大型灌區(qū)信息化建設(shè)

陳金水cjshhu@海大學(xué)計算機(jī)與信息學(xué)院(xuéyuàn)210098南京市西康路一號大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)大型灌區(qū)信息化建設(shè)001

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大型灌區(qū)在1998年開始的“續(xù)建配套節(jié)水改造”項目基礎(chǔ)上，于2002年啟動了信息化試點建設(shè)(jiànshè)，至今已經(jīng)歷了“十五”、“十一五”兩期試點建設(shè)，共有51座灌區(qū)參與（參與的程度不同而已）。其中，第一期試點30座灌區(qū)，共投資1.8564

億元，第二期試點36座灌區(qū)（其中15座由一期延續(xù)下來），共投資2.3162

億元。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)002

共一百三十一頁“十五”、“十一五”兩期信息化試點建設(shè)的大型(dàxíng)灌區(qū)大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)003

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大型(dàxíng)灌區(qū)信息化兩期試點的成效和收獲是肯定的，特別是第二期試點在第一期試點摸索

的基礎(chǔ)上，無論是規(guī)劃設(shè)計還是建設(shè)實施，直至維護(hù)管理都有了長足的進(jìn)步。其中，特別具有“里程碑”意義的有三件事：

1、《“十一五”期間大型灌區(qū)信息化試點建設(shè)指導(dǎo)意見》編制；2、《大型灌區(qū)信息化建設(shè)技術(shù)指南》出版；3、《大型灌區(qū)“十一五”信息化試點建設(shè)總結(jié)》編制。大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)004

共一百三十一頁1灌區(qū)信息化建設(shè)(jiànshè)規(guī)劃和設(shè)計編制大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)005

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信息化建設(shè)首先要編制規(guī)劃、然后進(jìn)行可行性研究分析，獲批后再進(jìn)行初步設(shè)計（或?qū)嵤┓桨福┚幹啤?/p>

《大型灌區(qū)信息化建設(shè)技術(shù)指南》詳細(xì)描述了規(guī)劃、可研和初步設(shè)計的編制內(nèi)容、深度控制(kòngzhì)和格式要求。當(dāng)然也可以參考《水利信息系統(tǒng)可行性研究報告編制規(guī)定（SLZ331-2005）》和《水利信息系統(tǒng)初步設(shè)計報告編制規(guī)定（SLZ332-2005）》，最后以水利部下發(fā)的針對具體項目的編制大綱為準(zhǔn)，例如《“十一五”期間大型灌區(qū)信息化試點（第二批）年度實施方案編制大綱》大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)006

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按照完整性要求，規(guī)劃和設(shè)計報告應(yīng)包括綜述、灌區(qū)概況、指導(dǎo)思想與編制原則、建設(shè)意義、需求分析、建設(shè)內(nèi)容、建設(shè)（技術(shù)）方案、投資估算（概算）、建設(shè)與運(yùn)行管理、效益分析與評價等內(nèi)容。但是，其核心主要是建設(shè)內(nèi)容、建設(shè)（技術(shù)）方案和投資估算（概算），當(dāng)然，這些內(nèi)容要以信息化建設(shè)的目標(biāo)原則、指導(dǎo)思想和灌區(qū)的實際需求為依據(jù)，指導(dǎo)編制。下面通過兩個(liǎnɡɡè)例子具體說明規(guī)劃和初設(shè)的編制過程。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)007

共一百三十一頁示例1：新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第二師塔里木灌區(qū)信息化建設(shè)(jiànshè)規(guī)劃大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)008

共一百三十一頁示例2：新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第二(dìèr)師下野地灌區(qū)2014年信息化建設(shè)實施方案大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)009

共一百三十一頁2大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)內(nèi)容大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)010

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建設(shè)內(nèi)容的確定是灌區(qū)信息化建設(shè)最為重要的一環(huán)，它對整個信息化建設(shè)起到“承上啟下(chéngshàngqǐxià)”的作用。

“承上”是因為它是需求分析的結(jié)果，這從《指南》的2.1節(jié)灌區(qū)建設(shè)與管理的業(yè)務(wù)流程就可以體現(xiàn)出來?！皢⑾隆眲t是技術(shù)方案的對象和依據(jù)。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)011

共一百三十一頁2.1灌區(qū)(guànqū)建設(shè)與管理的業(yè)務(wù)流程

業(yè)務(wù)內(nèi)容是靜態(tài)的，業(yè)務(wù)流程是動態(tài)的。業(yè)務(wù)內(nèi)容決定了信息系統(tǒng)的功能和組成，而業(yè)務(wù)流程則表達(dá)了信息流向(liúxiànɡ)以及系統(tǒng)各組成部分之間的控制關(guān)系。這些都是灌區(qū)信息系統(tǒng)技術(shù)方案設(shè)計的重要依據(jù)。大型灌區(qū)信息化建設(shè)012

共一百三十一頁用信息流表達(dá)的灌區(qū)(guànqū)建設(shè)與管理的業(yè)務(wù)流程大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)013

共一百三十一頁基于(jīyú)信息流的灌區(qū)建設(shè)與管理業(yè)務(wù)流程的執(zhí)行過程（數(shù)據(jù)驅(qū)動，軟件執(zhí)行）大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)014

共一百三十一頁2.2灌區(qū)(guànqū)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)

（1）數(shù)據(jù)分類

比較好的數(shù)據(jù)分類方法應(yīng)該是對各職能部門所管轄的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象，建立獨(dú)立的數(shù)據(jù)源，統(tǒng)一進(jìn)行分類，各職能部門的業(yè)務(wù)工作只是從這個獨(dú)立、公共的數(shù)據(jù)庫中去獲?。ò礄?quán)限）自己需要的數(shù)據(jù)。也就是說要實現(xiàn)數(shù)據(jù)與應(yīng)用的分離(fēnlí)，這樣，無論是數(shù)據(jù)還是軟件的維護(hù)都更加容易而且高效。大型灌區(qū)信息化建設(shè)015

共一百三十一頁右圖所示的分類法僅供參考，因為灌區(qū)不像水文專業(yè)(zhuānyè)那樣有數(shù)據(jù)分類和編碼的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。但是，可以參考“中心”編制的《大型灌區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫設(shè)計指南》，這是目前較為規(guī)范的灌區(qū)數(shù)據(jù)分類和結(jié)構(gòu)定義。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)016

