现代化生态灌区信息化建设方案.docx

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现代化生态灌区信息化建设方案

灌区信息化方案

xxxxxx有限公司

2019年8月

第1章概述

1.1.公司概况

1.1.1.公司简介

华为创立于1987年，是全球领先的ICT（信息与通信）基础设施和智能终端提供商，我们致力于把数字世界带入每个人、每个家庭、每个组织，构建万物互联的智能世界：

让无处不在的联接，成为人人平等的权利；为世界提供最强算力，让云无处不在，让智能无所不及；所有的行业和组织，因强大的数字平台而变得敏捷、高效、生机勃勃；通过AI重新定义体验，让消费者在家居、办公、出行等全场景获得极致的个性化体验。

目前华为约有19.4万员工，业务遍及170多个国家和地区，服务30多亿人口。

1.2.项目概况

1.2.1.项目背景

我国是农业大国，人口多，耕地少，水资源稀缺。

灌区是国家粮食安全的基础保障。

目前，我国灌区以约占全国耕地40％的面积，生产了占全国总产量75％的粮食和90％以上的经济作物，其中大中型灌区的粮食产量占全国总产量的35％，亩均单产450kg左右，高出全国平均水平的50％。

今后，我们要在人口不断增多、耕地后备资源有限以及农业用水总量不增加的前提下，稳定和提高粮食综合生产能力，一个重要的方面就是要靠稳定和适当扩大节水灌溉面积，提高水资源利用效率和效益。

国家大型灌区节水改造和改革工作经过几年的努力，已取得成效。

现阶段大型灌区的工程措施和管理体制目前已基本成型。

为了让灌区在水资源管理和利用上发挥更大的作用，获得更大的效益，管理信息化及决策科学性必须要跟上。

灌区信息化就是充分利用现代信息技术，深入开发和广泛利用灌区信息资源，提高信息采集和加工的准确性以及传输的时效性，做出及时、准确的反馈和预测，为灌区管理部门提供科学的决策依据，全面提廾灌区管理的效率和效能。

当前，灌区信息化建设的定位要服从国家水利发展的总体需求，以科学发展观建立和谐社会的大政方针为指导，结合灌区管理的发展现状，科学规划，逐步推进，使灌区信息化工作迈上一个新台阶。

现代化的灌区不仅要合理优化配置与使用水资源，还要能保护和改善生态系統，维持良好的灌区生态环境，既保证农田灌溉提高农作物产量，同时也具有较高的水污染防洽水平。

保障城镇农村供水安全，而且还要实现灌区生态环境的平衡协调，使灌区真正成为美好生产和生活的地方。

灌区信息化是灌区管理现代化的必由之路。

灌区信息化就是充分运用现代先进的高新技术，如地理信息系统技术，遥感技术，遥控技术，网络技术等，进行综合集成与配套，在灌区硬件配套，软件管理，组织运行等各个方面实现多技术多专业应用，借助于高科技的技术和手段又快有好地实现灌区管理信息化目标。

过去灌区的改造和管理只局限于骨干工程，而灌区现代化的最终目标是实现整个灌区的和谐发展，不仅包括水资源用途的协调，还包括用水管理者与用水户的协调（表现在灌区管理者为农民提供清洁可用的灌溉和饮用水源、合理的水费征收机制与管理体制等方面），保持田间高产与节水的协调，提高灌区水资源利用率与保持良好的灌区环境之间的协调。

XX灌区是宁夏回族自治区最大的灌区，也是信息化工作开展比较早，具有良好基础的大型灌区。

宁夏智慧水利“十三五”规划发展思路奠定了宁夏灌区信息化建设的方向。

坚持规划设计先行，做好项目实施。

信息基础设施建设和业务应用模块的建设及监督管理需符合“十三五”总体规划框架，打破条块分割，推动统一建设；充分整合网络基础设施、业务系统和信息资源，促进资源的共建、共享、共用；推动唐徕渠灌区信息化稳定快速推进。

