技术计算机应用TECHNOLOGY灌区管理信息系统的研制开发122陈 玮，刘 兵，何新林（团水泥制品厂，新疆 石河子 832003；2.石河子大学水利建筑工程学院，新疆 石河子 832003）摘 要: 在计算机技术日益向农业生产管理领域渗透的大背景下，针对灌区管理的普遍需求和项目区实际特点建立了功能简捷适用、结构科学合理的灌区管理信息系统。系统的主要功能有：基本信息服务、实时监测与自动控制、需水预测、用水调度、图形报表、办公自动化管理,数据库管理、系统维护。结合系统在项目区的应用，证明了系统的开发建设是成功的，具有应用推广价值，也可以为同类系统的建设提供参考。关键词: 灌区；管理信息系统；系统开发；推广应用R & D of Irrigation Zone Management Information System//Chen Wei, Liu Bing, He XinlinAbstract: Under the background that computer technology is penetrative into the fi eld of the agricultural productive management, the paper introduces the simple, applicable and structure-scientific MIS aiming at the general irrigation zone management requirement and practice. The main functions of MIS include: basic information service, real-time monitoring and automatic control, water requirement prediction, water use dispatch, fi gure and report forms, offi ce automatic management, database management; system maintenance. After the application of MIS in the irrigation areas, the practice proves that the development and construction of such a system is successful and has the value for further spreading and providing the references for the similar system words: irrigation zone; Management information system; system development; spreading and application中图分类号:X321/P208 文献标识码:A 文章编号:1673-8241(2007)10-0034-04区水资源的优化配置，合理使用。灌区管理信息系统是辅助灌区管理人员完成信一、引 言息搜集、加工等管理工作的系统软件。管理信息系随着科学技术的发展，以计算机为中心的现代信统对企业事业单位的作用在于加快信息的采集、传息技术正迅速地向农业领域渗透，农业信息化的进程送及处理速度，实验数据在全单位的共享，及时地已势不可挡。在这样的大背景，灌区管理作为农业生产为各级灌溉管理人员提供所需的信息，辅助他们决管理的一个关键环节，其对农业现代化进程的影响已策，从而改善灌溉管理单位的运行效率及效果。所日益凸现。灌区管理是以农业、工业、城市、绿化供水为以，在加快农业现代化进程中，灌区管理信息系统的主的基础产业，随着人口、社会的快速发展与进步，对研制开发具有现实意义和紧迫性。水的需求不断增加，因气候的变化、人为环境污染、西部干旱等，使水资源紧缺的矛盾不断增加，严重制约了二、系统开发原则灌区的经济发展。所以，对灌区水资源的管理，必须从粗放管理型转向精细、精准管理型，这样才能实现灌在满足目前国内灌区管理信息系统的基本功能—实现水雨情自动测报及闸门自动控制等功能的收稿日期：2007-09-20基础上，使系统最大限度地发挥其功能，因此，在符合作者简介：陈玮（1979—），男。国家和行业标准的前提下，系统设计遵循以下原则：中国水能及电气化
