灌區(qū)用水管理信息化結(jié)構(gòu)體系

前言

水利信息化是實現(xiàn)水利現(xiàn)代化的重要標志，水利信息化就是要充分利用現(xiàn)代信息技術，深入開發(fā)和廣泛利用信息資源，實現(xiàn)各類水利信息的數(shù)字化，促進信息交流和資源共享，全面提升水利為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展服務的能力和水平。水利部黨組高度重視水利信息化建設，把大力推進水利信息化作為帶動和實現(xiàn)水利現(xiàn)代化的一項重要工作，采取了一系列有力措施推動水利信息化建設，并取得了明顯進展。農(nóng)村水利信息化是水利信息化的重要組成部分，根據(jù)行業(yè)管理和項目管理的實際需求，主要涉及農(nóng)田水利基本建設、農(nóng)村飲水安全、大型灌區(qū)、中型灌區(qū)、小型農(nóng)田水利、節(jié)水灌溉、機電排灌、牧區(qū)水利、雨水積蓄利用和中低產(chǎn)田改造等十大方面。開展灌區(qū)用水管理信息化的研究與應用的根本目的是提高灌區(qū)供水服務的安全性、公平性、可靠性和靈活性，落實“以人為本”和“服務農(nóng)民”的灌區(qū)建設與管理的根本宗旨。本書根據(jù)灌區(qū)用水管理實際運行經(jīng)驗，從信息點監(jiān)測方式的角度，對種類復雜、數(shù)量眾多的信息點界定了五大類別，分別為實時影像可視化監(jiān)測點、實時模擬可視化監(jiān)測點、實時采集信息點、實時記錄定期采集信息點、人工觀測信息點。通過總結(jié)、分析、實踐、提煉，完成灌區(qū)用水管理信息化需求分析，將灌區(qū)用水管理信息化建設任務概括為5個方面：（1）灌區(qū)識別。它主要包括灌區(qū)水源及渠系建筑物識別、灌區(qū)用水戶屬性識別、渠系與用水戶兩者關系識別。灌區(qū)的計算機識別技術有多種方法，如編碼法、自定義續(xù)接搭建法、可視化創(chuàng)建法、電子地圖和地理信息系統(tǒng)等。灌區(qū)用水管理涉及的眾多水工建筑物都具有自然地理屬性，而且與灌溉有關的水文水情信息、氣象信息和農(nóng)作物分布信息都具有空間屬性。傳統(tǒng)的以表格數(shù)據(jù)為特征的管理系統(tǒng)或者現(xiàn)代的以地理信息系統(tǒng)為平臺的管理系統(tǒng)對這些信息都給予了不同程度的表述。無論采用何種表達方式，都應以滿足現(xiàn)實需要為原則，不求千篇一律，也不提倡過于追求動態(tài)效果和可視化效果。

內(nèi)容概要

　本書根據(jù)灌區(qū)用水管理實際運行經(jīng)驗，通過研究分析歸納總結(jié)，將灌區(qū)用水管理信息化建設任務概括為5個方面：灌區(qū)識別、水情監(jiān)測、信息通信、閘門控制、水量調(diào)度，提出了灌區(qū)用水管理信息化結(jié)構(gòu)體系，確立了灌區(qū)用水管理信息化應用軟件宜采用三層結(jié)構(gòu)體系，即表現(xiàn)層、邏輯層和數(shù)據(jù)層，定義了灌區(qū)用水管理信息化應用軟件的主要功能模塊。同時，本書還特別增加了長頂堰和測控一體閘兩種國外灌區(qū)用水管理測控新設施，以期更好地服務于我國灌區(qū)用水管理信息化建設與管理工作。 本書面向灌區(qū)管理人員和專業(yè)技術人員，可供從事灌區(qū)用管理信息化的技術人員學習參考，以期為灌區(qū)信息化的從業(yè)人員建立一個互相溝通與討論的平臺。