按照智慧体系“统一数据中心，统一应用平台，统一一张图，统一技术标准”的要求，根据已有的智慧水利成果为基础，结合唐徕渠、西干渠、第二农场渠实际和水利工作特点及用户需求，融合新技术、新理念，构建水资源监控体系和水资源应用体系。

自1990年以来，XX灌区已先后实施并完成了防洪调度自动化系统、实时灌溉预报及灌溉水动态管理系统试点、大坝安全自动监测系统试点、水利通信专网、办公自动化计算机局域网、城镇供水遥测系统等信息化系统、XX水利信息网站等信息化重点项目，根据我国灌区输水系统的特点和现有的管理水平，进行了高淹没度智能型量水成套技术推广项目、CMC超声波明渠（河流）测流系统项目方面的建设，初步奠定了XX灌区信息化的研究与试点基础，具备了下一阶段大规模应用与推广的良好条件。

但从实用效果来看，目前的信息化还不能真正满足灌区管理及生产调度指挥的具体需要，大部分的工作仅仅建立在试点和研究阶段，离实际应用和发挥良好效果还有相当大的一段距离。

新形势下要建立科技化的和谐发展型灌区，对信息化的目标要求与技术标准提出了更高的要求。

1.2.2.建设目标

灌区信息化建设的目标是充分利用现代先进科学技术，尤其是电子、计算机、网络技术，围绕灌溉管理，坚持以人为本，深入开发灌区信息资源，打造灌区工程管理及运行管理的全信息支持、应用平台，建立集约高效、人水和谐的灌区运行环境。

按照宁夏智慧水利“十三五”规划总体要求，依托智慧水利框架和布局，调研整理灌区水利特点、管理模式及业务需求，在唐来渠，西干渠、第二农场渠先行推进测控一体化闸门建设和水量、水权信息管理。

以灌溉管理及水权交易为基础，从实际需求出发，坚持可靠、实用、经济、先进的原则，建设支斗渠口测控一体化闸门，基于已建的统一数据中心和水慧通业务平台，设计开发专题数据库，整编、共享入库相关数据，开发集成测控一体化应用系统和水量、水权信息管理等多业务系统平台，配套人与制度与保障建设，全面提升唐徕渠、西干渠、第二农场渠灌域的管理和服务水平，实现灌区的“智慧水利”。

根据建设目标要求，作为水利现代化重要标志的灌区水利信息化，内容广泛，涉及系统工程，计算机软件和网络，数据库，自动化控制，通讯和电子等技术在数据采集处理、信息传输、网络管理、决策支持等方面的运用，且直接面向管理者，对灌区工程运行和效益的发挥影响巨大。

