灌区一张图管理平台构想

邓学刚 张龙龙

（焦作市引沁灌区管理局）

1 灌区管理平台现状

灌区现有管理平台主要为实时水情平台、视频监控平台、干支渠计量平台、总干渠斗口闸控计量收费一体化平台和财务管理平台，平台开发较分散，日常维护成本高，集成化程度低，形不成统一的体系，某些功能模块出现了重复投资的现象。

灌区现有的实时水情平台，主要偏重于实时、历史水情和常用数据报表查看，围绕现有平台进行的灌区管理工作，如供水调度主要还是依靠积累的长期实践经验，一旦经验丰富的优秀管理人员调换岗位或退休后，容易出现管理能力断档，无法保证管理工作的稳定性。依靠现有平台进行的灌区调度工作，并非完全建立在数据分析基础上，无法科学预测研判水雨情变化和需水变化趋势，供水调度实时性较差，灌溉水利用率提升主要依靠工程建设等硬件改造，而通过运用数据化分析等更科学高效的管理手段服务供水占比重较低。

与大型水利枢纽工程相比，平台功能远远不满足于灌区现代化管理需要。与社会其他行业相比，平台架构、操作简洁度及智能化程度远远满足不了灌区现代化管理需要。

总之，灌区现有平台作为主要管理手段与国家提出的治理能力现代化要求，相差甚远。

2 灌区一张图开发理念

一张图平台将“一滴水、一张图、一数据、多应用、新服务”的理念贯穿于开发全过程，实现对“一滴水”的全生命周期管理；一张图平台力求尽可能综合灌区实际管理需求且后期可拓展性强，功能模块类积木化搭建，同时注重平台硬件和软件的安全性；一张图平台满足最常见的Web端（PC端）、移动端同时在线使用，力求操作界面直观、简洁，操作过程智能化，常用功能或数据信息在一张图首页或第一层级可以轻松调用查看；一张图平台应与社会化服务结合，通过租用云端服务，专业的事情由专业的人管理，减轻后期运行、维护和设备升级的成本；一张图平台立足于好的平台应贴近实际，追求实用，更好服务管理者，服务灌区具体业务，不需要全部追求最先进，而是结合灌区实际情况去选择最适合的，将日常管理程序化，减轻重复工作量，让管理更高效；一张图平台站在全局高度看灌区，形成全域视角，通盘考虑灌区用水，提高管理者调度的科学性、针对性、严肃性和传承性，最终服务节约用水，进一步提高灌溉水利用率。

3 灌区一张图平台基本架构

随着移动终端的完全普及，5G及物联网技术推广应用，传统后端三层架构虽然本身没有特别的缺陷，但随着时代的发展，已经不能满足万物互联需要。平台架构会随着科技发展而不断更新变化，但对于灌区来说，常见的商业化架构已很成熟，比如根据数据的流向自上而下分别划分为应用层（客户端层）、数据访问层、数据分析层、数据处理层和数据采集层的五层架构，足以满足灌区管理需要，不必纠结所谓的最新架构模式。

4 灌区一张图平台功能模块构想

4.1 天气模块

在一张图地理信息首页，通过前端雨量器自动上报灌区范围降雨情况，动画显示区域降雨状态。采用未来趋势和实时天气显示模式切换，显示未来7-15 d降雨趋势，并动画显示整个灌区降雨可能性。

4.2 水情模块

4.2.1 实时水情模块

在一张图地理信息首页，通过不同线条颜色等方式，直观判别渠道区间过流状态。常用信息采用弹出气泡的显示模式，如在PC/Web端将鼠标放置于监测站点或闸口上方，直接弹出本站点的流量、断面尺寸、水位、流速、温度等相关水情基本信息，鼠标挪开后信息消失，减少鼠标点击工作量。

4.2.2 用水异常模块

在一张图地理信息首页，通过设定区间渠系水利用系数限值，将前端采集到的数据，经特定程序化计算分析，显示区间用水异常信号，将异常信息通过自动或人工方式，发送异常用水提醒短信或移动客户端、微信端等其它方式通知有关管理人员，同时自动记录，将用水异常信息形成电子档案，强化供水调度工作的严肃性。

