灌区信息化建设发展现状及策略

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摘要：灌区信息化的建设发展是提升灌区管理水平和提高灌溉效益的有效手段之一。针对灌区信息化建设发展不同阶段中存在问题进行归纳总结，分别对规划、建设和运行管理阶段信息化建设发展现状进行分析，对规划质量、建设水平、设备维护、人才队伍建设相关问题进行探讨，并对存在的问题提出应对策略以供灌区信息化建设及长期运行管理需要。

关键词：灌区；信息化；应对策略；运行管理

灌区信息化是提高灌区的管理服务水平和质量、降低成本的重要手段，是实现“总量控制”和“定额管理”2套指标体系的重要措施，是灌区建设和发展的必然方向。通过现代计算机、网络通信、电子信息、智能控制等技术构建水资源信息感知、智能控制、动态调度，实现灌区管理的信息化、智能化、网络化。全国大型灌区续建配套与节水改造规划的大型灌区共434处，分布在全国31个省（区、市），涉及1104县（市、区），截至2014年底，共153处灌区不同程度开展了信息化建设[1]。通过灌区信息化建设，工程运行安全保障得到了提高，应对突发事件的处理能力得到了增加，水资源的利用效率和灌区综合管理水平得到了提升。对灌区信息化建设的发展，多位学者也提出了各自观点，其中具有代表性的有：陈金水[2]对灌区信息化建设的总体思路方面提出了灌区现代化的顶层设计思路要结合灌区的实际情况，遵循客观规律，循序渐进，要结合灌区的实际应用情况，做到实用、有效和可靠。信息化的规划质量受灌区自然环境、工程条件、人文因素等制约，郝敬伟[3]指出针对信息化建设的目标和内容、分析建设规划应坚持开放性、先进性、可靠实用性等基本原则，并针对系统运行的人员素质、运行管理、制度建设等关键因素提出合理建议。灌区通信方式也随着通讯技术的发展不断在变迁，从较少占用资源的GPRS方式[4]、到可以实现遥测和遥调的GSM方式[5]、适用于人烟稀少且无公网覆盖地区的5.8GB/s宽带微波方式[6]，以及VPN虚拟网技术，或者上述方式的各种组合等。灌区信息管理系统从单纯提供信息到提供共享和决策支持服务转变。肖建华[7]对灌区信息化系统集成方案进行了优化，针对普遍存在的信息化“孤岛”问题进行了整合，实现对各种页面的浏览。柏屏[8]、谢芳[9]、李翊[10]、马乐平[11]等以地理信息系统（GIS）为平台，数据库为基础，建立了不同类型灌区信息化管理系统，实现了水利信息的采集、展示、模拟、管理和分析评价及数据的上报和共享。从目前的灌区信息化发展现状看，灌区水管单位对灌区信息化建设的积极性较高，而工程前期规划及后续管理意识不强。灌区信息化是一个集信息采集、数据管理、决策支持、网络于一体的系统工程，其发展不仅仅需要关注建设期，更应该开展全过程管理，包括前期规划，建设管理及运行维护等多个方面。

1灌区信息化发展现状

灌区信息化建设的目标是充分利用计算机、电子、通讯、控制、网络技术，围绕灌溉管理，打造灌区工程管理及运行管理的支持、应用平台。其主要建设内容一般包括：水雨情测报、闸门监控、墒情监测、调度管理、办公自动化等系统的建设，以及数据库和通讯网络的构建。从建设效果看，灌区建立了灌区水情信息基本站点和完善了传输方式，管理上基本实现了计算机对基础水雨情信息的采集、处理和预报功能。灌区获取的信息被不同程度用于灌区自身的管理当中及行业主管部门决策的依据，一定条件下实现了灌溉水资源的优化调度和配置。灌区信息化建设初步达到了建设目的。但是，在多年的建设管理及运行中也存在一些问题，不同阶段存在的问题各有特点。