总的来说，灌区信息化建设的内容应包括：

灌区GIS地理信息、雨水情测报、墒情监测、灌区工情监测，闸门远程监控、用水调度管理、灌区防汛会商、办公自动化等子系统的建设以及通讯网络和数据库构建。

基于以上建设内容的集成系统，能够完成灌区有关数据、图像、水利活动等信息的采集、传输、处理、存储和应用，直接服务于灌区防汛、工程管理和灌溉管理。

系统应具备以下功能：

1）提供灌区水情、墒情、配水调度及工程状况数据，以及监视图像等信息的采集、处理、查询、整编、输出、应用。

2）实现闸门远程监控、工情水情远程监视，以及远程防汛会商。

3）实现信息的分析、对比，以及利用数据信息建立决策模型，为灌区灌溉、防汛提供支持。

4）通过信息网络实现灌区管理单位局域内的自动化办公。

通过本项目的建设，最终要实现灌区的高效管理，保障国家和社会稳定，并带来巨大的社会和经济效益。

1.2.3.建设意义

（1）是实施乡村振兴战略-推进农业农村现代化的强有力支撑手段。

农业农村农民问题是关系国计民生的根本性问题，必须始终把解决好“三农”问题作为全党工作重中之重。

确保国家粮食安全，把中国人的饭碗牢牢端在自己手中。

（2）是实现“总量控制”和“定额管理”的要求。

信息化是我国水利现代化的必然选择。

要解决新世纪水利面临的三大问题，就必须突破传统的治水思路，充分依靠科技进步。

通过加强水利信息化建设．推进水利的现代化。

灌区信息化是提高灌区的管理和服务水平和质量、降低成本的重要手段，是实现“总量控制”和“定额管理”两套指标体系的重要措施，是灌区今后建设和发展的必然方向。

（3）是提高工程安全运行保证的关键措施。

很多灌区本身就具有防汛任务，尤其山区灌区，傍山渠道多，集雨面积大，容易形成坡面径流，威胁渠道或建筑物安全。

通过信息化建设，对水雨情实时监测，及时分析对比，提出防汛预案，最大程度确保工程安全运行和当地人民群众生命财产安全。

（4）是提高科学管理水平的重要途径。

从灌区本身需求来看，目前普遍存在管理能力的建设与提高相对滞后的问题。

灌区管理和行业管理大量资料信息仍以手工作业为主，各级行业主管部门难以及时准确全面了解灌区及行业发展状况及变化趋势，灌区管理目标无法量化。

通过信息化建设可以大幅度提高管理水平，更加有效的管理工程，合理调配水资源，使效益最大化。

此外，随着改革开放的不断深人，用水户对灌区的要求不断提高，通过信息化建设可提高灌区为用水户服务的质量和水平，为用水户适时、适量．安全供水。

（5）是提高水的利用效率的重要途径。

灌区传统配水方法无法实现实时适量调配，且难以有效利用历史资料进行分析，影响自身管理水平提高，水的利用率偏低。

信息化建设最大优势就是大大增强信息的时效性和准确性，进行手工无法完成的大量信息后处理，制定出科学的灌溉、排洪调度方案，从而提高灌区的灌溉用水效率和效益。

1.2.4.建设原则

信息系统建设，依照国家水利部《全国水利信息规划》的框架和《宁夏智慧水利“十三五”规划》，并结合灌区的实际需求及现状进行建设，以推进行业、区域、业务、部门、系统等之间的融合，建立统一数据、应用服务支持下的多元化业务应用体系为目标，实现资源共享、业务协同，达到信息化建设的目的，方案的设计遵循以下原则：

（1）实用性原则：

系统设计在技术选型上选用当前业界领先的、成熟的和主流的产品，考虑系统的实用性和可操作性，结合实际需要设计系统规模，并要充分利用现有资源，避免重复建设。

（2）可靠性原则：

系统设计充分考虑信息采集、自动控制、视频监视、应用开发等环节，并采用先进和成熟的技术将之有效集成，确保在地理位置偏僻的地方，在各种突发事件的状况下，系统长期稳定可靠的运行。

（3）安全性原则：

系统设计充分重视系统安全问题，综合平衡经济效益，建立完善的网络与信息系统安全保障体系，确保系统运行具有高度的安全性。

（4）先进性原则：

在满足实用性的基础上，采用高技术起点，既要着眼于当前的需求，还要面向未来的发展，尽量选用当前先进的软件、硬件通信设施，采用先进的管理方法、先进的决策支持方法。

（5）标准化原则：

在建设各个分系统时，统一标准，以便能够集成一个有机整体。

（6）开放性原则：

在统一的开放标准下建设系统，使其结构化、模块化和标准化；以利用调整和扩展，做到界面清晰，按标准连接通畅，即有完整性也有灵活性。

（7）便于扩展原则：

随着唐徕渠信息化系统的发展，后续将有更多的监控站点、信息采集点要融入系统之中，因此，在软件设计中要充分考虑唐徕渠信息化的发展，使系统具有较强的开放性和扩展性，确保后续站点能够有效集成。

同时，随着信息技术的发展，系统要为技术更新和功能升级留有扩展余地。

（8）实时性原则：

满足中心、分中心实时对系统的各种信息进行调用。

（9）便于维护原则:

应用系统或者硬件设备的维护工作流程要求简单化，具备可指导性，易于操作。

（10）平台共用原则:

在整体规划、统一安排的前提下，充分利用宁夏水利数据中心及宁夏电子政务云平台的基础设施资源，建立唐徕渠统一的信息化平台，实现各级管理机构信息资源的交换与共享。

（11）经济性原则:

系统建设充分考虑现有的信息采集、通信网络、存储应用等资源，在现有的基础上进一步整合、完善和提高，避免重复建设。

同时，充分考虑项目建成后的管理维护条件，项目中采用的设备有较高的性价比，便于管理维护，降低管理成本，项目建成后加强培训，配备一定数量的运行维护人员，确保系统充分发挥应有的作用和效益。

1.2.5.建设标准

本项目在研发、生产、施工、运维等方面依据以下国家标准和地方标准，若多项标准中对同一事项有要求，则按最高标准执行：

1.

1.1.

1.2.

1.2.1.

1.2.2.

1.2.3.

1.2.4.

1.2.4.1.信息化类

1.《大型灌区信息化建设技术指南》水利部灌排中心

2.《全国大型灌区基础数据库建设指南》水利部灌排中心&清华大学

3.《宁夏信息化“十三五”发展规划》

4.《水文仪器基本参数及通用技术条件》GB/T15966-2007

5.《灌溉渠道系统量水规范》GB/T21302-2017

6.《超声波流量计检定规程》JJG1030-2007

7.《水文自动测报系统技术规范》（SL61-2015）

8.《水文自动测报系统遥测终端机》（SL180－2015）

9.《水资源监测设备技术要求》SZY203-2016

10.《水资源监测数据传输规约》SZY206-2016

11.《水位观测标准》（GB/T50138-2010）

12.《水文测报装置遥测水位计》（GBll830-89）

13.《地下水质量标准》（GB/T14848—93）

14.《水闸安全鉴定规定》（SL214-98）

15.《水利系统政务信息编码规则与代码》（SL/T20-1997）

16.《计算机软件开发规范》（GBJ566-88）

17.《软件可靠性和可维护性管理》（GB/T14394-93）

18.《计算机软件产品开发文件编制指南》（GB8567-1988）

19.《信息处理、数据流程图、系统流程图、程序网络图和系统资源图的文件编制符号及约定》（GB1526-89）

20.《远程图像与环境监控系统技术规范》

21.《水电工程水情自动测报系统技术规范》（NBT35003-2013）

22.《水利水电工程水文自动测报系统设计规范》（SL566-2012）

23.《工业灌区通信设计技术规定》（GBJ42-81）

1.2.4.2.土建工程类

1.《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288）

2.《节水灌溉工程技术规范》（GB/T50363）

3.《大型灌区技术改造规程》（SL418）

4.《渠道防渗工程技术规范》（GB/T50600）

5.《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）

6.《低压配电设计规范》（GB50054-2011）

7.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

8.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

9.《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）

10.《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）

11.《安全标志及其使用导则》（GB2894-2008）

12.《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）

13.《工程建设标准强制性条文》

14.《建筑施工组织设计规范》（GBT50502-2009）

15.《通用安装工程工程量计算规范》（GB50856-2013）

16.《施工企业安全生产管理规范》（GB50656-2011）

17.《综合布线系统工程验收规范》（GBT50312-2016）

18.《混凝土质量控制标准》（GB50164-2011）

19.《工程测量规范》（GB50026-2007）

20.《砌体结构设计规范》（GB50003-2011）

21.《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）

22.《低压配电设计规范》（GB50054-2011）

23.《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-2011）

24.《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2013）

25.《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2013）

26.《自动化仪表工程施工及质量验收规范》（50093-2013）

27.《图形符号安全色和安全标志》（GA/T2893-2008）

28.《钢制管法兰、垫片和紧固件》（HG-T20592~20635-2009）

第2章总体设计

1）

1.

2.