共一百三十一頁（2）數(shù)據(jù)處理過程

從應(yīng)用領(lǐng)域這個角度出發(fā)(chūfā)，信息處理的方式與具體的業(yè)務(wù)內(nèi)容和管理方式有關(guān)，但是，就信息自身而言，無論哪一類信息，其處理過程都可以分為獲取、整編、存儲（管理維護(hù)）和應(yīng)用四個過程。大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)017共一百三十一頁

其不同之處是：

獲取可以實時自動，或人工觀測，或?qū)v史數(shù)據(jù)整理后成批導(dǎo)入，或通過(tōngguò)軟件交互輸入，或者引用第三方資源等等。無論哪種方式，都要根據(jù)不同信息對傳輸?shù)男枨笤O(shè)計相適應(yīng)的通信鏈路。

整編包括異常數(shù)據(jù)處理、均值化、注釋等，但是，不同屬性的數(shù)據(jù)，整編的方式（與業(yè)務(wù)專業(yè)有關(guān)）也會不同，甚至存在很大差異。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)018

共一百三十一頁要實現(xiàn)信息的存儲、管理和維護(hù)首先要把信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對信息進(jìn)行管理和維護(hù)，一般借助(jièzhù)商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實現(xiàn)，如Oracle、SQLServer等。

應(yīng)用包括信息查詢、統(tǒng)計、報表輸出、閘門/水泵的控制，以及為灌區(qū)建設(shè)管理中各項業(yè)務(wù)工作（如水資源調(diào)配）的決策分析提供依據(jù)等。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)019

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灌區(qū)信息化建設(shè)內(nèi)容歸納為：信息獲取、信息傳輸、監(jiān)控、信息存儲、管理和表達(dá)、應(yīng)用軟件、配套設(shè)施六個部分。這六個部分不單是針對灌區(qū)，對其他領(lǐng)域也是適合的。實際上，它們也是目前廣義(guǎngyì)信息系統(tǒng)的常規(guī)內(nèi)容。

2.3信息化建設(shè)(jiànshè)的具體內(nèi)容大型灌區(qū)信息化建設(shè)020

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信息獲取首先要討論獲取哪些信息，然后確定獲取的方式，這是技術(shù)(jìshù)方案的依據(jù)?！吨改稀坊玖谐隽斯鄥^(qū)涉及的所有信息，但是各灌區(qū)要根據(jù)自己的具體情況有所增刪、取舍。2.3.1信息(xìnxī)獲取大型灌區(qū)信息化建設(shè)021

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擔(dān)負(fù)生活供水的灌區(qū)，可能需要獲取水質(zhì)信息；含沙量大的灌區(qū)可能要增加含沙量信息的獲??；提水灌區(qū)要側(cè)重于泵站運(yùn)行信息的獲??；有防汛任務(wù)的灌區(qū)要注重(zhùzhòng)汛情信息的獲取等。

例如(lìrú)：大型灌區(qū)信息化建設(shè)022

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現(xiàn)階段還不可能實現(xiàn)所有的信息都自動采集，所以要特別強(qiáng)調(diào)可以手工采集的要手工采集，可以通過巡檢（如水質(zhì)信息采集）獲取的不一定采用自動在線獲取。墑情盡量在“試驗(shìyàn)片”（灌溉試驗(shìyàn)站或與大田中的試驗(shìyàn)點相結(jié)合）的模擬田塊中獲取，通過模擬田塊與大田間的關(guān)系模型，輻射到整個灌域。

如何取舍，要根據(jù)需求，以符合灌區(qū)實際。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)023

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信息傳輸除了(chúle)通信鏈路建設(shè)外，為了實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，還要建設(shè)廣域連接和局域連接的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

2.3.2信息(xìnxī)傳輸大型灌區(qū)信息化建設(shè)024

共一百三十一頁局域網(wǎng)絡(luò)一般是在灌區(qū)管理局/管理處建設(shè)信息中心，在信息中心配置若干臺服務(wù)器和交換機(jī)、路由器等設(shè)備，把局/處的計算機(jī)互聯(lián)在一起，構(gòu)成數(shù)據(jù)和軟件共享的硬件環(huán)境。同時通過路由與需要互聯(lián)的外部機(jī)構(gòu)（上級機(jī)構(gòu)或異地的下屬機(jī)構(gòu)）和分布于各處(ɡèchǔ)的信息點（監(jiān)測點、監(jiān)視點和控制點等）互聯(lián)以構(gòu)成廣域網(wǎng)絡(luò)。大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)025

共一百三十一頁圖中的通信鏈路、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以(kěyǐ)根據(jù)各個灌區(qū)的具體情況（灌區(qū)大小、數(shù)據(jù)量多少、管理的復(fù)雜程度等）進(jìn)行配置。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)026

計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)共一百三十一頁2.3.3監(jiān)視(jiānshì)控制

灌區(qū)的監(jiān)視控制主要指在需要保證運(yùn)行安全（工程(gōngchéng)設(shè)施安全和人身安全）的地點安裝視頻監(jiān)視和水閘、泵站的控制裝置。其中，新建泵站和老舊泵站在改造中，監(jiān)視控制基本上都升級為自動監(jiān)視控制或計算機(jī)監(jiān)視控制（現(xiàn)地/集中/遠(yuǎn)程），因此，自動/計算機(jī)監(jiān)視控制在泵站建設(shè)和改造中已經(jīng)成熟和規(guī)范。大型灌區(qū)信息化建設(shè)027

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灌區(qū)要監(jiān)視控制的另一類主要建筑物是水閘。由于水閘面廣量大、類型繁多、規(guī)模不同、工程基礎(chǔ)條件相差懸殊，因此，控制的方案要分類，按不同情況進(jìn)行設(shè)計。一般以現(xiàn)地、集中控制為主，遠(yuǎn)程只是通過設(shè)置(shèzhì)在閘孔和上下游的攝像頭監(jiān)視運(yùn)行情況，除非特殊需要才考慮自動/計算機(jī)控制。與信息獲取、傳輸一樣，監(jiān)控更需要自動與人工相結(jié)合，二者兼?zhèn)?。對于重要的控制水閘應(yīng)該采用自動控制，對于小型閘或使用時間短（灌季短）的閘可以采用電動或手動控制。將來隨著財力和技術(shù)水平的提升，再逐步實現(xiàn)自動控制。

