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方案背景

黨的十八大提出了“加快發(fā)展現代農業(yè)，增強農業(yè)綜合生產(chǎn)能力；加快水利建設，增強城鄉防洪抗旱排澇能力；加大自然生態(tài)系統和環(huán)境保護力度”。2019年中央一號文件中提出“進(jìn)一步加強農田水利建設。推進(jìn)大中型灌區續建配套節水改造與現代化建設”的要求。其中明確提出要加快推進(jìn)農業(yè)現代化，把信息化作為農業(yè)現代化的制高點(diǎn)，推動(dòng)信息技術(shù)和智能裝備在農業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中的應用，培育互聯(lián)網(wǎng)農業(yè)，建立健全智能化、網(wǎng)絡(luò )化農業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)體系，加快農業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。大中型灌區是保障國家糧食安全的基礎，黨中央、國務(wù)院一直高度重視灌區建設發(fā)展。但由于灌區建設標準低、運行時(shí)間久、管護不到位，同時(shí)受水土資源變化、農業(yè)種植結構調整、水資源供需矛盾加劇等因素影響，灌區在工程設施、用水管理、長(cháng)效運行等方面還存在突出短板和薄弱環(huán)節，不適應經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展需求。當前，國家大力推進(jìn)農業(yè)農村現代化、實(shí)施鄉村振興戰略，中央明確提出“推進(jìn)大中型灌區續建配套節水改造和現代化建設”，開(kāi)展大中型灌區續建配套與現代化改造實(shí)施方案編制已刻不容緩。

方案介紹

灌區信息化管理系統是從灌區管理現狀及需要出發(fā)，結合水利水務(wù)方面的行業(yè)應用案例，確定灌區的信息化管理系統方案。實(shí)現一個(gè)為灌溉水利服務(wù)的，集水雨情信息、水利工程信息、閘門(mén)控制、水資源配置與調度為一體的系統。系統包含信息的采集、傳輸、存儲和數據處理。涵蓋灌區水雨情、水質(zhì)監測、水量計量、氣象監測在灌區業(yè)務(wù)中的應用，實(shí)現數據采集、視頻監控、狀態(tài)采集、數據顯示、數據分析、報表生成等功能。

場(chǎng)景示意圖

方案架構
灌區信息化工程總體框架布局為五個(gè)層次，即多源數據層、信息傳輸層、基礎支撐層、業(yè)務(wù)應用層、用戶(hù)層。

方案特點(diǎn)

多源數據層-全面感知

本系統在數據層級采用多源數據融合，將各種傳感器的感知數據、日常收集的非結構化數據、互聯(lián)網(wǎng)獲取的公開(kāi)數據、人工填報數據等多種來(lái)源的數據綜合利用各種先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行匯集。實(shí)現對灌區內水系、水利工程、水利管理活動(dòng)的全面感知。針對灌區態(tài)勢感知類(lèi)別少、覆蓋不全面、監測手段落后等問(wèn)題，完善信息釆集要素種類(lèi)，規范信息釆集標準和流程，采用自動(dòng)化量測、視頻監測等手段進(jìn)行關(guān)鍵節點(diǎn)水情、工情、農情、水質(zhì)、安全信息采集。針對各種非結構化的資料支持人工上傳，形成資料庫。建設公開(kāi)信息的接入服務(wù)，自動(dòng)獲取與灌區工作相關(guān)的公開(kāi)信息，形成系全面的信息支撐，同時(shí)利用現有網(wǎng)絡(luò )和其他先進(jìn)網(wǎng)絡(luò )方式，建立“交換程控化、傳輸數字化、無(wú)線(xiàn)全覆蓋”的穩定、安全、多樣的通信傳輸網(wǎng)絡(luò )，最終形成全面、立體、高效的感知體系。

信息傳輸層-全面互聯(lián)

信息傳輸是實(shí)現灌區信息化監控管理的互聯(lián)通道，也是整個(gè)業(yè)務(wù)體系數據傳輸、監控調度、視頻監測、通訊決策的必要基礎，以及整個(gè)灌區信息化系統的數據載體。信息傳輸層承擔整個(gè)灌區的信息傳輸交換，主要有管理局與各個(gè)片區以及管理局內部各部門(mén)、分中心與分中心之間的通信；現地各種采集設備與控制對象與灌區信息化平臺通信。根據實(shí)現數據通信環(huán)境、可靠性要求、對數據實(shí)時(shí)性的要求、數據帶寬等因素選擇不同的通信技術(shù)進(jìn)行通信，主要采用4G、5G、專(zhuān)網(wǎng)、光纖等方式。例如，可遠程控制的閘門(mén)對可靠性要求極高因此采用光纖通信方式與控制中心進(jìn)行連接，再通過(guò)控制中心與分中心的專(zhuān)網(wǎng)或 VPN 網(wǎng)路與信息化平臺進(jìn)行數據交互?，F場(chǎng)采集設備與信息化平臺數據交互網(wǎng)絡(luò )主要采用無(wú)線(xiàn)公共網(wǎng)絡(luò )，例如 GPRS、3G 或 4G、5G 網(wǎng)絡(luò )，例如物聯(lián)網(wǎng)NB-IOT或4G、5G網(wǎng)絡(luò )。

基礎支撐層-深度整合

基礎支撐層中包括實(shí)現數據接入的物聯(lián)網(wǎng)平臺、數據管理服務(wù)和業(yè)務(wù)應用支撐服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)平臺負責接收傳感器上傳的數據，并解析提取監測數據存入數據庫。數據管理服務(wù)提供灌區數據高效敏捷的存儲計算能力，利用云技術(shù)、微服務(wù)技術(shù)、大數據技術(shù)、數據倉庫技術(shù)、數據挖掘技術(shù)和GIS技術(shù)等，匯集、整合、共享提供灌區信息化體系所需的各相關(guān)數據，對灌區業(yè)務(wù)管理的各類(lèi)相關(guān)信息進(jìn)行存儲。業(yè)務(wù)應用支撐服務(wù)是灌區信息化體系的核心，主要包括組織機構、權限管理、應用接口、消息傳送、地圖發(fā)布、報表圖表、用戶(hù)管理、數據交換與共享系統等。

業(yè)務(wù)應用層-智能應用

業(yè)務(wù)應用層是灌區信息化管理的核心，借助各種水利科技技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，在物聯(lián)感控、通信及數據中心的基礎上建立各種基于灌域業(yè)務(wù)流程的智能應用，提升智能決策與調度、智能控制、智能診斷與預警功能，實(shí)現工程管養、水權交易、水費計收等功能。

公共服務(wù)層-泛在服務(wù)

公共服務(wù)層是為灌區不同層面的業(yè)務(wù)人員與決策者提供高效與便利的服務(wù)，并為政府相關(guān)部門(mén)、取水用戶(hù)、社會(huì )公眾提供一個(gè)了解灌區管理、參與監督灌區管理的便利渠道。

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