2.1.建设内容

本项目根据国家建设对农村水利的建设要求，依据水利部《关于开展水权试点工作的通知》（水资源〔2015〕222号）、水利部和宁夏回族自治区政府联合批复的《关于宁夏回族自治区水权试点方案》（〔2015〕121号）和水利部《2018年农村水利工作要点》的指导意见，结合《宁夏信息化“十三五”发展规划》的相关要求和XXX灌区建设现状，并以技术手段全力支撑“宁夏农业水价综合改革”，做以下建设安排：

本次项目建设内容主要为水量计量实时监测点建设，包括直开口（斗口）水位流量实时在线监测点XXX个，具体建设任务如下表：

（此处根据自己项目修改）｡

2.2.总体架构

如图2-1所示：

图21总体构架图

2.3.软件架构（此处根据自己项目修改）

2.4.网络拓扑（此处根据自己项目修改）

图22信息传输链路图

第3章分项设计

1.

2.

3.

3.

3.1.开发（中间件）软件选择

系统的总体架构如下图所示。

系统总体架构设计中使用的核心技术包括：

基于SOA的规划体系、JavaEE技术体系、GIS技术、中间件技术、ETL技术、WebService技术等。

图2系统技术架构

3.1.1.基于SOA的规划体系

SOA体系是一种规划IT系统的方法论和架构思想，是从全局的角度审视与信息化相关的业务、信息、技术和应用间的相互作用关系以及这种关系对企业业务流程和功能的影响。

SOA架构对于突破信息化建设过程中长期存在的瓶颈，诸如信息孤岛、适应需求能力差、重复建设、新应用周期长等问题从整体规划的角度提供了有力的解决手段。

3.1.2.JavaEE技术体系

JavaEE是Sun公司提出的开发、部署、运行和管理基于Java分布式应用的标准平台。

它以Java2平台标准版（J2SE）为基础，继承了标准版的许多优点，还提供了对EJB、JavaServlet、JSP等技术的全面支持。

JavaEE使用EJBServer作为商业组件的部署环境，在EJBServer中提供了分布式计算环境中组件需要的服务，例如组件生命周期的管理、数据库连接的管理、分布式事务的支持、组件的命名服务等。

JavaEE用于实现应用服务器有其优势，它可以利用Java语言自身具有的跨平台性、可移植性、对象特性、内存管理等方面的性能，为应用服务器的实现提供一个完整的底层框架。

JavaEE中定义的各种服务，包括JSP和Servlet容器、EJB容器、JDBC、JNDI（名字目录服务）、JTS/JTA（事务服务）、JMS（消息服务）等，也分别为应用服务器提供了各种支持。

目前，基于JavaEE的应用服务器主要有BEAWebLogic、IBMWebsphere、Oracle9iAS、SuniPlanet、SilverStreamextend等。

J2EE平台适用多层次分布式应用模型，采用基于组件的方式来设计、开发、组装和部署企业应用系统，以及基于可扩展标记语言（XML）的数据交换、统一的安全模式和灵活的事务控制。

凭借这些技术，不但可以面对快速变化的市场提供崭新的解决方案。

而且，开发出来的是与平台无关的J2EE组件的解决方案，它不依赖于某个特定厂商提供的产品或者API。

这意味着不管是开发商还是最终用户都有最大的自由去选择那些更能满足他们业务或技术需求的产品或组件，不但有利于降低信息系统拥有成本，也有利于适用快速变化的市场需求。

J2EE技术的基础是JAVA语言，JAVA语言的与平台无关性，保证了基于J2EE平台开发的应用系统和支撑环境可以跨平台运行。

3.1.3.Spring技术

Spring是一个开源框架，是为了解决企业应用程序开发复杂性而创建的。

框架的主要优势之一就是其分层架构，分层架构允许您选择使用哪一个组件，同时为J2EE应用程序开发提供集成的框架。

Spring框架的功能可以用在任何J2EE服务器中，大多数功能也适用于不受管理的环境。

Spring的核心要点是：

支持不绑定到特定J2EE服务的可重用业务和数据访问对象。

毫无疑问，这样的对象可以在不同J2EE环境（Web或EJB）、独立应用程序、测试环境之间重用。

Spring中最具特色的两个模块是面向方面编程（AOP）和控制反转（IOC）容器。

控制反转（IOC）容器的功能是将应用程序的配置和依赖性规范与实际的应用程序代码分开。

3.1.4.中间件技术

比较流行中间件的定义是：

中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源。

中间件位于客户机/服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通讯。

从中间件的定义可以看出，中间件是一类软件，而非一种软件；中间件不仅仅实现互连，还要实现应用之间的互操作；中间件是基于分布式处理的软件，定义中特别强调了其网络通讯功能。