大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)028

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信息化建設(shè)成果要發(fā)揮作用，靠的是全面、完整的信息。信息獲取后傳輸?shù)焦芾碇行模梢允羌惺椒植肌⒎植际椒植蓟颉霸啤狈植嫉龋?。在管理中心，信息存放在?shù)據(jù)庫中，由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理。而數(shù)據(jù)管理軟件只是根據(jù)應(yīng)用需要，利用(lìyòng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的功能，編制面向業(yè)務(wù)管理需要的數(shù)據(jù)處理、查找、統(tǒng)計、報表、表達(dá)等的過程實現(xiàn)程序，并且提供直觀且易操作的界面，以方便管理人員使用。2.3.4信息存儲、管理(guǎnlǐ)和表達(dá)大型灌區(qū)信息化建設(shè)029

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信息獲取、傳輸可以自動和人工相結(jié)合，但是信息存儲、管理和表達(dá)必須由計算機(jī)系統(tǒng)自動實現(xiàn)，特別是自動存儲、自動備份和自動恢復(fù)等，只有在異常情況下才動用人工干預(yù)。其原因除了考慮效率（當(dāng)數(shù)據(jù)量很大、數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜時更顯重要）外，更重要的是保證數(shù)據(jù)的安全和統(tǒng)一。因此，數(shù)據(jù)管理軟件一定要精心設(shè)計，并認(rèn)真維護(hù)和管理。信息存儲、管理和表達(dá)除了要滿足業(yè)務(wù)管理的功能化需求外，還必須特別注重數(shù)據(jù)安全保護(hù)等非功能化需求。例如，泄漏保護(hù)、病毒防范、入侵阻擋(zǔdǎng)等等。大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)030

共一百三十一頁2.3.5應(yīng)用軟件

灌區(qū)信息化建設(shè)中，其他(qítā)建設(shè)內(nèi)容都看得見、摸得著，就是計算機(jī)軟件看不見、摸不著。但是，軟件又是信息化建設(shè)能否發(fā)揮作用，取得效益的關(guān)鍵內(nèi)容。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)031

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“十五”、“十一五”試點期間，各個灌區(qū)都不同程度地開發(fā)了一些軟件，只是覆蓋面大小、種類多少、功能強(qiáng)弱、命名方式等存在不同而已，姑且以廣義信息（不分別針對雨情、水情、工情、業(yè)務(wù)管理等信息）為處理對象歸納之，主要有八種軟件：數(shù)據(jù)采集(cǎijí)及傳輸軟件、數(shù)據(jù)存儲、管理和維護(hù)軟件、信息瀏覽、查詢、匯總、統(tǒng)計、表達(dá)軟件、視頻監(jiān)視及管理軟件、閘門和水泵控制軟件、業(yè)務(wù)行政辦公管理軟件、門戶網(wǎng)站、水資源配置與調(diào)度軟件。

大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)032

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但是，應(yīng)用軟件的開發(fā)、管理和維護(hù)仍然是灌區(qū)信息化建設(shè)中最為薄弱的一環(huán)。原因之一在于軟件的“無形”，因而重視不夠；原因之二是軟件開發(fā)不規(guī)范，很多軟件開發(fā)機(jī)構(gòu)沒有對應(yīng)的資質(zhì)或缺乏CMM

評估等級；原因之三是開發(fā)人員對灌區(qū)的業(yè)務(wù)內(nèi)容及其管理過程研究的不夠深入和透徹，甚至不了解、不熟悉灌區(qū)的專業(yè)內(nèi)涵(nèihán)，導(dǎo)致開發(fā)的軟件無法滿足需求，甚至不能用。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)033

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針對(zhēnduì)上述情況，《指南》僅是按照建設(shè)管理、運(yùn)行管理和事務(wù)管理三個方面的業(yè)務(wù)對應(yīng)用軟件進(jìn)行了劃分，給出的應(yīng)用系統(tǒng)均為常規(guī)的、最為需要的功能。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前軟件開發(fā)的技術(shù)，抽象出五類應(yīng)用軟件。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)034

共一百三十一頁應(yīng)用軟件的抽象(chōuxiàng)劃分大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)035

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《指南》第三章通過實例展示了對應(yīng)的軟件設(shè)計方案。由于灌區(qū)種類繁多（因其地域不同、氣候條件不同、水源方式不同、管理(guǎnlǐ)方式不同等），應(yīng)用軟件開發(fā)的前期工作和“頂層設(shè)計”還很不夠。正因為如此，《指南》專門編寫了一個“軟件及軟件工程基本概念”的附錄，灌區(qū)建設(shè)和管理人員可以參照，并通過實踐，提出更合適的應(yīng)用系統(tǒng)功能和性能需求，以及軟件劃分方式，期望在“十二五”乃至“十三五”的信息化建設(shè)中能有長足的進(jìn)步和發(fā)展。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)036

共一百三十一頁2.3.6配套(pèitào)設(shè)施

信息化建設(shè)過程中，配套設(shè)施建設(shè)和改造的內(nèi)容很多，《指南》只列出了供電和防雷兩項設(shè)施（當(dāng)然，這兩項最為重要），實際上還有很多配套設(shè)施要建設(shè)或改造。例如：（1）信息中心、信息采集點和監(jiān)控點的安防設(shè)施；（2）采用特設(shè)量水的渠道(qúdào)要增建特設(shè)建筑物（巴歇爾槽、機(jī)翼型槽、無喉道槽，或者堰等）；大型灌區(qū)信息化建設(shè)037

共一百三十一頁特設(shè)量水建筑物巴歇爾槽機(jī)翼(jīyì)型槽大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)038

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（3）為了實現(xiàn)(shíxiàn)閘門控制，原來沒有閘房的要增建閘房，閘門原來是手動啟閉的要改造成電動啟閉，其中，a要新建閘房，b要改造閘房，c要將啟閉機(jī)啟動方式從手動啟閉改為電動啟閉）；大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)039

共一百三十一頁要新建閘房a大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)040

共一百三十一頁要改造(gǎizào)閘房和啟閉設(shè)備bc大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)041

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（4）配合水位(shuǐwèi)、流量監(jiān)測而修建的測井及測井房，其中，a為有測井房的水位監(jiān)測，b是無測井房的水位監(jiān)測；ba大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)042

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（5）自建光纖通信系統(tǒng)要架桿或開挖光纜埋設(shè)溝道。

基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)(jiànshè)和改造，一方面是與信息系統(tǒng)配套，另一方面也是灌區(qū)工程及管理設(shè)施改造等“硬件”建設(shè)的需要。只有軟、硬結(jié)合，才能使信息系統(tǒng)正常運(yùn)行，發(fā)揮最大的效率。大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)043

