智慧灌區(qū)解決方案

基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)的智慧灌區(qū)綜合管理平臺采用“云平臺 + 大數(shù)據(jù) + 微應(yīng)用”的整體解決方案思路,以“一庫、一圖、一平臺”為建設(shè)目標(biāo),實現(xiàn)對灌區(qū)水利資源、數(shù)據(jù)、服務(wù)、應(yīng)用的管理及調(diào)度,提升灌區(qū)智能化監(jiān)測與管理水平。

基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)的智慧灌區(qū)綜合管理平臺采用“云平臺 + 大數(shù)據(jù) + 微應(yīng)用”的整體解決方案思路,以“一庫、一圖、一平臺”為建設(shè)目標(biāo),實現(xiàn)對灌區(qū)水利資源、數(shù)據(jù)、服務(wù)、應(yīng)用的管理及調(diào)度,提升灌區(qū)智能化監(jiān)測與管理水平。平臺通過信息采集和監(jiān)控系統(tǒng),準(zhǔn)確、及時、直觀地掌握灌區(qū)運行狀況,實現(xiàn)灌區(qū)精細(xì)化管理;通過業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè),解決灌區(qū)工作人員在信息采集、量測水管理、水費計收等方面的問題,提高灌區(qū)管理效率;通過用水管理決策支持系統(tǒng),實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置、高效利用。智慧灌區(qū)綜合管理涉及灌區(qū)水文氣象、水情水調(diào)、控制調(diào)節(jié)和輸水建筑物安全等多方面內(nèi)容。智慧灌區(qū)綜合管理平臺的目標(biāo)是通過建立統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)平臺、統(tǒng)一的綜合數(shù)據(jù)庫平臺、統(tǒng)一的應(yīng)用平臺、以高度集成的自動化、智能化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化的方式,及時準(zhǔn)確地獲取灌區(qū)天氣、水情、雨情、工情、泵站、水位、水量、閘門運行信息以及現(xiàn)場視頻信息,實現(xiàn)信息資源的共享,決策支持及時,為保證引水、供水工程提供技術(shù)支撐,為工程管理單位、政府及主管部門的現(xiàn)代化管理提供輔助決策。

智慧灌區(qū)綜合管理平臺作為一個綜合系統(tǒng),涉及到水利科學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、計算機科學(xué)、管理科學(xué)、自動化技術(shù)、社會經(jīng)濟等多學(xué)科,整個系統(tǒng)以信息化為核心、自動化為基礎(chǔ)、規(guī)范化為保障,智能化為方向,集成優(yōu)化為目標(biāo)。運用信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù),建立信息采集、處理、決策于一體的灌區(qū)信息集成體系。整個系統(tǒng)建設(shè)包括以下幾個方面:業(yè)務(wù)應(yīng)用層、資源與服務(wù)層、通信網(wǎng)絡(luò)層、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控層。

1.物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控層

物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控層主要實現(xiàn)灌區(qū)與用水管理有關(guān)信息的監(jiān)測與采集,直觀反映灌區(qū)水質(zhì)、水位、流量、閘門優(yōu)化調(diào)度與控制、氣象、墑情、智能灌溉、視頻監(jiān)控等監(jiān)測要素的狀況,同時為智慧灌區(qū)綜合管理平臺業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)源,供決策分析使用。灌區(qū)信息化物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控是灌區(qū)用水管理信息化的基礎(chǔ)工作。

2.通信網(wǎng)絡(luò)層

通信網(wǎng)絡(luò)層是智慧灌區(qū)綜合管理憑條中物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控層與中心平臺進行數(shù)據(jù)交換的橋梁。根據(jù)灌區(qū)偏遠(yuǎn)、分布廣、用水節(jié)點散亂等特點,網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用無線傳輸和光纖傳輸相結(jié)合的方式,支持衛(wèi)星、GSM/GPRS、4G、lora、NB-Lot、Zigbee、internet等多種組網(wǎng)方式。

3.應(yīng)用層

3.1灌區(qū)“一張圖”

