傳輸測試成果，以便逐步形成更大的管理系統(tǒng)。（四）地下水水情信息采集為了進行地下水的水位、水質監(jiān)測，我國許多灌區(qū)建立了相應的地下水觀測井，通過長期的人工觀測，積累了一定資料。采用地下水自動化監(jiān)測技術將會進一步提高觀測精度和效率，增加地下水信息量，逐步擴大觀測項目和內容，對合理開發(fā)地下水資源，緩解水資源日益緊張的局面，具有十分重要的意義。地下水位的自動化監(jiān)測可利用浮子式水位傳感器、自動水位跟蹤傳感器、超聲波水位傳感器等作為信息獲取、轉換元件。利用微機自動化監(jiān)測系統(tǒng)對地下觀測井群的三、水情信息采集三、水情信息采集

水位信息進行監(jiān)測處理，逐步形成地下水數據庫，為灌區(qū)用水管理與科學研究提供可靠的數據資源。地下水水質的監(jiān)測，對農田灌溉來說，主要是含鹽量的監(jiān)測，其測量方法多采用電導法。電導法測量地下水含鹽量的原理是以歐姆定律為基礎，將通電的兩極插入水中，由三、水情信息采集于水中含鹽量不同，其導電性能也不同，因此，測定導電性即可確定水中的含鹽量。地下水位、含鹽量、水溫傳感器的布設如圖4-5所示，水位傳感器由固定架固定于地下水觀測井口。若采用浮子式水位傳感器，則通過纏繞在水位輪上的繩索使浮子浮于水面，水面上升或下降，浮子也隨之而變化。由此，傳感器的轉換電路即可輸出水位變化信息。本節(jié)內容到此結束，謝謝大家。各位同學，大家好，歡迎大家來到灌區(qū)管理與調度課堂，下面我們一起來學習第四章第三節(jié)，灌區(qū)土壤墑情自動化監(jiān)測

監(jiān)測土壤墑情（即土壤含水量），對于科學地控制和調節(jié)土壤水分，合理灌溉，實現(xiàn)科學用水，具有重要的作用。

土壤墑情的監(jiān)測方法很多，有張力計法、電測法（電阻法、電容法）、中子儀法和烘箱法等。但從實現(xiàn)自動監(jiān)測的目的出發(fā)，關鍵在于能否將土壤墑情的變化準確、可靠、及時地轉換成電信號。因此，傳感元件的性能直接影響著測量精度，也是構成土壤埔情自動化監(jiān)測系統(tǒng)的關鍵。1.張力計張力計或負壓計是根據測定土壤水張力（負壓力）而制成的。土壤含水量越小，土壤張力（也叫做吸力或負壓力）越大；土壤含水量越大，張力越小。負壓傳感器可將這種壓力的變化轉換成電量的變化，用電量來代表土壤含水量，即實現(xiàn)土壤濕度的傳感、變換的目的。實際上張力計直接測得的值只代表一、土壤墑情信息采集一、土壤墑情信息采集

土壤的水勢，然后再將它轉換為土壤濕度。張力計由微孔瓷杯、傳壓管、集氣室、注水器及負壓傳感器等構成。當向張力計內注入水后，瓷杯微孔便被水充滿，形成了張力相當大的水膜，可阻止空氣通過。當張力式傳感器埋入土壤后，傳感器內的水通過瓷杯與土壤水發(fā)生水聯(lián)系，經過一段時間，張力式傳感器內的水壓力一、土壤墑情信息采集圖4-6張力記與土壤水的吸力達到平衡狀態(tài)，即在傳感器內將土壤濕度轉化成為氣體壓力，通過負壓傳感器又將氣壓信息轉換成電信號,實現(xiàn)了土壤濕度一負壓力一電信號的轉換過程。2.電阻式土壤濕度傳感器電阻式土壤濕度傳感器是依據土壤水分含量不同，其電阻值隨之變化的原理制成的。土壤是由固相、液相、氣相三相系組成，固相主要是土壤顆粒，通請帶有電荷，能吸附一定數量的離子，可以把它看作一種多價電解質；土壤液相中含有鹽類，都是電解質，因而土壤在通常情況下是導電體，一、土壤墑情信息采集一、土壤墑情信息采集