共一百三十一頁3軟件(ruǎnjiàn)是信息化建設(shè)成敗的關(guān)鍵大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)044

共一百三十一頁軟件看不見、摸不著，因此，其作用和價值經(jīng)常被低估。實際上，在信息化建設(shè)中，要使所有的設(shè)施和設(shè)備（看得見、摸得著）發(fā)揮作用，為灌區(qū)建設(shè)和管理服務(wù)，處處得靠軟件。這如同沒有播放的電視頻道，電視機(jī)只是擺設(shè)一樣。附錄三將軟件提升到工程的高度，簡明扼要地列舉并說明軟件的構(gòu)成、軟件工程的過程，以及軟件分析、開發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)過程中的基本方法、技術(shù)(jìshù)要點和需要注意的問題，以期引起重視。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)045共一百三十一頁軟件指計算機(jī)系統(tǒng)中的程序及其文檔。程序是計算任務(wù)的處理對象和處理規(guī)則的描述(miáoshù)；文檔則是為便于了解程序所需的闡明性資料。軟件一般分為三類，即系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件。3.1軟件(ruǎnjiàn)分類大型灌區(qū)信息化建設(shè)046共一百三十一頁系統(tǒng)軟件位于最接近計算機(jī)硬件的層面上，其他軟件一般要通過(tōngguò)系統(tǒng)軟件發(fā)揮作用。系統(tǒng)軟件與具體的應(yīng)用領(lǐng)域無關(guān)。操作系統(tǒng)、編譯程序等均為系統(tǒng)軟件。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)0473.1.1系統(tǒng)軟件共一百三十一頁支撐軟件(ruǎnjiàn)指支持軟件(ruǎnjiàn)開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)的軟件(ruǎnjiàn)。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)軟件，開發(fā)環(huán)境（環(huán)境數(shù)據(jù)庫、接口軟件和工具組）、中間件都可以視為支撐軟件。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)0483.1.2支撐軟件共一百三十一頁應(yīng)用軟件(ruǎnjiàn)是特定應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ｓ玫能浖?ruǎnjiàn)。例如適用于灌區(qū)建設(shè)與管理業(yè)務(wù)工作的水資源調(diào)配軟件、水費(fèi)征收管理軟件等就是應(yīng)用軟件。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)0493.1.3應(yīng)用軟件共一百三十一頁軟件生存周期是軟件產(chǎn)品或軟件系統(tǒng)從產(chǎn)生、投入使用到被淘汰(táotài)的全過程。通常把軟件生存周期分為三個階段：定義、開發(fā)和維護(hù)或五個階段：需求分析、設(shè)計、實現(xiàn)（編碼）、測試和維護(hù)。大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)0503.2軟件生存周期及其階段劃分共一百三十一頁

大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)051軟件(ruǎnjiàn)定義階段共一百三十一頁

軟件開發(fā)階段(jiēduàn)大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)052共一百三十一頁

大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)053軟件維護(hù)階段(jiēduàn)共一百三十一頁軟件維護(hù)階段(jiēduàn)大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)054共一百三十一頁

分析階段包括問題分析和需求分析。問題分析獲取需求定義（又稱需求規(guī)約），即要解決什么問題。這個過程通過需求調(diào)查實現(xiàn)。調(diào)查得到的需求還不能全部作為軟件設(shè)計與實現(xiàn)的目標(biāo)，還需要進(jìn)行可行性分析，也就是需求分析。可行性分析包括經(jīng)濟(jì)可行性、技術(shù)可行性和可操作性三個方面。其中，可操作性要充分考慮使用對象的具體情況，提供簡捷、方便、易用的軟件。需求分析的結(jié)果要生成功能規(guī)約（即需求規(guī)約），需求規(guī)約是軟件開發(fā)者和用戶(yònghù)對軟件質(zhì)量進(jìn)行最后驗收的準(zhǔn)則。

3.2.1分析階段大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)055共一百三十一頁設(shè)計階段包括概要(gàiyào)設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計。概要(gàiyào)設(shè)計建立整個軟件體系結(jié)構(gòu)，包括子系統(tǒng)、模塊以及相關(guān)層次的說明、每一模塊的接口定義；詳細(xì)設(shè)計產(chǎn)生程序員可用的模塊說明，以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說明及加工描述。大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)0563.2.2設(shè)計階段共一百三十一頁測試包括單元測試、組裝測試和確認(rèn)測試。測試活動的目的是使軟件系統(tǒng)達(dá)到需求提出(tíchū)的各項要求。3.2.3實現(xiàn)(shíxiàn)階段實現(xiàn)是把設(shè)計結(jié)果轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行的程序代碼。3.2.4測試階段大型灌區(qū)信息化建設(shè)057共一百三十一頁維護(hù)是對投入運(yùn)行的軟件進(jìn)行修改，使軟件系統(tǒng)能適應(yīng)外界環(huán)境的變化，實現(xiàn)功能擴(kuò)充和質(zhì)量完善。由于軟件維護(hù)的時間長，費(fèi)用高，所以要重視軟件的維護(hù)，特別是在開發(fā)軟件時就要(jiùyào)注重提高軟件的可維護(hù)性能及易維護(hù)性能。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)0583.2.5維護(hù)階段共一百三十一頁

體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(shèjì)、數(shù)據(jù)設(shè)計(shèjì)和模塊設(shè)計(shèjì)是軟件工程過程的三項主要設(shè)計。3.3軟件設(shè)計過程(guòchéng)大型灌區(qū)信息化建設(shè)059共一百三十一頁體系結(jié)構(gòu)是軟件總體結(jié)構(gòu)的抽象表示。因此，體系結(jié)構(gòu)可以看作由三個部分組成，即模塊、模塊間的層次(céngcì)關(guān)系和結(jié)構(gòu)風(fēng)格。其中，模塊包括處理單元、信息單元和連接單元（接口）。模塊間的層次關(guān)系要描述模塊間的交互與組織權(quán)重表示模塊以及聯(lián)系的重要程度。結(jié)構(gòu)風(fēng)格刻畫了體系結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的設(shè)計風(fēng)格和技術(shù)水平。因此，體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目標(biāo)是開發(fā)一個模塊化的程序結(jié)構(gòu)，并給出各個模塊之間的控制關(guān)系，同時融合了程序結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及接口定義。3.3.1軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(shèjì)大型灌區(qū)信息化建設(shè)060共一百三十一頁

軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(shèjì)示例大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)061共一百三十一頁數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在很大程度上決定(juédìng)了程序結(jié)構(gòu)和程序過程的復(fù)雜性。在設(shè)計階段，數(shù)據(jù)設(shè)計要對各類數(shù)據(jù)給出明確、詳細(xì)的規(guī)格說明。規(guī)格說明主要通過數(shù)據(jù)的分類定義、實體-關(guān)系圖和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述。3.3.2數(shù)據(jù)(shùjù)設(shè)計大型灌區(qū)信息化建設(shè)062共一百三十一頁數(shù)據(jù)設(shè)計(shèjì)示例（淠史杭灌區(qū)數(shù)據(jù)庫設(shè)計）

按照右圖所示灌區(qū)水資源配置的物理過程，對應(yīng)地劃分(huàfēn)為五個邏輯數(shù)據(jù)庫，即取水?dāng)?shù)據(jù)庫、輸水?dāng)?shù)據(jù)庫、用水?dāng)?shù)據(jù)庫、測控數(shù)據(jù)庫和管理數(shù)據(jù)庫。1、數(shù)據(jù)分類大型灌區(qū)信息化建設(shè)063共一百三十一頁數(shù)據(jù)設(shè)計示例(shìlì)（淠史杭灌區(qū)數(shù)據(jù)庫設(shè)計）

2、實體(shítǐ)-關(guān)系大型灌區(qū)信息化建設(shè)064共一百三十一頁數(shù)據(jù)設(shè)計(shèjì)示例（淠史杭灌區(qū)數(shù)據(jù)庫設(shè)計）

3、邏輯結(jié)構(gòu)（示例：水庫水位(shuǐwèi)-庫容、面積關(guān)系表）大型灌區(qū)信息化建設(shè)065共一百三十一頁把一個待開發(fā)軟件分解成若干個小的、簡單(jiǎndān)的部分，稱為模塊。一個模塊執(zhí)行一個特殊任務(wù)。模塊通常由接口和實現(xiàn)兩部分組成。接口包括可由其他模塊訪問的常數(shù)、數(shù)據(jù)類型、變量、函數(shù)等，它刻畫了模塊間的耦合方式，是其他模塊的設(shè)計者和使用者需要了解的約定。3.3.3軟件模塊(mókuài)設(shè)計大型灌區(qū)信息化建設(shè)066共一百三十一頁實現(xiàn)包括私有量（只能由本模塊自己使用的數(shù)據(jù)）以及實現(xiàn)本模塊功能的源程序代碼，它是各模塊的內(nèi)部事務(wù)，不需要為其他模塊所知道。此即信息隱藏。模塊實現(xiàn)過程的最終表達(dá)是通過程序設(shè)計語言來描述的，但是，在設(shè)計階段，一般借助各種(ɡèzhǒnɡ)圖形來表示。常用的有流程圖（flowchart）、盒圖（boxdiagram）、問題分析圖（problemanalysisdiagram）等。大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)067共一百三十一頁右圖所示是一元二次方程ax2+bx+c=0的求解流程圖，根據(jù)這個流程圖，選擇一種(yīzhǒnɡ)程序設(shè)計語言，即可編制程序代碼，進(jìn)而開發(fā)出一元二次方程解的軟件。大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)068共一百三十一頁軟件測試是檢測和評價軟件以確定其質(zhì)量的過程與方法(fāngfǎ)，即評價軟件或程序的屬性和能力，以確定它是否滿足需求的過程與方法(fāngfǎ)。3.4軟件測試大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)069共一百三十一頁軟件測試示例（江蘇省泰州市防汛(fánɡxùn)防旱空間決策支持系統(tǒng)）大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)070共一百三十一頁3.4.1軟件測試過程(guòchéng)大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)071共一百三十一頁軟件測試(cèshì)，可以分為四個步驟順序進(jìn)行：單元測試(cèshì)、集成測試(cèshì)、確認(rèn)（功能）測試(cèshì)和系統(tǒng)（實例）測試(cèshì)。大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)0723.4.2軟件測試步驟共一百三十一頁改正性維護(hù)（CorrectiveMaintenance）的目的在于糾正在軟件開發(fā)期間未能發(fā)現(xiàn)的遺留錯誤。由于軟件測試的不（不可能）徹底性，軟件發(fā)布或交付使用后，都會繼續(xù)發(fā)現(xiàn)隱藏的錯誤，對它們進(jìn)行診斷和改正是軟件維護(hù)的一項重要和必須(bìxū)的過程。3.5軟件維護(hù)3.5.1軟件維護(hù)的類型(lèixíng)（1）

改正性維護(hù)大型灌區(qū)信息化建設(shè)073共一百三十一頁適應(yīng)性維護(hù)（AdaptiveMaintenance）是對軟件為了適應(yīng)運(yùn)行環(huán)境的改變而進(jìn)行的維護(hù)。它包括三個方面：①因硬件或支撐軟件的改變而引起的變化；②將軟件移植到不同的計算機(jī)類型上；③軟件使用對象(duìxiàng)的小規(guī)模變更。（2）適應(yīng)性維護(hù)(wéihù)大型灌區(qū)信息化建設(shè)074共一百三十一頁無論是系統(tǒng)軟件還是應(yīng)用軟件，都要在使用期間不斷(bùduàn)地完善和增強(qiáng)它的功能和性能，以滿足用戶日益增長的需要。完善性維護(hù)（PerfectiveMaintenance)就是在不斷提升軟件品質(zhì)的同時，延續(xù)軟件的生命周期，以發(fā)揮最大效益。（3）

完善(wánshàn)性維護(hù)大型灌區(qū)信息化建設(shè)075共一百三十一頁上述三種維護(hù)，無論哪一種維護(hù)，都不能在需要維護(hù)的時候才考慮對策，落實措施(cuòshī)，而應(yīng)該在規(guī)劃和設(shè)計時就在軟件功能、技術(shù)方案、經(jīng)費(fèi)估算等方面予以考慮。這就是所謂的第四種維護(hù)：預(yù)防性維護(hù)（PreventiveMaintenance）。預(yù)防性維護(hù)的另一層含義是，維護(hù)人員不能單純等待用戶提出維護(hù)的請求，而應(yīng)該選擇那些還能使用數(shù)年、目前雖能運(yùn)行但不久就需做重大修改或加強(qiáng)的軟件，進(jìn)行預(yù)先的維護(hù)。其直接目的是改善軟件的可維護(hù)性，減少今后對它們維護(hù)時所需要的工作量。（4）