書籍目錄

前言第1章　緒論　1.1　研究背景　1.2　研究目的　1.3　灌區(qū)用水管理信息化研究現(xiàn)狀及存在問題　　1.3.1　國外研究狀況　　1.3.2　國內(nèi)研究狀況　　1.3.3　存在的主要問題　1.4　灌區(qū)用水管理信息化應用軟件研究開發(fā)現(xiàn)狀及存在問題　　1.4.1　國外研究狀況　　1.4.2　國內(nèi)研究狀況　　1.4.3　存在的主要問題　1.5　灌區(qū)用水管理信息化及應用軟件發(fā)展趨勢第2章　灌區(qū)用水管理信息化需求分析　2.1　需求分析方法　2.2　用水戶的需求　2.3　用水戶協(xié)會的需求　2.4　管理段(點)的需求　2.5　管理所(站)的需求　2.6　管理局(處)的需求　2.7　需求分析結(jié)論第3章　灌區(qū)用水管理信息化總體設計　3.1　灌區(qū)用水管理信息化總體架構(gòu)　3.2　灌區(qū)信息化建設主要內(nèi)容　　3.2.1　灌區(qū)識別　　3.2.2　水情監(jiān)測　　3.2.3　閘門控制　　3.2.4　信息通信　　3.2.5　水量調(diào)度　3.3　灌區(qū)信息化建設技術方案　　3.3.1　灌區(qū)識別技術方案　　3.3.2　水情監(jiān)測技術方案　　3.3.3　閘門控制技術方案　　3.3.4　信息通信技術方案　　3.3.5　水量調(diào)度技術方案第4章　灌區(qū)識別系統(tǒng)　4.1　概述　4.2　渠系及建筑物識別　　4.2.1　水源識別　　4.2.2　渠系設施識別　　4.2.3　量水設施識別　　4.2.4　控制設施識別　4.3　管理機構(gòu)識別　　4.3.1　管理局　　4.3.2　管理所　　4.3.3　管理段　4.4　用水戶識別　　4.4.1　農(nóng)業(yè)用水單元　　4.4.2　工業(yè)用水單元　　4.4.3　生活用水單元　　4.4.4　生態(tài)用水單元　　4.4.5　綜合用水單元　4.5　渠系與用戶對應關系識別　4.6　識別方法　　4.6.1　編碼識別　　4.6.2　自定義搭建識別　　4.6.3　可視化創(chuàng)建識別　　4.6.4　電子地圖識別　　4.6.5　地理信息系統(tǒng)識別　　4.6.6　其他方法識別　4.7　關鍵技術與設備　　4.7.1　識別對象確立　　4.7.2　識別方法選擇　　4.7.3　識別軟件與設備第5章　水情監(jiān)測系統(tǒng)　5.1　概述　5.2　監(jiān)測內(nèi)容　　5.2.1　水位監(jiān)測　　5.2.2　閘位監(jiān)測　　5.2.3　流速監(jiān)測　　5.2.4　流量監(jiān)測　　5.2.5　雨情監(jiān)測　　5.2.6　墑情監(jiān)測　　5.2.7　水質(zhì)監(jiān)測　　5.2.8　現(xiàn)場視頻監(jiān)測　　5.2.9　其他監(jiān)測　5.3　信息點監(jiān)測方式　　5.3.1　實時影像可視化監(jiān)測信息點　　5.3.2　實時模擬可視化監(jiān)測信息點　　5.3.3　實時采集信息點　　5.3.4　實時記錄定期采集信息點　　5.3.5　人工觀測記錄信息點　5.4　關鍵技術與設備　　5.4.1　信息點配置　　5.4.2　監(jiān)測方式選擇　　5.4.3　監(jiān)測記錄設備第6章　信息通信系統(tǒng)　6.1　通信網(wǎng)絡系統(tǒng)　　6.1.1　概述　　6.1.2　組網(wǎng)方式　6.2　計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)　　6.2.1　概述　　6.2.2　系統(tǒng)設計　6.3　通信方式　　6.3.1　光纖通信　　6.3.2　電話通信　　6.3.3　無線移動通信　　6.3.4　微波通信　　6.3.5　超短波通信　　6.3.6　擴頻微波通信　　6.3.7　有線電纜通信　　6.3.8　媒介轉(zhuǎn)儲通信　6.4　關鍵技術與設備　　6.4.1　通信網(wǎng)絡的確立　　6.4.2　通信方式選擇　　6.4.3　通信設備第7章　閘門控制系統(tǒng)　7.1　概述　7.2　控制方法　　7.2.1　就地控制模式　　7.2.2　遠程控制模式　　7.2.3　自動控制模式　　7.2.4　分布式控制模式　　7.2.5　集中式控制模式　　7.2.6　SCADA控制模式　7.3　控制對象　　7.3.1　閘門　　7.3.2　泵站　7.4　