且隨著水分含量的變化而變化。是由封裝在感濕材料（如石膏、陶瓷、尼龍等）內的兩個電極和相應的測試轉換電路所構成。測量時，由振蕩器產生高頻交變電流，給埋入土壤中的傳感器的兩極供電，由檢測電路獲得交流阻抗，經轉換、放大，電路即可產生與土壤濕度相對應的電模擬信號。一、土壤墑情信息采集3.電容式傳感器電容式土壤濕度傳感器實質上是一個電容測定器，它由兩個彼此絕緣的電極和兩電極之間的電介質而構成。它的電容量在兩極面積和相對距離固定的條件下，取決于電介質的介電常數。由于電容式土壤濕度傳感器的兩極之間的電介質是含有一定水分的土壤混合物，一、土壤墑情信息采集其介電常數隨土壤含水量的變化而變化，亦即土壤混合物介電常數的不同反映了土壤含水量的不同，利用電容式土壤濕度傳感器即可將土壤含水量的變化轉換成電容量的變化，由此即實現(xiàn)了土壤濕度的傳感變換過程。4.CNC503BCDR）智能中子水分儀智能中子土壤水分儀使用方便，操作簡單，測量深度不限，配有機械深度計數器，可連續(xù)顯示測量深度；設有百年歷，可實時顯示年、月、日、時、分；內裝單片微電腦系統(tǒng)，可顯示、存儲和傳輸測量數據，采用大屏幕點陣液晶顯示，可同時顯示多種工作參數。一、土壤墑情信息采集一、土壤墑情信息采集5.MP-406水分儀MP-406水分儀由1個內含電子器件的防水室和與之一端相連的4個不銹鋼針的成形的探針組成。這些探針直接插入土壤。探頭尾部的電纜線連接適宜的電壓源和輸出模擬信號。它是一種模擬設備，不斷產生電信號和以電壓比表示土壤性質。6.時域反射儀時域反射儀是20世紀80年代國際上發(fā)展起來的一種最新的測定土壤水分含量的儀器。從20世紀90年代我國開始引進TDR技術，現(xiàn)今已得到迅速的發(fā)展。它是一種高精度、一、土壤墑情信息采集一、土壤墑情信息采集

現(xiàn)場測量土壤水分的儀器。其工作原理為：水的介電常數為80，而空氣為1，一般礦物質為2?3，水的介電常數遠遠大于土壤中其他物質的介電常數，所以，土壤中水的含量決定了土壤的介電常數?；诖耍瑫r域反射儀發(fā)射一定頻率的電磁波在土壤中傳播，其傳播特性與土壤介電常數（即水分）呈線性關系。一、土壤墑情信息采集儀器主要包括主機（液晶顯示）、表層式波導探頭和波導連接器。本節(jié)內容到此結束，謝謝大家。各位同學，大家好，歡迎大家來到灌區(qū)管理與調度課堂，下面我們一起來學習第四章第三節(jié)，灌區(qū)土壤墑情自動化監(jiān)測1.單片機土壤濕度自動監(jiān)測系統(tǒng)單片機土壤濕度自動監(jiān)測系統(tǒng)以8039單片機為核心，字長8位，它具有運算單元，128字節(jié)數據存貯單元，雙向標準地址/數據總線，定時、計數、時鐘電路，以及與外界相聯(lián)系的兩個8位準雙向I/O接口P1，P2。單片機土壤濕度自動監(jiān)測系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)二、土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)二、土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)

包括監(jiān)控程序、功能處理程序和各種算術運算子程序。監(jiān)控程序首先執(zhí)行系統(tǒng)初始化，然后循環(huán)調用顯示子程序，鍵盤掃描子程序，直到確認有按鍵按下，經鍵值譯碼子程序處理后，調轉執(zhí)行各功能處理程序。各功能處理程序分別執(zhí)行濕度傳感器的啟動、脈沖計數、運算、顯示和打印等。2.單板機土壤濕度自動監(jiān)測系統(tǒng)單板機土壤濕度自動監(jiān)測系統(tǒng)以Z80單板機為基礎，通過模/數轉換電路、信號放大電路，接受由負壓傳感器轉換的土壤濕度信息，并對此進行加工、處理，輸出土壤濕度。為了實現(xiàn)多點自動監(jiān)測，本系統(tǒng)由多路調節(jié)器控制磁性耦合開關，使多個土壤濕度傳感器循環(huán)工作，輸出信息。二、土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)二、土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)