1.1规划阶段

配套改造周期长，规划与建设脱节。在实施过程中，限于各地实际情况及编制规划时期条件，规划编制深度不同，规划技术方案实施时机不尽合理，工程投资建设内容与工程量不匹配等。各地信息化建设规模、重点和实施时间不同，加上工程建设环境与物价水平的变化，工程建设标准更新，原规划内容与建设情况不符。数据格式不统一，系统兼容性差。数据的分类、定义不规范，设计单位各自为阵，存在低水平重复开发与建设等现象。数据库模式多样，标准化程度低，数据存储难以同化，无法实现信息共享，产生一个个“信息孤岛”。采集和传输设备型号种类繁多，档次参差不齐，应用程序各自独立，没有关联性。缺乏统一规划，重复建设现象严重。信息化规划与水库安全、山洪灾害、气象部门环境等监测项目重叠，各自独立规划、设计和运行，各系统分属不同管理部门，无法集成，增加了投资，降低了资源利用率，同时增加了维护费用。软件标准化、通用化程度低。由于各类信息系统及应用软件均由各承担单位独立开发，其系统性差、维护困难。这就导致数据库和应用软件只能由少数人员熟悉使用，一旦出现问题，往往导致整个系统的瘫痪甚至废弃，由于缺乏权威的数据库建设指南，缺乏统一的建设标准，其它用户也难以使用。片面追求外观效果，实用性偏低。规划中对系统的展示功能要求较为丰富，片面追求视觉效果，而对信息技术的应用不足，多数数学模型难以对实际状况进行符合实际的模拟，难以对灌区水资源科学调度管理起到指导作用。

1.2建设阶段

在建设实施阶段，总体建设水平低和管理职能分散，同时信息化人才和资源投入不足也是导致信息化建设机制缺失的原因。信息化建设水平低，影响数据的质量。直接造成水利统计数据的获取方式不稳定，部分地区存在重复建设，使得数据源混乱，指标重复不一致，有可能会出现相互矛盾的情况。实际建设时，由于不同施工单位采取的技术手段有差别，很难做到系统建设的整体性，不利于系统的二次开发和综合集成。管理职能分散，信息化人才匮乏。信息化运行管理人员处于基层水务系统，无法参与建设项目的前期工作，对信息化建设规划信息了解有限。相关专业技术人员不足，对信息化知识认识不足，从事水利工程建设人员往往具备扎实的水利工程建设知识，而信息化方面知识则成为短板，无法及时发现建设中存在的不足。硬件优于软件，制约信息化水平。灌区普遍重视硬件建设，软件建设水平较低，相反限制现有硬件水平充分发挥。甚至有的资料整理分析还需要人工操作，对灌区管理效率有直接影响，同时已开发的软件得不到实践应用，这也间接影响了软件的开发和推广工作。

1.3运行管理阶段

设备多样化，维护成本高。灌区常用的水位、雨量、流量等设备种类繁多，品牌各异，性能也是千差万别。经过实践运行，进口原装或组装采集设备质量相对较为稳定，但设备价格较高，多为一体化设计，维修困难。国产设备价格较为低廉，但长期运行可靠性偏低。信息化人才建管不对称，缺乏相关专业知识。从事水利信息化系统开发人员偏重于信息技术，而对于水利建设相关知识略显缺乏。长期从事灌区管理业务的人员多数对信息化认识不足，造成系统建设完成后成为摆设品的尴尬局面。对灌区管理人员的培训及再教育往往侧重于水利与工程建设专业知识，信息技术方面的人才往往得不到重视。维护费用高，存在资金缺口。维护一个信息系统可能比建设更难，而且信息化系统建成后的管理和维护，则主要靠应用者和管理者完成。信息化设备更新快，淘汰率高，运行维护费用高，运维费用由使用单位自行解决，对水管部门来说在资金上有一定缺口。

2灌区信息化发展应对策略

国家每年仍将投入续建配套节水改造投资的3%～10%用于灌区信息化建设，这为灌区信息化建设与发展提供了资金保障。然而，灌区信息化运行管理过程中遇到的问题已经开始制约信息化的进一步发展，灌区的建设管理水平也是信息化程度高低的重要体现。灌区水利信息化涉及数据采集、信息传输、决策支持等多方面的运用，因此提前做好灌区信息化发展中的应对策略，对发挥系统应用效益及信息化运行长效机制有重要的指导作用。

2.1规划阶段

信息化系统设计的前提是规划质量，良好的规划能够节约工程投资，节省工期，保证工程竣工后长期高效运行。系统建设规划要结合灌区实际情况，实际应用和效益发挥紧密联系，将先进的科学技术融入到实际的灌区管理中，才能建设技术含量高，紧跟科技现状的系统工程。适时调整规划，合理升级改造方案。针对规划不能满足当前需求的情况，要随着社会经济的发展水平，本着“技术先进、经济合理、讲求效益”的原则提高工程建设标准及优化建设内容。统一规划，提高系统兼容性。各系统输入输出接口采用国家标准，为系统集成提供便利。建立科学规范、标准统一、资源共享的信息化应用平台，实现网络互联和资源共享。这也是减少投资、降低后期管理和维护成本的手段。国家也颁布了相关标准，如SL700－2015《水利工程建设与管理数据库表结构及标识符》对库表结构、数据表示方法和标识作了规定。加强沟通，实现互联互通。在水利系统中根据职责和隶属关系，由通信和计算机网络系统相互连接，实现信息和成果共享。李翊[12]、刘海燕[13]等提出的面向服务的体系结构和云计算解决方案可提供借鉴，建立感知层、网络层和云计算平台三层架构，为各类信息化系统提供统一的软硬件基础平台。实用性至上，可视化仿真辅助。对数据分析挖掘及建立水利水文模型进行研究的最终目的是实现水资源的优化调度，提高用水效益。对数据和空间信息给予了不同程度的表达，都应以满足现实需要为原则，不可过于追求动态和可视化效果。在信息传输上，目前大多数灌区都采用遥测系统，信息传输方式有GPRS，3G网络和VPN专网等。由于现在公网覆盖率较高，数据量较小的信息基本能够通过GPRS传输，而3G和VPN网络传输费用较高，一定程度限制视频监视、闸控等设备所需信息的传输。原则上应优先选择公共通信方式，或以公共通信方式为主。