灌區(qū)“一張圖”是通過3S技術(shù)(遙感技術(shù)-RS、地理信息系統(tǒng)-GIS和全球定位系統(tǒng)-GPS)對灌區(qū)用水管理空間信息進行識別,從而得到灌區(qū)用水管理空間信息的航空航天遙感圖、電子地圖以及專題地圖、灌區(qū)地形圖、灌區(qū)工程設(shè)施分布圖、灌區(qū)管理機構(gòu)分布圖、灌區(qū)土地利用分布圖、灌區(qū)河系分布圖和灌區(qū)渠系分布圖等,包含:渠道、河流、湖泊、水庫、灌區(qū)、水功能區(qū)、監(jiān)測斷面、水域岸線、涉河建筑、現(xiàn)場照片、視頻資料等灌區(qū)基礎(chǔ)信息。

3.2 流量計算

利用流量率定成果,逐步完善形成每個閘孔的開度,閘前、閘后水位同流量及修正系數(shù)的關(guān)系模型。使得我們不論是正向進行流量計算,還是通過流量反向進行開度推算都愈發(fā)準(zhǔn)確。

3.3 水資源管理

水資源管理貫穿整個輸配水環(huán)節(jié),通過在水源地、輸配水渠系、末端用水等環(huán)節(jié)布設(shè)水質(zhì)、水位、流量、AI視覺水環(huán)境監(jiān)測等監(jiān)測設(shè)施設(shè)備,實時監(jiān)測及展示渠系各關(guān)鍵斷面水情數(shù)據(jù),監(jiān)測用水效率及渠道水利用率,為渠道輸水模型建立和調(diào)度配水提供堅實數(shù)據(jù)支撐。

3.4輸配水管理

輸配水管理通過在灌區(qū)建立“量-測-控”體系,在可行的灌溉制度下,根據(jù)全渠道各分水節(jié)點的分水需求,利用水動力模型形成閘門開度及水位過程線數(shù)據(jù),一體化閘門根據(jù)模型計算成果實現(xiàn)聯(lián)動,保障農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)提高到0.55以上。

3.5農(nóng)業(yè)水價綜合改革管理

長期以來灌區(qū)供水主管單位對用水協(xié)會、用水單位、用水農(nóng)戶沒有有效管理措施和方案,導(dǎo)致用水情況不明確,用水管理混亂的局面。為緩解水資源利用矛盾,落實國家“三條紅線”控制目標(biāo),強化水資源管理,推動社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展,促進水資源開發(fā)利用,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展,營造良好的水價環(huán)境,促進水利行業(yè)健康發(fā)展,建立灌區(qū)水價綜合改革管理系統(tǒng)具有較強的現(xiàn)實意義。

3.6 灌溉管理

通過整合水肥一體化、田間系統(tǒng)自動化,構(gòu)建灌區(qū)田間協(xié)同的智慧化體系;構(gòu)建集大數(shù)據(jù)處理、云計算分析、專家決策為一體的干旱區(qū)綠洲灌溉農(nóng)業(yè)智能灌排工程技術(shù)體系;供水到戶,合理定價,建立用水戶自主管理與專業(yè)化服務(wù)相結(jié)合的管理模式;明晰水權(quán),總量控制、限額用水,加強需水用水定額管理,實現(xiàn)田間系統(tǒng)的智慧化協(xié)同。

3.7 水情分析

水情統(tǒng)計模塊,對水庫的水位/庫容,各閘門/閘控的水情數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。統(tǒng)計主要指標(biāo)有年度計劃水量/實際水量/調(diào)水計劃流量/實際流量/閘前水位/閘后水位/閘門開度。

3.8 視頻監(jiān)控

根據(jù)站點進行分組,區(qū)域進行細(xì)分,支持自定義分組名稱及層級,同時支持監(jiān)控點分組管理。

視頻控件具有良好的兼容性,兼容常見的視頻設(shè)備,在常見的瀏覽器版本中均可正常使用。

3.9 工程巡檢

表格,圖標(biāo),GIS地圖三合為一,關(guān)注點一覽無遺,考核巡檢人員更有效,實時顯示巡檢人員發(fā)現(xiàn)的問題(問題類別,問題描述,問題圖片等),實時顯示批示狀態(tài)、處理結(jié)果,處理流程。

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