其工作流程如圖4-7所示。圖4-73.時域反射儀（TDR）土壤水分自動測量系統(tǒng)近年來，TDR越來越多地被用于土壤水分的測定，它具有快速、準確、可連續(xù)測定等優(yōu)點。（1）TDR系統(tǒng)的組成該系統(tǒng)主要由中央計算機、數據采集轉換器和TDR探頭等三部分組成。其他輔助二、土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)二、土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)

部分有分線箱、太陽能電池、雨量計等，其中計算機用于整個系統(tǒng)的控制和數據的記錄與分析等。數據采集轉換器用于將探頭探測到的電信號轉換成直流電壓，并通過模數轉換而送入計算機。（2）自動測量過程自動測量過程如下：中央計算機每隔5min檢測1次雨量計，在沒有降雨的情況下，每隔12h測量1次土壤含水量，即每天2次，一般在中午12：00和晚上0：00進行；如果檢測到了降雨，則由計算機啟動快速測量程序，即降雨期間每隔20min測量1次土壤含水量，雨停以后，再繼續(xù)進行5h，每隔二、土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)二、土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)

20min進行1次測量，之后恢復每隔12h測量1次，直到下一次降雨。以上測量時間的間隔可以根據需要靈活設置。測量結果自動記錄在PC卡上，在無雨的情況下，每2個星期更換一次PC卡,將更換下來的PC卡中的數據轉換到中央計算機處理和保存，PC卡可以重復交替使用。發(fā)生降雨時，由于測量間隔變小，記錄的數據量急劇增加，二、土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)因此需要雨后立即進行PC卡的更換，避免溢出，丟失數據。4.其他土壤水分自動監(jiān)測系統(tǒng)北京市氣象局研制的土壤水分自動遙測系統(tǒng)原理上與TDR系統(tǒng)相似，該系統(tǒng)將土壤水分探測器（澳大利亞生產）與數據采集器相連，并通過調制解調器、電話線與計算機連接，從而實現(xiàn)了土壤含水量的自動采集、存儲、傳輸、實時動態(tài)監(jiān)測和遠距離調用等功能。此外，遙感RS（RemoteSensing）技術在估算土壤水分狀況亦取得了較大進展。遙感是指在遠距離、高空至外層空間的平臺上，利用可見光、紅外線、微波等檢測儀器，通過攝影或掃描，信息感應傳輸和處理，從而識別地面物質的性質和運動狀況的現(xiàn)代化技術系統(tǒng)。遙感技術一般包括三個部分：二、土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)二、土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)

①遙感信息的獲取手段；②地面物體的輻射波譜特性；③遙感信息數據的處理以及分析判讀技術。遙感技術的基本原理是：各種物體,如土地、河流、森林等具有物理和化學性質的差異，因此反射、散射某種波長的電磁輻射能就不同，在遙感圖象上則顯示出不同的色調、特征或信息，人們根據這些色調、特征、信息參數，和事先掌握的各種物體的二、土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)波譜特征比對，便可分辨出不同的地物目標。采用遙感技術測定土壤含水量，主要依賴于測定從土壤表面反射或散射的電磁能。遙感測土壤含水量途徑有以下三種：①應用反射的光譜段，根據反射率的大小，直接測定土壤含水量。②應用紅外波段，根據土壤表面溫度直接測定土壤含水量。二、土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)③應用微波技術測定土壤含水量。二、土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)二、土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)

與常規(guī)方法相比較,遙感技術為實現(xiàn)實時、大面積的土壤水分監(jiān)測和研究宏觀農田土壤墑情提供了可能性。而衛(wèi)星遙感，相對于其他遙感方法來說，更具有觀察范圍大、較少受人為影響且較經濟等優(yōu)點，較好地克服了常規(guī)方法的缺陷。本節(jié)內容到此結束，謝謝大家。各位同學，大家好，歡迎大家來到灌區(qū)管理與調度課堂，下面我們一起來學習第四章第四節(jié)，灌區(qū)用水數字化管理 供需水感知與預報系統(tǒng)在立體感知體系獲取的區(qū)內水情、農情等實時監(jiān)測數據的基礎上，通過針對淠史杭灌區(qū)蓄、引、提、調水源特點的供需水預報模型，詳細了解淠史杭灌區(qū)灌溉面積、作物耗水、作物需水、土壤墑情、塘庫蓄水、天氣預測等感知指標，在來水預測、區(qū)域產水、農業(yè)需水預報、三生需水預報等模型基礎上，掌握淠史杭灌區(qū)未第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理