預(yù)防性維護(hù)(wéihù)大型灌區(qū)信息化建設(shè)076共一百三十一頁大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)0773.5.2軟件維護(hù)過程(guòchéng)軟件維護(hù)包括從維護(hù)申請到新軟件投入運(yùn)行的全過程。共一百三十一頁如右圖所示，軟件維護(hù)包括從維護(hù)申請到新軟件投入運(yùn)行的全過程。軟件維護(hù)過程包含了軟件設(shè)計、設(shè)計復(fù)審、代碼修改、測試等全部維護(hù)工作。因此(yīncǐ)，維護(hù)實際上是開發(fā)的一個縮影。（1）軟件維護(hù)的工作(gōngzuò)流程大型灌區(qū)信息化建設(shè)078共一百三十一頁軟件維護(hù)階段要編制兩個文檔，即維護(hù)申請單和修改報告單。維護(hù)申請單（MaintenanceRequestForm，MRF）通常由申請維護(hù)的用戶填寫(tiánxiě)。糾錯維護(hù)的申請單應(yīng)完整地說明導(dǎo)致錯誤發(fā)生的環(huán)境，包括輸數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)清單和其他相關(guān)資料。如果申請適應(yīng)性或完善性維護(hù)，則僅需提出一個簡要的需求說明。軟件修改報告單（SoftwareChangeReport，SCR）用于記錄在維護(hù)階段對軟件所做的每一次修改。其內(nèi)容包括問題來源、錯誤類型、修改內(nèi)容、資源（成本）耗用以及批準(zhǔn)修改的負(fù)責(zé)人等。修改報告由直接進(jìn)行修改和負(fù)責(zé)文檔管理的人員共同填寫。（2）

軟件維護(hù)的文檔編制(biānzhì)大型灌區(qū)信息化建設(shè)079共一百三十一頁

水利部李國英副部長要求“十三五”前要完成大型灌區(qū)的現(xiàn)代化建設(shè)。

因此(yīncǐ)，實現(xiàn)現(xiàn)代化建設(shè)就是大型灌區(qū)信息化發(fā)展的目標(biāo)。4大型灌區(qū)(guànqū)信息化發(fā)展大型灌區(qū)信息化建設(shè)080共一百三十一頁

李國英副部長2011年9月7日在“引嫩入白”信息化建設(shè)方案審查會上講話指出，從“十二五”開始，灌區(qū)要加快(jiākuài)開展信息化、數(shù)字化和智能化的建設(shè)。李國英副部長的講話給出了灌區(qū)現(xiàn)代化“頂層設(shè)計”的思路和框架，也是大型灌區(qū)信息化發(fā)展的方向。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)081共一百三十一頁“引嫩入白”工程(gōngchéng)吉林省白城市位于嫩江右岸支流洮兒河流域，是吉林省西部地區(qū)老工業(yè)基地，土地資源豐富(fēngfù)，具有一定的農(nóng)業(yè)發(fā)展?jié)摿Α５?，白城是一個水資源短缺的城市，全市水資源總量22.72億立方米，約占全省的5.62％，人均占有水資源1140立方米，為全國平均水平的51.35％、全省的75％。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，對水資源的需求不斷增加。大型灌區(qū)信息化建設(shè)082共一百三十一頁“引嫩入白”工程(gōngchéng)

引嫩入白供水工程從水資源較為(jiàowéi)豐富的嫩江干流引水，向白城市、鎮(zhèn)賚縣等城鎮(zhèn)和五家子灌區(qū)（30萬畝）供水，并為向莫莫格濕地補(bǔ)水創(chuàng)造條件。大型灌區(qū)信息化建設(shè)083共一百三十一頁“引嫩入白”工程(gōngchéng)大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)084共一百三十一頁“引嫩入白”工程(gōngchéng)

2006年1月水利部以水總[2006]2號文件對《吉林省引嫩入白供水工程規(guī)劃》進(jìn)行了批復(fù)(pīfù)。2007年8月國家發(fā)改委以發(fā)改農(nóng)經(jīng)[2007]2082號文件批復(fù)了《吉林省引嫩入白供水工程項目建議書》，安排國家建設(shè)資金5億元。2008年4月3日國土資源部以國土資預(yù)審字[2008]102號文件對《吉林省引嫩入白供水工程建設(shè)項目建設(shè)用地預(yù)審》進(jìn)行了批復(fù)。大型灌區(qū)信息化建設(shè)085共一百三十一頁“引嫩入白”工程(gōngchéng)2008年6月16日水利部以水規(guī)計[2008]191號文件將《吉林省引嫩入白供水工程可行性研究報告》報送到國家發(fā)展改革委審查。2008年8月15日《吉林省引嫩入白供水工程環(huán)境影響評價報告》通過了國家環(huán)保部部長(bùchánɡ)常務(wù)會議審查?！都质∫廴氚坠┧こ炭尚行匝芯繄蟾妗?008年10月得到國家發(fā)改委批復(fù)，初步設(shè)計于2008年12月得到吉林省發(fā)改委批復(fù)。大型灌區(qū)信息化建設(shè)086共一百三十一頁引嫩入白供水工程2005年開工建設(shè)(jiànshè)，2011年工程基本完工，屆時，編制并申報《吉林省引嫩入白綜合信息化可行性研究報告》，并于2011年9月7日在水利部審查。

審查會上李國英副部長指出：

“灌區(qū)事業(yè)、灌溉技術(shù)是今后發(fā)展方向。定額灌溉全國還找不到可借鑒的例子。永遠(yuǎn)拍腦袋永遠(yuǎn)實現(xiàn)不了灌區(qū)現(xiàn)代化。下決心走下去一定能走出農(nóng)業(yè)灌區(qū)現(xiàn)代化的康莊大道?！贝笮?dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)087共一百三十一頁

“今天，農(nóng)水司主要領(lǐng)導(dǎo)都來了，旗扛起來，作個示范。灌區(qū)信息化的規(guī)范誰寫？寫不出來(chūlái)。這個工程（引嫩入白）要全國推廣，諸位專家要扛起重任，要確實是示范、樣板、管用、可看、可學(xué)、可借鑒?！贝笮凸鄥^(qū)(guànqū)信息化建設(shè)088共一百三十一頁1需求牽引、應(yīng)用至上；2統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施3總體設(shè)計、模塊管理；4數(shù)學(xué)模擬、注重參數(shù)5階段先進(jìn)、擴(kuò)展升級(shēngjí)；6穩(wěn)扎穩(wěn)打、持續(xù)利用李國英副部長對灌區(qū)(guànqū)現(xiàn)代化建設(shè)的建議大型灌區(qū)信息化建設(shè)089共一百三十一頁第一步：實現(xiàn)(shíxiàn)信息化；第二步：實現(xiàn)數(shù)字化；第三步：實現(xiàn)智能化。李國英副部長提出(tíchū)的實現(xiàn)灌區(qū)現(xiàn)代化的具體步驟大型灌區(qū)信息化建設(shè)090共一百三十一頁