太陽能閘門控制系統(tǒng)　　7.4.1　太陽能自控閘門選擇及系統(tǒng)組成　　7.4.2　太陽能自控系統(tǒng)關鍵設備　　7.4.3　太陽能電源系統(tǒng)設計　7.5　長頂堰控制系統(tǒng)　7.6　測控一體閘控制系統(tǒng)　　7.6.1　概述　　7.6.2　全渠道控制系統(tǒng)工作原理　　7.6.3　測控一體閘設備構(gòu)成　　7.6.4　測控一體閘特點分析　7.7　關鍵技術與設備　　7.7.1　控制點確立　　7.7.2　控制方式選擇　　7.7.3　控制設備第8章　水量調(diào)度系統(tǒng)　8.1　概述　8.2　灌區(qū)來水預報　8.3　灌區(qū)可供水預報　8.4　灌區(qū)需水預報　8.5　灌區(qū)水量調(diào)度　　8.5.1　常規(guī)調(diào)度　　8.5.2　優(yōu)化調(diào)度　　8.5.3　應急調(diào)度　8.6　協(xié)調(diào)決策模型　8.7　農(nóng)戶及水費管理等其他功能　8.8　關鍵技術　　8.8.1　經(jīng)濟實用目標確立　　8.8.2　調(diào)度模型與方式選擇　　8.8.3　調(diào)度軟件第9章　應用軟件開發(fā)設計　9.1　應用軟件開發(fā)的原則　9.2　軟件開發(fā)過程　　9.2.1　初始階段　　9.2.2　細化階段　　9.2.3　構(gòu)造階段　　9.2.4　交付階段　9.3　軟件開發(fā)中的文檔　　9.3.1　文檔管理的重要性　　9.3.2　文檔計劃　　9.3.3　軟件生命周期各種文檔編制　　9.3.4　文檔編制的相關要求　　9.3.5　需求分析階段的文檔編制　　9.3.6　文檔工作中應注意的問題　9.4　應用軟件架構(gòu)　　9.4.1　單機應用與網(wǎng)絡應用選擇　　9.4.2　三層架構(gòu)選擇　　9.4.3　B／S與C／S結(jié)構(gòu)比較選擇　9.5　開發(fā)環(huán)境　　9.5.1　開發(fā)環(huán)境的分類　　9.5.2　開發(fā)環(huán)境的選擇第10章　數(shù)據(jù)庫的設計　10.1　數(shù)據(jù)庫設計概述　10.2　數(shù)據(jù)庫的設計原則　10.3　數(shù)據(jù)庫的設計步驟　10.4　灌區(qū)數(shù)據(jù)庫需求分析　　10.4.1　取水數(shù)據(jù)　　10.4.2　輸水數(shù)據(jù)　　10.4.3　配水數(shù)據(jù)　　10.4.4　用水數(shù)據(jù)　　10.4.5　測控數(shù)據(jù)　　10.4.6　管理數(shù)據(jù)　10.5　灌區(qū)數(shù)據(jù)庫設計　　10.5.1　灌區(qū)數(shù)據(jù)庫概念設計　　10.5.2　灌區(qū)數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設計　10.6　數(shù)據(jù)表實例第11章　應用軟件主要功能　11.1　灌區(qū)識別　11.2　水情監(jiān)測　　11.2.1　水情監(jiān)測軟件設計要點　　11.2.2　水情監(jiān)測軟件結(jié)構(gòu)的選擇　　11.2.3　監(jiān)測方式與程序設計　11.3　閘門控制　　11.3.1　控制系統(tǒng)設計要點　　11.3.2　控制軟件結(jié)構(gòu)選擇　　11.3.3　控制方式與程序設計　11.4　信息通信　　11.4.1　信息傳輸軟件設計要點　　11.4.2　通信協(xié)議　11.5　水量調(diào)度　　11.5.1　調(diào)度決策軟件設計要點　　11.5.2　調(diào)度決策軟件的結(jié)構(gòu)選擇　　11.5.3　調(diào)度決策與程序設計　11.6　水費征收　　11.6.1　水費征收軟件設計要點　　11.6.2　水費征收軟件結(jié)構(gòu)選擇　　11.6.3　水費征收軟件主要功能設計　11.7　用戶管理　　11.7.1　用戶管理　　11.7.2　權限分類　　11.7.3　角色與權限關系　　11.7.4　用戶管理功能設計附錄A　灌區(qū)用水管理信息化相關標準附錄B　灌區(qū)主要建筑物及用水戶屬性定義數(shù)據(jù)表項參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1.1 研究背景灌區(qū)是指具有一定保證率的水源和專門的管理機構(gòu)、由完整的灌溉排水系統(tǒng)控制的區(qū)域及其工程設施保護區(qū)域Ⅲ。