來一段時間內的來水、產水、蓄水、需水的變化情況，輸出點、線、面全覆蓋的灌區(qū)取、蓄、輸、配、用、排全過程可視化感知與預報結果，提升淠史杭灌區(qū)水資源配置、水旱災害防御、供用水管理能力。供需水感知與預報系統(tǒng)分為供需水感知和供需水預報兩大模塊。供需水感知模塊通過對接立體感知系統(tǒng)獲得的灌區(qū)雨情、天氣、第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理水情、農情等多源監(jiān)測數據，詳細梳理并感知灌區(qū)作物需求各斷面量測水信息。供需水預報模塊在感知模塊的基礎上，調用并融合國家及省市級天氣預報信息，構建基于淠史第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理杭灌區(qū)多年歷史數據以及機理性模型的來水預報和需水預報模型，在來水預報中重點關注上游產水量、區(qū)內自產水量、水庫塘壩需水量、尾部提水量以及外調水量等五維信息；在需水預報中，除了重點關注作物需水量及灌溉需水量外，還考慮灌區(qū)內生產、生活及河道內外生態(tài)需水量。該系統(tǒng)生成灌區(qū)供需水感知一張圖及預報一第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理張圖，并對灌區(qū)重點關注指標進行一鍵全覽及到達閾值預警，為水資源配置系統(tǒng)、水旱災害防御系統(tǒng)、用水管理系統(tǒng)提供所需數據。天氣預測。廣泛收集國家、省級、市級水文及氣象部門公開發(fā)布的天氣預報數據，主要包括國家氣象臺、安徽省雨水情系統(tǒng)和公共天氣預測系統(tǒng)等，獲取實時和未來降雨信息并提供測站查詢和統(tǒng)計功能。該系統(tǒng)將已有數據收集后進行重排，并通過數據同化技術去噪后集成至統(tǒng)一平臺中，形成加密的灌區(qū)天氣預測信息。系統(tǒng)融合降雨、寒潮、第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理

高溫等天氣預測，計算不同預見期、不同渠道控制范圍下有效降雨、參考作物蒸發(fā)蒸騰量，及時為水旱模型、作物需水生長模型等提供短期預報數據，輔助決策。作物需求。采集灌區(qū)取、蓄、輸、配、用、排全過程儀器儀表、人工巡檢、遙感模型監(jiān)測的水情和農情信息，如流量、水位、流速、灌溉面積、作物需水、作物耗水、土壤墑情、第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理種植結構，生成淠史杭灌區(qū)量測水信息監(jiān)測分布、種植結構分布、作物生長周期管理、土壤墑情分布、作物需耗水分布、灌溉面積分布，為灌區(qū)用水管理提供支撐。第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理通過上報，采集淠史杭灌區(qū)各管理單元作物種植面積數據。通過遙感影像，依托反演反射率，確定灌區(qū)作物種植結構范圍及種植面積。融合上報數據及遙感影像反演結果，進行數據修正，制作發(fā)布灌區(qū)種植結構分布圖。根據各管理單元邊界范圍，確定各管理單元的種植結構分布。統(tǒng)計第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理灌區(qū)全域及各管理單元作物種植面積，分析指定區(qū)域作物種植面積占比。分析特定作物種植面積的年度變化趨勢。作物生長周期。矢量化灌區(qū)作物分布范圍、作物種類等，定期或不定期更新基礎數據庫，錄入灌區(qū)內作物農藝措施，提供不同作物栽種方式、不同生育第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理階段、作物系數、需水管理等多元基礎數據。采集不同年份灌區(qū)典型作物（水稻）的生長周期數據，分析典型作物不同生育階段的作物系數，并對數據進行動態(tài)維護和管理。展示分析作物生長周期的變化規(guī)律和范圍，為作物需水預測模型推演提供數據支撐。土壤墑情。根據灌區(qū)自然地理、水文氣象、干旱特點、農業(yè)發(fā)展規(guī)劃，代表大面積作物生長環(huán)境的土壤墑情、田間水層和所在區(qū)域的典型土壤等，科學合理劃分墑情監(jiān)測站網，結合遙感技術大范圍監(jiān)測旱情，為防旱抗旱、減災決策和水資源配置等提供科學依據。依托數據支撐平臺，獲取灌區(qū)各土壤墑情監(jiān)測點土壤水分數據。第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理