“實現(xiàn)信息化”就是通過各種信息采集技術(shù)和手段，全面或較為全面地獲取灌區(qū)內(nèi)的水雨情、工情、墑情等信息，并通過通信鏈路和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸給需要這些數(shù)據(jù)的職能部門和管理人員，借助必要的軟件，使這些部門和人員能夠(nénggòu)瀏覽、查詢所需要的信息，并可以統(tǒng)計、匯總，形成報表等，以此作為灌區(qū)建設(shè)和管理的依據(jù)或參考。4.1對實現(xiàn)(shíxiàn)大型灌區(qū)現(xiàn)代化的理解大型灌區(qū)信息化建設(shè)091共一百三十一頁

“實現(xiàn)數(shù)字化”就是系統(tǒng)地結(jié)合水、肥、作物等學(xué)科及專家的知識，在信息化的基礎(chǔ)上，針對灌區(qū)各種作物，以及具體的土壤、氣候等條件，建立科學(xué)合理、精準(zhǔn)的供水（供肥等）過程模型（節(jié)水并在邊界條件約束下達(dá)到最優(yōu)化），該模型應(yīng)能夠根據(jù)供水過程中發(fā)生的情況(qíngkuàng)變遷，以參數(shù)變化的形式對模型作隨機(jī)調(diào)整并運(yùn)用，以此指導(dǎo)灌區(qū)灌溉（可能還有生活工業(yè)、防洪等）水資源的調(diào)配。大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)092共一百三十一頁

“實現(xiàn)智能化”就是根據(jù)信息化所獲得的各種數(shù)據(jù)，作為參數(shù)(cānshù)，去選擇匹配的模型，通過編制的軟件由計算機(jī)及各種控制設(shè)備和設(shè)施自動執(zhí)行模型，從而控制供水（供肥）建筑物、設(shè)備、設(shè)施的運(yùn)行，實現(xiàn)自動化和智能化。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)093共一百三十一頁

灌區(qū)數(shù)據(jù)指灌區(qū)水資源調(diào)配過程中涉及的供用水、工程建筑物及業(yè)務(wù)管理等信息，這些數(shù)據(jù)各個灌區(qū)基本相同。按照現(xiàn)代信息技術(shù)的理念，數(shù)據(jù)既服務(wù)于應(yīng)用程序，又獨(dú)立于應(yīng)用程序，因此，對于應(yīng)用系統(tǒng)來說，數(shù)據(jù)應(yīng)該是共享，且可以互操作的。這就要求統(tǒng)一數(shù)據(jù)的分類、定義，并規(guī)范其內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，否則會增大(zēnɡdà)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的難度和費(fèi)用，特別是不利于數(shù)據(jù)交換和系統(tǒng)集成，給信息共享設(shè)置障礙。

1、灌區(qū)數(shù)據(jù)分類(fēnlèi)、定義及規(guī)范化研究4.2實現(xiàn)大型灌區(qū)現(xiàn)代化的頂層設(shè)計大型灌區(qū)信息化建設(shè)094共一百三十一頁標(biāo)準(zhǔn)化包括以下2個部分(bùfen)：（1）產(chǎn)品自身是否遵循國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并且具有國家或行業(yè)的生產(chǎn)許可以及計量認(rèn)證；（2）接口是否標(biāo)準(zhǔn)，是否易于系統(tǒng)的集成及維護(hù)管理。灌區(qū)信息化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的研究是在對國際、國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，建立或提出灌區(qū)信息化建設(shè)中所應(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)。并制定標(biāo)準(zhǔn)下的傳感器、計算機(jī)硬件和軟件、網(wǎng)絡(luò)、通信等產(chǎn)品的性能指標(biāo)要求，以及適合灌區(qū)的系統(tǒng)集成的接口規(guī)約和協(xié)議，以此規(guī)范、約束參與的各方，保證建設(shè)的質(zhì)量和管理的方便，以及可維護(hù)和易維護(hù)性，使信息化建設(shè)成果能持續(xù)、長效地發(fā)揮作用。

2、灌區(qū)信息化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)及執(zhí)行措施研究大型灌區(qū)信息化建設(shè)095共一百三十一頁

灌區(qū)信息化向數(shù)字化、智能化發(fā)展，除了要建立作物需水的時空模型和水資源調(diào)配模型外，精準(zhǔn)控制渠系中各個渠段的過水流量是能否實現(xiàn)按需供水的關(guān)鍵。目前水位量測有多種方法，只要傳感器可靠，數(shù)據(jù)(shùjù)基本上是可靠、可用的；但是流量量測，特別是明渠流量量測還比較粗獷，精度難以控制。雖然明渠量測水有建筑物、特設(shè)設(shè)施、儀器等多種方法，但由于灌區(qū)情況的不同，量測精度一直無法得到計量認(rèn)證，缺乏公信力。

3、灌區(qū)量測水方法和設(shè)施、設(shè)備(shèbèi)的研究大型灌區(qū)信息化建設(shè)096共一百三十一頁

鑒于這種情況，應(yīng)該針對不同灌區(qū)的實際情況，分類（如不同過水?dāng)嗝?、水質(zhì)、含沙量，有冰凌等）進(jìn)行研究(yánjiū)，給出適合不同情況的多樣化量水方法，研制實用化的量測水設(shè)施和設(shè)備。開發(fā)流量/水量計算軟件，嵌入到設(shè)施、設(shè)備中，實現(xiàn)一體化集成，以方便灌區(qū)使用。大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)097共一百三十一頁我國農(nóng)業(yè)灌溉經(jīng)歷了3個發(fā)展階段。第1階段是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的漫灌方式，生產(chǎn)者根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗判斷干旱情況，然后用大水漫灌的方式進(jìn)行灌溉，直到土壤(tǔrǎng)飽和。這種方式不僅造成大量的水資源浪費(fèi)，又易引起土壤(tǔrǎng)板結(jié)，在土壤(tǔrǎng)過分飽和的情況下，還容易誘發(fā)病蟲害；第2階段是節(jié)水灌溉，通過各種新技術(shù)的應(yīng)用達(dá)到節(jié)約用水的目的，例如噴灌、滴灌、微灌等節(jié)水灌溉方式；第3階段則是依托信息技術(shù)開展精準(zhǔn)和智能灌溉的研究，根據(jù)土壤的墑情及農(nóng)作物的生長需要，建立配水、配肥調(diào)度模型，然后運(yùn)用相應(yīng)的灌溉模式實現(xiàn)優(yōu)化供水和供肥。4、供水、供肥等過程模型(móxíng)研究大型灌區(qū)信息化建設(shè)098共一百三十一頁