4.3 监控模块

4.3.1 闸口启闭监控模块

在一张图地理信息首页，通过信号闪烁方式，直观判断干支渠及斗口闸门启闭情况。

4.3.2 渠系建筑物综合模块

平台具备引水闸、节制闸、渡槽等渠系建筑物三维模型仿真显示、闸门启闭状态控制及视频实时图像查看；可对特定建筑物进行历史档案检索查看和档案补充添加等功能。

4.4 调蓄能力统计模块

平台可手动添加或自动上报水库水池的蓄水量、蓄水位等数据，辅助研判灌区范围内水库水池的现状调蓄能力。

4.5 调度操作票模块

平台通过长期实践经验程序化和量化的方式，按照特定格式分步填写电子调度操作票，增强供水调度可操作性，尽可能降低调度事故的概率，提高调度效率和安全性。

4.6 水费模块

水费模块主要包括水费预征收、水量自助结算和报表输出功能。平台支持银行转账、微信、支付宝等形式的预缴水费功能。可根据灌区调度整体安排，闸口在已授权的前提下，根据设定的农业和非农用水水价，支持固定金额或固定水量或一水一结等多种用水方式，支持水费余额下限提醒功能，保证用水户用水过程稳定通畅。闸口在未授权情况下，不具备刷卡用水功能，当监测到未授权闸口出现启闭特征时，会触发异常报警，并第一时间通知相关管理人员。

通过水量水费自助结算功能，实现用水户与管理处、管理处与管理局之间的快速结算，第一时间生成多种数据类型的电子或纸质报表用于存档。同时支持用水协会和工业企业等用水户随时随地通过微信、移动客户端、网站、管理处终端、水费大厅等多种方式调取水量水费使用详情，保障用户知情权。

4.7 值班巡检模块

4.7.1 灌区值班模块

平台具备灌区值班人工记录功能，第一时间对值班期间往来信息、供水异常等进行记录和转发。

4.7.2 巡检模块

前端巡查人员或基层管理人员通过移动端上报巡检异常信息，调度中心一张图平台和管理处主要负责人移动端第一时间接收显示异常信息，并按红黄蓝不同颜色区分异常等级和具体位置。

4.8 数据分析、管理模块

4.8.1 年度报告模块

平台具备降雨量、水量、水费和灌溉进度按日、周、月份、季度和年度等时间段分类进行报表查询输出功能，同时可将各种数据整理后，自动生成灌区年度运行报告，对灌区进行全方位数据体检。

4.8.2 档案管理模块

平台提供电子档案及数据录入接口，通过科学的分目分类，实现灌区除涉密信息外的全档案数据的电子化，快速便捷的数据检索调阅，形成灌区及渠系建筑物的全生命周期数据链。支持一个数据或档案多用途多指向多关联，节省数据存储空间。

4.8.3 数据分析模块

平台具备固定式和自有组合式的数据分析功能，常用需求采用固定式分析，特殊分析需求采用自由组合式分析，让数据会说话，更全面诊断灌区发展情况。深度挖掘沉淀数据的潜在商业价值，如研究探索数据与企业生产、数据与农业生产之间的关系；如大型建筑物历史监测数据、灌区水文数据的科研价值。抓住灌区数据处于实时变化更新的特性，探索建立数据收费制，针对不同需求提供最新数据，将数据转化为另一种生产力，增加灌区经济收入，提高平台自身效益。

4.8.4 旱情预测模块

平台根据历史降雨统计数据，经过特定算法模型计算分析，判断短中长期的干旱可能发展趋势，提前科学谋划灌区范围内中长期用水计划，尽可能减少因天灾造成的损失。

4.8.5 灌区综合调度决策系统模块

根据上游水资源现状及变化趋势，结合天气、不同种类用户用水历史数据及特征习惯、灌区工程现状、水库水池库容现状、灌区本年度各类农业作物种植面积、旱情发展趋势、水量损耗等基础数据，将成熟的调度管理经验程序化，形成综合判断决策方案，最终可通过人工比选，提前做好供水调度准备工作。

5 建议

灌区一张图是灌区管理能力提档提级的重要工具，是综合展示灌区形象的重要窗口。资金是灌区一张图实施的关键因素，建议灌区应立足实际，先期做好以下工作：

将灌区近远期管理需求以清单方式进行罗列，与专业机构深度交流沟通，反复优化需求，充分论证一张图平台的可行性；在积极申报国家、省市财政资金扶持的同时，先期组织人员对灌区历史档案进行数字化录入，从档案中提炼数据并科学分类分目；与专业人士交流沟通，了解灌区地理信息系统的搭建，了解灌区应提前做哪些准备工作，使工作更有针对性，避免工作的重复性；对社会效益或经济效益良好的灌区，在前期准备工作已经验收通过的基础上，先行先试，按功能模块的投资额及难易度分步搭建平台。