融合土壤濕度數據，逐日發(fā)布灌區(qū)土壤水分分布圖。分析灌區(qū)各管理單元土壤水分的變化趨勢，為灌溉需水預測提供數據支撐。作物需耗水。依據量測水信息系統(tǒng)的氣象信息計算參考作物蒸發(fā)蒸騰量。第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理按照作物種植結構分布計算作物需水量，并匯總灌溉面積條件下作物需水總量。發(fā)布作物需耗水空間分布圖、隨時間的變化趨勢以及綜合統(tǒng)計分析報告。灌溉面積。根據作物需耗水模塊與土壤墑情模塊提供的數據，利用遙感影像反演地表反射率以及代表性光譜指數，利用水量平衡公式，計算灌區(qū)灌溉面積，并結合各管理單元的上報數據，進行統(tǒng)計分析和趨勢判別。第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理發(fā)布灌溉面積空間分布圖以及綜合統(tǒng)計分析報告。來水預測。水情感知系統(tǒng)自動獲取淠史杭灌區(qū)內及周邊地區(qū)降雨、氣象、遙感數據，以及灌區(qū)內各縣7天、15天、40天、90天天氣預測信息，并進行數據質量控制、采樣、第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理數據融合等預處理。通過內置的來水預測模型等，并進行數據插補，生成淠史杭灌區(qū)近期、中期、遠期區(qū)域監(jiān)測及預報數據并進行可視化發(fā)布。第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理外部調水。通過部門數據整合共享、接入的形式，獲取外調水源可供給灌區(qū)的水量，動態(tài)展示外調水源不同時間階段的供給水量。根據灌區(qū)內各控制單元及邊界，結合來水預測模型、塘庫需水預測模型以及有效降雨等，計算主要水庫、河道、湖泊等水源和上游水庫來水情況，預測未來水源和分水源來水水量的變化趨勢。需水預報。結合天氣預測數據、作物種植結構數據、作物生育階段劃分、三生發(fā)展情況以及供水需求，通過數據質量控制、數據融合等預處理，采用需水預報模型，生成灌區(qū)近期、中期、遠期區(qū)域預報數據，并進行動態(tài)交互第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理量測水信息管理。量測水信息管理系統(tǒng)主要是對灌區(qū)監(jiān)測采集的測流站、主要控制站、涵閘、水庫等數據進行管理、統(tǒng)計第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理

分析和查詢展示，主要功能架構包括七個部分：建設量測水數據庫，對實時采集數據進行存儲；匯集物聯(lián)感知實時采集數據及灌區(qū)現(xiàn)有數據，進行數據處理整合；各種量測水信息展示，對各類量測水數據進行地圖交互展示及綜合查詢功能；水情上報及復核，對主要控制閘、測流站、涵閘提供人工測流數據上報，及自動采集數據第四節(jié)灌區(qū)用水數字化管理進行人工復核；水量計算管理，針對灌區(qū)各類測站的量水方式進行管理，比如水位流量關系的率定曲線及誤差進行分析；量測水數據查詢統(tǒng)計，按照灌區(qū)、政區(qū)、供水分類進行水量統(tǒng)計，輸出日常工作常用的水情報表；對自動采集站點的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)故障，管理站及時進行處置。本節(jié)內容到此結束，謝謝大家。各位同學，大家好，歡迎大家來到灌區(qū)管理與調度課堂，下面我們一起來學習第四章第五節(jié)，灌區(qū)工程數字管理灌區(qū)工程數字管理主要是信息化技術，對物理工程進行三維建模、把實體工程通過數字展現(xiàn)出來，進而依據不同時間空間水文氣象信息的變化，對實體工程造成的影響進行觀測，結合物理采集的工程數據、觀測數據進行綜合分析判斷工程的運行狀況、了解工程狀態(tài)，用數字化、網絡化、智能化控制，以算據、算法、算力建設為支撐，通過一系第五節(jié)