新中國成立以來，灌區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，截至200.8年底，全國灌溉面積9.62億畝，全年凈增灌溉面積1061萬畝；全國農(nóng)田有效灌溉面積8.77億畝，占耕地總面積的48％；全國節(jié)水灌溉面積3.67億畝，其中，渠道防滲節(jié)水灌溉面積占42，低壓管道輸水灌溉占24％，噴微灌面積占16.7％，其他節(jié)水灌溉面積占16.5％；全國建有大型灌溉排水泵站共計450處，裝機容量563萬kW，總有效灌溉面積1.47億畝，總有效排澇面積1.37億畝；全國灌溉用水有效利用系數(shù)為0·483。無論是在南方地區(qū)還是北方地區(qū)，“灌溉農(nóng)業(yè)”已是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的根本特征，尤其是在北方地區(qū)，“沒有灌溉就沒有農(nóng)業(yè)”已成為不爭的事實。我國以占全球6.4S的國土面積和72％的耕地，養(yǎng)育了世界上22％的人口，農(nóng)田灌溉事業(yè)在其中無疑起了重要的作用，在約占全國耕地40％的灌區(qū)面積上，生產(chǎn)了占全國總產(chǎn)量75％的糧食和909／6以上的經(jīng)濟作物。I司時，灌區(qū)配套的渠、水、林、路等基礎設施為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了良好的生產(chǎn)環(huán)境，是農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點區(qū)域，是優(yōu)質(zhì)高效農(nóng)業(yè)和出口創(chuàng)匯農(nóng)業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢區(qū)域。據(jù)統(tǒng)計，全國1／3以上的高效經(jīng)濟作物產(chǎn)于大中型灌區(qū)，出1：3農(nóng)業(yè)更多地依賴于灌區(qū)。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程的加快，水資源供需矛盾日益寒出，呈現(xiàn)城鎮(zhèn)工業(yè)用水比例上升，農(nóng)業(yè)用水比例下降的趨勢，因此發(fā)展節(jié)水灌溉迫在眉睫。國際公認，灌溉節(jié)水重在管理，灌區(qū)管理是指對灌溉水源及灌溉排水系統(tǒng)工程管理、運行管理、組織管理、經(jīng)營管理和環(huán)境管理的總稱，其中，灌區(qū)用水管理是灌區(qū)管理的核心。由于灌區(qū)水利設施的分散性、水資源的局限性、水情雨情的變化性、農(nóng)作物需水的時效性、灌溉供水的動態(tài)性、提高灌區(qū)水資源利用效率的系統(tǒng)性、地下水資源適宜開發(fā)的預測性以及灌區(qū)傳統(tǒng)灌溉方式向節(jié)約型、生態(tài)保護型轉(zhuǎn)變的緊迫性，因此灌區(qū)用水管理工作顯得十分繁重和艱巨。長期以來，我國灌區(qū)用水管理一直沿用“眼看、手算、電話傳”等傳統(tǒng)的管理方式，嚴重制約了灌區(qū)綜合效益的提高和為用水戶提供優(yōu)質(zhì)供水服務的能力。新形勢下，實現(xiàn)灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展對灌區(qū)管理提出了越來越高的要求，節(jié)水農(nóng)業(yè)必然要求灌區(qū)用水管理向決策科學化、運行高效化、資源節(jié)約化的管理模式發(fā)展。灌區(qū)用水管理走向信息化、智能化、現(xiàn)代化，將是未來灌區(qū)發(fā)展的必然趨勢。目前，我國灌區(qū)用水管理的信息化程度還較低，缺乏通用的用水管理應用軟件系統(tǒng)，尤其是灌區(qū)信息資源的開發(fā)、利用，與發(fā)達國家及其他行業(yè)相比仍然存在較大差距。

編輯推薦

《灌區(qū)用水管理信息化結(jié)構(gòu)體系》是由中國水利水電出版社出版的。

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