技术计算机应用TECHNOLOGY1.技术先进性与成熟性之间的平衡(4）无线数据传输系统；先进代表创新，率先采用意味着风险的存在。(5）数据处理硬件平台、操作系统及管理环境；成熟代表经验，或许也隐含某种落后成分。科技可(6）数据通信网络及管理环境行性的论证，就是对先进科技作风险评估，以避免4.系统功能上的完美追求将整个灌区管理信息系统建立在不成熟的科技基础这一原则主要体现在：上。该方案采用稳健和成熟的科技，并寻求技术上(1）在大负荷量运行时不显著增加响应时间；的新突破，使系统既先进又可靠。(2）系统的高可用性，使服务不会中断；2.系统全方位的灵活性(3）系统的高可靠性，确保所有采集资料完整无缺；系统的灵活性是方案中很重要的一个环节，其(4）系统的高度安全性，不容非法侵入系统和目的在于在最短的时问内开发、集成、维护和扩充数据库文件；新的应用系统，而且不影响原有系统应用的完整性。(5）系统易于扩充，保护原有投资灵活性设计包括以下几点：(1）传统结构的开放性；三、系统逻辑分区(2）数据库设计的兼容性；(3）应有软件的可移植性；灌区管理信息系统是一个涉及灌区的方方面(4）系统整体的可扩充性。面的动态系统。以系统科学、现代管理科学及先进3.系统整体的均衡性的信息技术、测控技术等为基础, 以实现高效率、整个系统构架的各部件都不能成为“瓶颈”地高质量、安全可靠的现代化灌区管理为目标, 构成带，不能影响整体运作。这些部件包括：的具有日常工作处理能力、知识管理能力、科学决(1）水情数据采集系统；策支持及集成综合业务处理能力, 进而实现灌区水(2）视频监视系统；资源的优化配置、提高灌区管理效率的一个战略性(3）闸门自动控制系统系统。它需要通过数据采集、传输，然后从大量的信图1 灌区管理信息系统逻辑结构分区示意图中国水能及电气化
技术计算机应用TECHNOLOGY息，相关数据中，通过资料整理、分析，从而为灌溉决策服务。因此，进行系统系统开发之前，详尽合理的系统分析是必要的。由于灌区管理系统是以数据、信息为基础和纽带的，各功能模块之间以数据、信息的流向相关联。因此，在进行功能分区之前应进行数据库逻辑结构分析。系统逻辑结构如图1。图3 灌区管理信息系功能模块示意图四、系统总体框架结构设计系统信息支撑层存储和管理整个系统共用的所有本系统软件总体框架可分为三个层次：人机接数据。按数据获取的时间来分，包括实时的和历史的数口层、系统应用层和系统支撑层（如图据：按信息类型来分，可分为列表、文2）。件、图形、图像、文本、程序、音频、视频等。按信息的来源来分：包括通1.人机接口层（系统交互界面）系统交互界面是系统使用者与应用软件之间的过无线与有线传输来的各个监测站的信息、团场和上人机接口，通过建立总控程序构建系统运行的软件级主管部门发送来的信息，还有少量的信息通过本地环境。具体功能包括控制应用软件运行、控制参数终端，以键盘、扫描仪、录像介质的形式人工输入。的输入和运行信息的表达。2.系统应用层 五、系统功能模块系统应用层是本系统的核心，提供用水与防洪调度决策过程中所需的各种业务分析、信息接收处理、数鉴于项目区灌区管理工作的实际需要，将系统据管理等功能。根据决策过程对业务分析、信息管理和分为八个子系统，其组成如图3：信息服务的实际要求，系统应用层划分为信息处理查1.基本信息服务子系统 询服务、洪水报警、汛情监视、web服务等功能系统。本系统主要提供灌区的水情、雨情、工情以及历史数据的存储、整理，为用户提供实时遥测数据显3.系统信息支撑层示和历史数据、墒情测报成果、配水调度成果查询等，本模块是灌区管理信息系统的基础和信息服务的核心部分。具有很强的系统规模伸缩性，其构架可满足中心站各级子系统的需求。另外资料服务子系统提供本地资料调用接口、网络资料调用接口和实时数据网上广播发布等一系列资料调用接口。2.实时监测与自动控制子系统 利用GIS服务的支持，用户可以实时对灌区内渠系，闸门进行监控，当渠系出现故障、或水位超过警戒水位时，根据用户的设置，将会在调度中心进行报警，提醒管理部门采取相应的措施。另外，管理人员可以通过计算机实现灌区闸门的自动控制。这样，图灌区管理工作的劳动量极大地得以减轻。2 灌区管理信息系统总体框架示意图中国水能及电气化
技术计算机应用TECHNOLOGY3.需水测报子系统助功能模块，为灌区办公自动化提供软件基础。该本模块的主要功能是根据灌区的水雨情和墒子系统可以通过系统的数据库服务系统调用数据库情等信息进行灌区需水测报。本模块是系统的重要中的数据，并进行计算和处理，自动生成专业图文和组成部分，也是关键模块，墒情测报的精度直接关报表。办公自动化软件子系统具有数据登记、数据系到在其基础上做出的配水调度决策是否科学合导入导出、查询、浏览、打印等功能。理，因此测报的精度是关键。 4.用水调度子系统 六、应用实例综合考虑来水情况和土壤墒情初步确定灌溉调度方案，通过方案优选功能，以灌溉效益最大为目1.项目区概况标函数对灌溉调度方案进行优选。用户可以根据实项目区所在灌区属大型灌区，总灌溉面积际情况，对各影响因素设定相应的权重，系统将根万ha。十八团渠灌区现有场内干渠，支据用户的选择确定最优方案。渠，斗渠，总长度，5.图形报表子系统 从上世纪80年代后陆续完成砼板加塑膜双防渠道根据一般灌区的实际需要，主要有分水报表、斗，砼板单防渠道,渠道总长度的口报表、统计报表和灌溉总报表等。