我國大型灌區(qū)信息化雖然已經(jīng)進(jìn)行了兩期試點建設(shè)，但是(dànshì)，作為灌區(qū)最主要，也是最重要的水資源配置模型及調(diào)度方法的研究和運(yùn)用工作開展得非常不夠，大部分灌區(qū)還是按畝、按計劃供水，只是實現(xiàn)了用計算機(jī)替代人工編制需水、用水和配水計劃而已。5、灌區(qū)灌溉水資源配置(zīyuánpèizhì)模型及調(diào)度方法研究大型灌區(qū)信息化建設(shè)099共一百三十一頁

為了充分發(fā)揮信息化建設(shè)的作用，真正達(dá)到節(jié)水、增效、可持續(xù)發(fā)展的目的，必須開展灌溉水資源配置模型及調(diào)度方法的研究，這也是灌區(qū)實現(xiàn)數(shù)字化直至智能化的基礎(chǔ)。當(dāng)然，由于我國灌區(qū)存在地理位置、氣候條件、農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)及水源類型的不同，水資源配置方法也會不同，甚至差異很大。因此，可以依據(jù)灌區(qū)所處的地理位置和取水(qǔshuǐ)方式等進(jìn)行分類建模，也可以選擇典型（具備建模條件）灌區(qū)作為試點，分步開展研究，逐步建立灌溉水資源配置模型及調(diào)度方法。大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)100共一百三十一頁目前(mùqián)渠灌、管灌、噴灌、滴灌、微潤灌溉等均可實現(xiàn)智能灌溉控制。如何針對不同的灌區(qū)，不同的地理、氣候、作物等條件研究并實施智能灌溉控制是實現(xiàn)灌區(qū)智能化的關(guān)鍵。6、智能灌溉控制系統(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)的研究大型灌區(qū)信息化建設(shè)101共一百三十一頁示例(shìlì)1：智能“渠灌”控制系統(tǒng)

雖然(suīrán)

“渠灌”水量損失大，不容易控制，但是，它設(shè)施成本低，管理方便，因此仍然是目前運(yùn)用最廣泛的灌溉方式。如何對“渠灌”實現(xiàn)節(jié)水、智能控制是“十二五”灌區(qū)續(xù)建配套節(jié)水改造以及現(xiàn)代化管理的重要任務(wù)。大型灌區(qū)信息化建設(shè)102共一百三十一頁

“一體化閘門”（FlumeGate）是水利部的“948”項目，該項目引進(jìn)澳大利亞Rubicon公司的技術(shù)，已經(jīng)應(yīng)用到安徽的淠史杭灌區(qū)（安裝了5扇）、寧夏的青銅峽灌區(qū)（安裝了11扇）和山西(shānxī)的汾河灌區(qū)（安裝了4扇）。

“一體化閘門”不僅是“十二五”農(nóng)村水利信息化建設(shè)中“全渠道控制系統(tǒng)”（TotalChannel

Control）的一項重要內(nèi)容，也是水利工程設(shè)施“工業(yè)化制造”的改革性嘗試。大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)103共一百三十一頁老式(lǎoshì)閘門一體化閘門(zhámén)大型灌區(qū)信息化建設(shè)104共一百三十一頁一體化閘門(zhámén)的安裝一體化閘門(zhámén)的結(jié)構(gòu)大型灌區(qū)信息化建設(shè)105共一百三十一頁一體化閘門(zhámén)實例：山西汾河灌區(qū)大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)106共一百三十一頁一體化閘門實例(shílì)：寧夏青銅峽灌區(qū)大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)107共一百三十一頁一體化閘門(zhámén)實例：安徽淠史杭灌區(qū)大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)108共一百三十一頁一體化閘門實例(shílì)：水利部節(jié)水灌溉示范基地大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)109共一百三十一頁所謂“全渠道控制系統(tǒng)”就是針對一條工程基礎(chǔ)設(shè)施比較完善的渠道，在所有的控制節(jié)點安裝包括水位-流量監(jiān)測、閘門現(xiàn)地及遠(yuǎn)程控制、太陽能供電的“一體化閘門”，通過閉環(huán)控制軟件，實現(xiàn)水資源的自動調(diào)配。這種水閘除了閘墩和閘底板外，其余的設(shè)施全部在工廠事先制作好，現(xiàn)場只要完成安裝即可。

當(dāng)然，“全渠道控制系統(tǒng)”要真正發(fā)揮作用，取得效益，還需要符合灌區(qū)實際的水資源配置(pèizhì)模型和調(diào)度方案。大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)110共一百三十一頁“全渠道(qúdào)控制系統(tǒng)”示意大型(dàxíng)灌區(qū)信息化建設(shè)111共一百三十一頁示例2：智能“滴灌(dīɡuàn)”控制系統(tǒng)

滴灌可有效減少土壤水分的無效蒸發(fā)。滴灌僅濕潤作物根部附近土壤，其他區(qū)域土壤水分含量較低，因此，可防止雜草的生長。通過注入水中的肥料，還可以提供足夠的水分和養(yǎng)分，使土壤水分處于能滿足作物要求的穩(wěn)定和較低吸力狀態(tài)，降低了農(nóng)藥的施用量。滴灌對地形和土壤的適應(yīng)能力較強(qiáng)，另外，由于滴頭能夠在較大的工作壓力范圍內(nèi)工作，且出流均勻，所以(suǒyǐ)滴灌適宜于地形有起伏的地塊和不同種類的土壤。大型灌區(qū)信息化建設(shè)112共一百三十一頁“滴灌”的田間敷設(shè)(fūshè)結(jié)構(gòu)大型灌區(qū)(guànqū)信息化建設(shè)113共一百三十一頁智能“滴灌”系統(tǒng)(xìtǒng)的控制邏輯示例大型(dàxíng)