灌區(qū)工程數字管理第五節(jié)

灌區(qū)工程數字管理

列指令與數據傳輸，促進工程的安全運行。灌區(qū)工程的數字管理主要對工程日常運用過程進行管理通過對管理處管轄范圍內的閘門以及相應的監(jiān)測設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)視，并提供檢查及維修養(yǎng)護記錄的查詢。包括門運行狀態(tài)：對管理處管轄范圍內的重要閘站的閘門運行狀態(tài)進行監(jiān)視，并提供檢查及維修養(yǎng)護記錄的查詢。包括門運行狀態(tài)：對管理處管轄范圍內的重要閘站的閘門運行狀態(tài)進行監(jiān)視，包括閘門的基本信息、監(jiān)測信息（閘前/閘后水位、流量）、開度狀態(tài)、操作記錄以及視頻信息。同時提供當前及歷史巡查、養(yǎng)護記錄的查詢，包括文字、照片、語音、視頻等詳細信息；設備運行狀況：對各類監(jiān)測設備的運行狀況進行監(jiān)測，包括設備運行電壓值、在線狀況第五節(jié)

灌區(qū)工程數字管理第五節(jié)

灌區(qū)工程數字管理

等。同時提供當前及歷史巡查、維修養(yǎng)護記錄的查詢，包括文字、照片、語音、視頻等詳細信息；視頻監(jiān)視：集成渠首管理處管理范圍內的所有視頻監(jiān)控信息，并基于BIM模型和GIS地圖的融合，實現(xiàn)視頻播放的多渠道查看，用戶可通過地圖選點和列表查看兩種方式，查看管理處管轄范圍內所有視頻監(jiān)控，包括實時視頻及歷史第五節(jié)

灌區(qū)工程數字管理回放。針對攝像頭識別的高水位預警信息、違法違規(guī)行為，用戶可通過短信或電話方式直接通知相關責任人進行處理。通過對工程運行情況的管理實現(xiàn)調令執(zhí)行及反饋、調度記錄查詢、水情上報與復核、供水量統(tǒng)計、巡查管護、工程檢查、工程日常養(yǎng)護、工程管理考核、工程技術檔案資料、歲修項目、建設項目、綜合態(tài)勢。另外，通過構建數字化場景。以自然地理、干支流水系、河道流場、水利工程、經濟社會信息等為主要內容，對物理流域進行全要素數字化映射。構建天、空、地一體化水利感知網，優(yōu)化地面監(jiān)測，加強遙感監(jiān)測，推進物理流域監(jiān)測系統(tǒng)科學建設和高頻乃至在線運行，實現(xiàn)物理灌區(qū)與數字灌區(qū)之間的動態(tài)、實時信息交互和深度第五節(jié)

灌區(qū)工程數字管理第五節(jié)

灌區(qū)工程數字管理

融合，保持交互的精準性、同步性、及時性。構建全國統(tǒng)一、及時更新的數據底板，對物理流域產生的不同類型、不同形態(tài)、不同來源的數據進行有序組織，為水利治理管理提供詳實的基礎底圖。開展智能化模擬。在數字化場景的基礎上，通過集成耦合多維多時空尺度的水利專業(yè)模型、智能分析模型、仿真可視化模型，構建支撐第五節(jié)

灌區(qū)工程數字管理水利業(yè)務全要素“四預”功能的數字孿生灌區(qū)模擬仿真平臺。深入研究流域自然規(guī)律，融合流域多源信息，升級改造流域產匯流、土壤侵蝕、水沙輸移、水資源調配、工程調度等模型，統(tǒng)籌運用好基于機理揭示和規(guī)律把握的數學模型，以及基于數理統(tǒng)計和數據挖掘技術的數學模型，確保數字孿生灌區(qū)模擬過程和流域物理過程實現(xiàn)第五節(jié)