功能主要有报表％，土渠不防渗，配套建筑物共3493生成、存储、修改、删除和打印功能。图形、报表将在座，其中水闸2545座。总体来说，水利设施建设较为统一的接口下进行方便的运行和管理。可以根据需完善，灌区各管理机构健全，已基本上具备了建立灌要制作各类不同内容和格式的日、旬、月、年报表：系区管理信息系统的工程基础，但管理信息化建设水统支持基本的缩放、平移、导航等窗口操作，支持高平不高。所以，建立功能完善、结构合理的灌区管理分辨率显示，具有极好的显示响应时问。信息系统具有可行性和必要性。6.数据库管理子系统2.建设内容数据库管理模块是整个系统的核心部分。灌溉该项目区建设灌区管理信息系统，目的是使灌决策系统涉及的信息量大，门类复杂。所以必须建立区的主要渠道实现水情自动测报和信息自动化管一个功能相对完善、结构合理的数据库管理系统对理，为“数字灌区”打好基础。系统建设内容包括：系统各项数据进行管理。本系统的数据库管理模块根据该灌区流域分布的实际状况及规划要求，根据灌区管理的实际特点，进了历史数据库、实时数该系统设计；为1个中心站，1个中继站，36个水位、7个据库、工情数据库和空间数据库分别用于存储历史雨量、28个闸位监测站，4个水泵流量监测站，4个视数据、实时数据、工情信息、空间数据。频监视站，1个闸门自动控制站。并且在此硬件系统建7.系统维护子系统 设的基础上，建立与之相适应的灌区管理信息系统的系统维护子系统主要用于系统应用数据库中，软件部分，切实起到提高灌区管理水平的作用。系统定义资料和用户资料常规维护等与数据库相关3.结 论的维护管理工作，是系统中除数据服务子系统外唯本系统设计起点高，采用了当今最先进的电子一和数据库直接联系的子系统。本子系统将分散的技术、通讯技术、自动控制技术、计算机技术、网络维护和管理功能有条理地组织起来，具有统一权限技术，不仅紧紧结合了该灌区的现状，而且考虑到管理和分别权限管理功能，可根据不同的权限，给了科学的迅猛发展，为以后系统的扩充升级打下了予不同的操作许可。接口简洁友好，便于操作。坚实的基础（遥测站、闸门自控站、视频监控站可8.办公自动化管理子系统 任意增加，软件功能模块如土壤墒情、环境监测等办公自动化管理系统是灌区管理信息系统的辅可任意扩充，通讯改造可将无线通信（下转第41页）中国水能及电气化
技术技术交流TECHNOLOGY图1 淮溪电站装机容量与年均纯收入的关系曲线图 找到相应装机容量的电能，也即不同设计装机容量分别以电费年均纯收入Ai为横座标，电站装机的多年平均发电量Ei。容量Ni为纵座标，绘制电站装机容量与年均纯收入(2）工程总投资和电站年均纯收入的计算的关系曲线，找出与年均纯收入极大值相对应的装按选择的几种不同装机方案进行相应的工程布机容量，也就是电站最优装机容量。置，初估不同方案的工程量和主要机电设备费用，最下面以古田县淮溪水电站为例，进行最优装机后计算不同装机方案的工程总投资Mi。同理，分别容量选择。按上述介绍的方法进行计算其成果见表计算不同装机方案的年均电费收入和开支费用，将1：年均电费收入扣除税收和运行费用等开支后即为不从图1上不难发现当电站装机容量达到同装机方案年均纯收入Ai。9000kWɾh，年均纯收入达到极限值即万(3）图解选择小型无调节水电站最优装机容量元。可见9000kW为淮溪电站的最优装机容量。（上接第37页）改为光缆通讯或无线与光缆并存的利管理推向科学化、自动化、现代化奠定了技术基方式）。础, 在同类灌区进行推广应用前景广阔。信息的建成为改变该项目区灌区观测设施落后，人工测报精度低，时效差的状况，实现了水位、流量、闸位及雨量数据的实时采集，重要水工建筑参考文献：物的视频监控，重要闸门的自动控制，降雨强度变[1]廖桂平，李爱平，吴泉源.多媒体在web农业专家化过程线自动生成（为洪水预报与警报、抗洪抢险系统中的应用[J].计算机与农业，2002(11).的安全措施与组织迅速提出调度方案，为防汛指挥[2]王成军,陈冰峰.基于B/S模式的大型灌区信息化部指挥决策提供支持），GIS电子地图实时数据查应用系统分析与设计[J].西安建筑科技大学学报, 2004 询，灌区各渠道用水量自动日旬月统计，水量水费目(9).旬月报表自动生成，上下级部门通过网络进行业务[3]徐建新，白雪梅，沈晋等.灌区水资源实时优化调交流，管理部门内部实现办公自动化及管理（包括灌配决策软件研制[J].水科学进展，2003(3) .溉管理、渠系管理、水费征收管理、工程管理、人事[4]张巍巍、刘喜峰、谷红梅，等.灌区实时灌溉决策管理、财务管理、物资管理、文档管理等）。本系统支持系统软件研制[J].人民黄河，2007，（4）.的建设，使灌区管理更加有效合理利用水资源，确保[5刘兵，何新林，蒲胜海，张伟.B/S模式实时灌溉调工程安全运行和汛期防洪调度工作，为将灌区的水度系统框架设计[J].中国水利，2007，（15）.中国水能及电气化