3.1.5.GIS技术

1、组件式GIS技术

在建立水利应用系统软件过程中，既需要充分利用现有的商用GIS软件已经开发的常用的通用GIS功能，如地图显示、空间分析、专题制图等功能，又需要根据水利业务需求定制一些特定的功能，如环保事件时空分析、专业模型分析、资源调度等，并且所开发的系统必须能够很好地和其它子系统紧密地集成。

采用组件式GIS技术能够很好地解决上述问题。

组件式GIS（ComponentsGIS，简称ComGIS）是随着IT技术整体组件化趋势的发展而发展起来的新一代GIS技术。

其基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个控件，每个控件完成不同的功能。

各个GIS控件之间，以及GIS控件与其它非GIS控件之间，可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS应用。

控件如同一堆各式各样的积木，他们分别实现不同的功能（包括GIS和非GIS功能），根据需要把实现各种功能的“积木”搭建起来，就构成应用系统。

组件式GIS技术支持标准的工业接口，因此易于与其它标准应用组件集成，并且支持各种通用的程序开发语言。

2、空间数据库技术

传统的GIS采用的空间数据存储方式一般是采用专用的文件方式来存储空间数据的。

这种方式对于只需要管理和使用少量的空间数据的系统是可行的，但是，数据超过一定的量时就显得力不从心了。

另外，传统的文件方式将GIS的图形数据和属性数据分别采用不同的文件进行存储，使得空间数据和属性数据不能够紧密地联系在一起。

另外，采用文件方式存储空间数据不利于空间数据的共享和并发编辑，因此不利于数据的统一管理。

为此，拟采用空间数据库技术解决系统中涉及到的空间数据的存储和管理问题。

空间数据库技术是当前GIS技术发展的最新趋势，它采用关系数据库来存储空间数据，从而实现空间数据与属性数据的一体化存储，也即地图数据与业务数据的一体化存储。

空间数据库技术充分利用了成熟的大型商用数据库管理系统作为空间数据存储的容器，从而可以方便地实现空间数据与其它非空间的业务数据存储到统一的数据库中，便于数据的无缝集成。

3、多源空间数据无缝集成技术

根据水利信息化系统的业务需求，系统必须支持数据的建库功能和交换功能。

对于空间数据，在建立水利信息化系统的综合数据库时，必然涉及到现有的各种格式的空间数据的充分利用问题。

多源空间数据无缝集成技术可以很好地解决这个问题。

多源空间数据无缝集成技术不仅能够同时支持多种形式的空间数据库和数据格式，能够完成由空间数据库到各种交换格式的输入输出，而且能够直接读取常用的CAD数据，如DWG数据和DGN数据等。

该技术支持转换大多数常用的图形数据格式，如DWG、Coverage、Tab等；支持国家标准交换格式，如VCT等；支持多种影像文件格式，如TIF、GeoTIF、BMP、JPG、ECW、MrSID等。

4、WebGIS技术

由于本系统建设的重要任务之一是面向公众发布有关的水利数据，因此为了解决GIS技术与WEB技术的无缝集成，需要采用WebGIS技术。

WebGIS技术即互联网GIS技术，它是Web技术应用于GIS开发的产物。

GIS通过WWW功能的扩展，真正成为一种大众使用的工具。

Internet用户从任意一个WWW节点进入，可以浏览WebGIS站点中的空间数据、专题地图，进行各种空间查询和空间分析，从而使GIS进入千家万户。

WebGIS还可以应用于