灌區(qū)工程數字管理高保真。建設水利業(yè)務智能仿真模型，構建水利業(yè)務遙感和視頻人工智能識別模型，實現(xiàn)水利工程運行和安全監(jiān)測、應急突發(fā)水事件等自動化精準識別。支撐精準化決策。堅持大系統(tǒng)設計、分系統(tǒng)建設、模塊化鏈接，構建標準統(tǒng)一、互為融通、共享共用的水利智能業(yè)務應用系統(tǒng)，全面覆蓋流域防洪抗旱、水資源管理調配等流域治理管理各項業(yè)務應用系統(tǒng)，全面覆蓋流域防洪抗旱、水資源管理調配等流域治理管理各項業(yè)務應用，實現(xiàn)風險提前發(fā)現(xiàn)、預警提前發(fā)布、方案提前制定、措施提前實施，確保水利決策迅速果斷精準有效。一方面，根據預報預警結果，“正向”預演出風險形勢和影響，以在未萌之時、成災之前發(fā)現(xiàn)問題、提出對策；另一方面，根據調度目標，“逆向”推演出第五節(jié)

灌區(qū)工程數字管理第五節(jié)

灌區(qū)工程數字管理

水利工程安全運行限制條件，制定和優(yōu)化調度方案，實現(xiàn)預報與調度的動態(tài)耦合模擬，進一步提高預案的科學性、實用性和可操作性，為科學高效有序應對江河洪水、山洪災害、漬澇災害、冰凌災害、工程災害、干旱災害、水資源危機、水生態(tài)損害等各類水災害事件提供強大科技支撐，進一步提升國家水安全保障能力。結合灌區(qū)的具體特點和信息技術發(fā)展的趨勢，建設灌區(qū)工程數字管理的五層可知：利用物聯(lián)網技術，打造天、空、地一體化立體感知體系，借助于遙感衛(wèi)星、航空飛行器、無人機、監(jiān)測站、地上、地面、地下監(jiān)測儀器網絡，逐步建成天-空-近地-地面-地下五層立體感知系統(tǒng)，全面感知灌區(qū)的各項數據，實現(xiàn)多源數據的高質量融合、提高數據的第五節(jié)

灌區(qū)工程數字管理第五節(jié)

灌區(qū)工程數字管理

準確性和可靠性。五情可視：利用現(xiàn)有的、在建的和未來的通信網絡，部署視頻采集裝置，并與大量的傳感數據耦合，運用地理信息技術，融合GIS、BIM和影像數據，實現(xiàn)水情、雨情、墑情、工情、災情數據和圖像一張圖的可視管理。五環(huán)可控：完成灌區(qū)骨干渠道輸配水、內部蓄水和各類泵站的信息化建設，實時掌握工程運行第五節(jié)

灌區(qū)工程數字管理狀態(tài)，支持灌區(qū)的水資源統(tǒng)一調度，運用自動控制技術，推動蓄、引、提、調、排五個環(huán)節(jié)工作由傳統(tǒng)的人工管理向自動控制邁進。五態(tài)可調：建立適合灌區(qū)的管理調度模型，通過科學的數據預測和推演，指導并逐步優(yōu)化灌區(qū)的調度計劃。實現(xiàn)需水態(tài)、缺水態(tài)、溢水態(tài)、污水態(tài)、耗水態(tài)的綜合、全域視角、智能化調度。本節(jié)內容到此結束，謝謝大家。各位同學，大家好，歡迎大家來到灌區(qū)管理與調度課堂，下面我們一起來學習第四章第六節(jié)，灌區(qū)數字孿生技術數字孿生起源。數字孿生起源于美國國防部最早提出，用于航空航天飛行器的健康維護與保障。首先在數字空間建立真實飛機的模型，并通過傳感器實現(xiàn)與飛機真實狀態(tài)完全同步，這樣每次飛行后，根據結構現(xiàn)有情況和過往載荷，及時分析評估是否需要維修，能否承受下次的任務載荷等。第六節(jié)灌區(qū)數字孿生技術第六節(jié)灌區(qū)數字孿生技術

數字孿生，有時候也用來指代將一個工廠的廠房及產線，在沒有建造之前，就完成數字化模型。從而在虛擬的賽博空間中對工廠進行仿真和模擬，并將真實參數傳給實際的工廠建設。而工房和產線建成之后，在日常的運維中二者繼續(xù)進行信息交互。進入21世紀，美國和德國均提出了（CPS），也就是“信息-物理系統(tǒng)”，作為先進制造業(yè)的核心支撐技