2.2建设阶段

加强业务应用系统建设，恰当配置模块。灌区目前主要的业务应用系统包括信息采集处理、水费计收管理、配水调度管理、灌区防汛预警及办公自动化系统等。严格执行技术框架体系，水利部项目办编制完成了23部项目标准，覆盖术语与编码、信息采集与传输、数据资源、应用系统和建设与管理等方面。在灌区信息化建设中严格执行相应的技术标准，对主要硬件设备、关键系统技术审查，能够保障仪器设备多样化带来的困扰，提高系统兼容性。在此基础上需要加强业务应用系统的开发力度，从系统建设经验看，采用微软公司控件进行二次开发是一种选择，其设计工期短，界面友好，符合管理人员平时的工作习惯与思维方式，只要进行短期培训一般管理人员即可上岗操作。推进公共数据库系统建设，实现资源共享。灌区公共数据库包括基础信息、水情、水利空间和社会经济等数据库。充分利用网络资源，建立局域网系统，实现信息的传输、处理与共享。实现水利行政管理部门、灌区管理机构、计划用水户等多级管理平台的数据共享，提高行政效能，提升计划用水管理的主动性，为调度决策提供信息支持。构建水利基础信息采集体系，提高水利基础信息的利用率。现有的公共通信资源基本能够覆盖灌区主要水源地信息传输的需要，灌区信息化建设应依托现有公共通信网络建设相应的水利基础信息通信网，为灌区基本业务提供通信服务，适时增加必要的传输带宽以保证大数据量的传输能力。建构区域性数据中心，在灌区水利基础信息采集体系内实现日常灌溉、防汛抗旱、应急调度等事务的资源共享。

2.3运行管理阶段

加强制度化建设，保证长效运行。灌区信息化系统中精密的设备需要采用严格的技术操作流程，整个系统的管理和使用需要明确责任主体、规范管理职责，严格操作规程。制定清晰、严谨、科学、规范的系统管理制度，是保证系统长效运行的有效手段。大部分信息化设备均安装在荒郊野外，暴雨天气易遭到雷击短路损坏，数据采集设备线路易遭到动物啃咬破坏，民用设备易被偷盗。所以设备的防雷、防水、防火、防盗等需要在运行中予以重视，采用切实有效措施保证设备安全。重视人才培训，提高运行管理水平。信息化系统涉及水利、电子、通讯、自动化、计算机等多个专业。因此对管理人员的专业素质和技术水平要求也较高，这样的综合型人才在灌区管理单位不多。因此要求在系统建设期管理人员能够及时参与，充分了解系统建设的内容和技术要求，完工后也应提供充足的培训学习机会，只有提高灌区管理人员的素质，才能保证灌区运行过程中系统的有效利用，并充分发挥应有效益。经验表明系统的长效运行不仅在于建设高质量的信息化系统，日常的巡视检查、维修管养也是系统安全运行的重要保障。

3结语

灌区管理的信息化、智能化、网络化是灌区建设和管理的发展方向。针对灌区管理现状进行了总结，分别对规划、建设及运行管理中存在的问题进行了梳理。当然在灌区信息化建设过程中，各个阶段也不是完全区分的，有些阶段是相互重叠，互相渗透的。总之，要重视规划质量，最大化投资效益，保持系统兼容性的同时紧跟科技前沿；推进建设阶段应用系统及公共数据库建设，提高基础数据利用率；加强运行管理阶段制度化建设，加大人才队伍培养力度，以提高管理人员的素质。通过加强灌区信息化建设的全过程管理，提升灌区管理水平和增加灌溉效益。

作者:李铮 何勇军 范光亚 吴秀会 单位:南京水利科学研究院 翠屏国际控股有限公司