1、概述
我國幅員廣闊有許多大型灌區(qū)，每個(gè)灌區(qū)的干渠和支渠分布都存在點(diǎn)多、面廣、線長。灌區(qū)內(nèi)的降雨時(shí)空分布極不均勻，而且灌區(qū)內(nèi)的洪水具有突發(fā)性及區(qū)域性的特點(diǎn)，旱情又具有持久性與廣域性的特性。灌區(qū)內(nèi)不僅水務(wù)調(diào)度管理任務(wù)十分繁重，而且防洪抗旱的任務(wù)也十分艱巨。這些困難要求我們有必要對(duì)灌區(qū)實(shí)現(xiàn)信息化，利用現(xiàn)代化的管理手提升我們的管理水平，達(dá)到資源的合理配置和使用，減少災(zāi)害所帶來的損失。
2、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施
基于以上情況我們提出了基于紫金橋實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)的大型灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)系統(tǒng)由以下子系統(tǒng)組成：水情測報(bào)系統(tǒng)、雨情測報(bào)系統(tǒng)、水量蒸發(fā)系統(tǒng)、水質(zhì)檢測系統(tǒng)、土壤水分檢測系統(tǒng)、閘門自動(dòng)控制系統(tǒng)、大壩安全檢測系統(tǒng)、自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：
灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)的所有子系統(tǒng)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)由分布在整個(gè)灌區(qū)的現(xiàn)場傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并由遠(yuǎn)端的RTU或者其它智能設(shè)備送至遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集軟件中，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集軟件在本地存儲(chǔ)顯示并上傳至紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫中。
2、1現(xiàn)場傳感器的選擇
現(xiàn)場用到的傳感器可以根據(jù)實(shí)際的需求為各個(gè)系統(tǒng)選擇相應(yīng)的傳感器。
水位傳感器：目前采用的水位傳感器主要有浮子式水位傳感器、壓力式水位傳感器和超聲式水位傳感器等。
雨量傳感器：目前國內(nèi)使用的雨量傳感器是翻斗式雨量傳感器，有0.2mm、0.5mm、1mm等多種，裝置簡單、價(jià)格低，測量精度一班都能滿足要求。
水面蒸發(fā)傳感器：主要有 AGI-１超聲波蒸發(fā)傳感器、ADM7型小型蒸發(fā)器和ＺＦＬ１型水面蒸發(fā)傳感器等。
水質(zhì)測量儀：主要有意大利HANNA的 HI 99730 微電腦多功能測定儀、德國Lovibond的 ET99730微電腦多功能離子測量儀、美國EUTECH的 CyberScan5000系列--全觸摸屏水質(zhì)分析儀和美國 HACH的 sensionTM378臺(tái)式多參數(shù)測定儀等。
土壤分析測試儀：有TRIME管狀土壤含水量測試儀、FD-620烘干法紅外水分測試儀和TSCII智能化土壤水分快速測試儀等。
閘位計(jì)：目前采用較多的還是機(jī)械編碼式閘位計(jì)。
大壩安全檢測系統(tǒng)：主要是加拿大ROCTEST公司的DSST-Ⅱ 大壩安全監(jiān)測傳感器檢測系統(tǒng)。
另外在閘門控制系統(tǒng)中，閘門流量的測量主要采用兩種方式，一種是用測得的閘前閘后水位和閘門開度值換算出流量值；另一種是直接通過流量傳感器來量測。灌區(qū)采用的流量傳感器多種多樣，主要有翻板式、堰式和超聲式等。
2、2數(shù)據(jù)通訊鏈路的建立
在數(shù)據(jù)通訊的物理鏈路層面上，各個(gè)數(shù)據(jù)采集機(jī)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫之間的通訊連接可以采用有線通訊方式和無線通訊方式。有線通訊方式包括鋪設(shè)專用通訊光纖、撥號(hào)連接、鋪設(shè)雙絞線等，無線通訊方式采用數(shù)字電臺(tái)、GSM\GPRS\CDMA1X等。
鋪設(shè)專用通訊光纖，特點(diǎn)是傳輸速度快，通訊距離長，安全穩(wěn)定，維護(hù)簡單，但是一次性投資比較高。如果數(shù)據(jù)采集機(jī)和現(xiàn)場傳感器之間的距離比較近，通訊長度在1公里以內(nèi)，可以采取鋪設(shè)專用通訊雙絞線，特點(diǎn)是投資成本低、通訊速度比較慢。對(duì)于一些有條件的地區(qū)采用固定電話撥號(hào)連接的方式，也是一種不錯(cuò)的選擇，它的通訊距離可以無線延長。
對(duì)于距離比較遠(yuǎn)并且地形相對(duì)開闊，附近又沒有固定線路可以利用，可以考慮使用數(shù)字電臺(tái)的無線通訊方式，優(yōu)點(diǎn)是成本低，易于施工，缺點(diǎn)是帶寬比較窄，易受干擾。另外無線通訊方式還可以考慮使用GSM，GPRS，CDMA1X等方式，但每年必須支付一定數(shù)量的租用費(fèi)用。
2、3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)的功能
所有現(xiàn)場檢測的信息和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)最后都通過不同的通訊手段進(jìn)入到紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)是整個(gè)灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)的核心部分，它負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的匯集、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)的壓縮、存儲(chǔ)、歷史數(shù)據(jù)查詢、對(duì)外數(shù)據(jù)發(fā)布等功能，并通過自帶的客戶端程序完成人機(jī)交互，提供各種表格，實(shí)時(shí)趨勢曲線、歷史趨勢曲線，現(xiàn)場畫面顯示等各種用戶定制完成的功能。
紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫還可以把一部分相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送到web服務(wù)器上，提供給有權(quán)限的管理人員在灌區(qū)局域網(wǎng)上或者在Internet上，通過IE瀏覽器訪問現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫還具有與各種關(guān)系數(shù)據(jù)庫無縫連接的功能，通過ODBC接口把一些計(jì)費(fèi)管理需要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫（ACCESS 、ＳＱＬ Server和ＯＲＣＡＬ等）中，由自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理并生成各種單據(jù)。同時(shí)紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)還為其它第三方應(yīng)用軟件系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的開放式接口如OPC、DDE等，以保證整個(gè)系統(tǒng)的開放性和靈活性，以及用戶使用的方便性。
紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)為整個(gè)灌區(qū)的各個(gè)職能部門提供監(jiān)測、查詢、使用服務(wù)功能，灌區(qū)局領(lǐng)導(dǎo)可以隨時(shí)掌握整個(gè)灌區(qū)內(nèi)的降水、河流水情、水庫蓄水量、蒸發(fā)量，農(nóng)田土壤含水量，隨時(shí)掌握任意一點(diǎn)的設(shè)備建筑詳細(xì)信息。并可以通過Ｉｔｅｒｎｅｔ上報(bào)到上一級(jí)主管部門。
3、 結(jié)論
基于紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)的灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)，大大提高了灌區(qū)管理效率和管理水平，為科學(xué)決策提供了充分、準(zhǔn)確、及時(shí)的數(shù)據(jù)，縮短了決策周期，降低了管理成本，為科學(xué)決策提供可靠依據(jù)，同時(shí)有利于改善灌區(qū)水環(huán)境，真正實(shí)現(xiàn)水資源的重復(fù)利用和可持續(xù)發(fā)展，有利于水資源優(yōu)化配置，更好地發(fā)揮水資源的綜合效益。