智慧灌溉泵站解决方案.doc

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1、智慧灌溉泵站解决方案目录第一章综合状况 . .11.1 背景 .11.2目标 .21.3建设原则 .31.4系统特点 .5第二章方案目标 . .6第三章系统体系结构 . .83.1总体结构说明 .83.2软件架构图 .103.3 系统业务架构 .113.4 系统运行网络图.123.5系统权限结构 .123.6访问层次说明 .13第四章综合信息库建设. .14第五章系统主要功能 . .165.1水雨情监控与气象采集系统.175.1.1流量监测 .185.1.2水情监测 .195.1.3雨情监测 .205.1.4农业灌溉泵站工程安全实时监测.205.1.5视频监控 .215.1.6汛情监测 . .

2、225.1.7实时召测 .235.1.8灾情监测系统 .245.1.9气象采集 . .255.2 灌排计划与调度管理系统.255.2.1基础信息管理功能.275.2.2提排水计划（用水申请）.285.2.3运行优化调度 .285.2.3.1梯级农业灌溉泵站级联调度. .295.2.3.2农业灌溉泵站内机组调度. .305.2.3.3灌排调度指令管理.315.2.4水量统计分析 .325.3 设备管理系统 .335.3.1设备维护 . .345.3.1.1设备采购管理 .345.3.1.2设备入库、出库管理.355.3.1.3设备报废管理 .355.3.1.4设备维修管理 .365.3.1.5设

3、备变动管理 .365.3.2备品备件管理 .365.3.3设备合同管理 . .375.3.4固定资产管理 .375.4农业灌溉泵站运行及两票管理系统.385.4.1农业灌溉泵站安全管理. .385.4.2操作票、工作票管理 . .395.4.3运行值班管理 . .415.4.4运行巡视 . .425.5协同办公系统 .425.5.1电子邮件 .445.5.2在线交流 .455.5.3日程管理 .455.5.4人力资源管理 .465.5.5公文流转 .495.5.6档案管理 .525.6水利工程建设管理系统.625.6.1项目合同管理 .655.6.2项目资金管理 .665.6.3物资管理 .6

4、65.6.4项目协同管理 .665.6.5项目进度管理 .665.6.6项目成本核算 .675.6.7文档管理 .675.6.8项目资源管理 .685.6.9项目跟踪 .685.6.10项目评估 .695.6.11风险分析 .695.6.12质量管理 .695.6.13合同管理 .695.6.14投资控制 .705.7 水费征收系统 .715.7.1水费征收标准 . .735.7.2水费征收 . .735.7.3水费结算 . .745.8 信息公开发布系统（门户网站）.74第六章实施步骤 . .776.1 项目组织管理计划.776.1.1人员组织 .776.1.2项目管理 .786.2 项目实

5、施 .796.2.1项目实施概述 .796.2.2项目开发各阶段.82第一章综合状况1.1 背景我国农业灌溉泵站大多建设年代较早，运行时间长， 受设备及技术条件的限制， 在农业灌溉泵站运行管理上存在诸多缺陷，在满足机组安全、稳定和经济、优化运行的要求上比较困难。 随着微电子技术、计算机和通信技术以及软件工程的迅速发展，农业灌溉泵站的自动化技术也得到了较大的发展， 并成为当前我国机电排灌行业推行技术进步的重点之一。农业灌溉泵站信息化是社会信息化和水利信息化的综合体现，是人们广泛利用现代科学技术， 达到水资源高效利用和农业灌溉泵站可持续发展，从而全面地改造人民的生存物质条件和精神条件的过程。 要进

6、行农业灌溉泵站现代化建设，必须要实现由传统水利向现代水利 和可持续发展水利的重要转变，即要从过去对水资源的开发、利用和治理，转变为在水资源的开发、利用和治理的同时，更为注重对水资 源的配置、节约和保护；要从过去重视水利工程建设，转变为在重视 工程建设的同时， 更为重视非工程措施的建设。要实现水利工作的这些转变，必须由信息化来提供重要的技术支撑。“水利信息化是水利现代化的基础和重要标志，要把水利信息化作为一项战略性任务，抓紧抓好。通过一系列应用系统的建设，提高 信息采集、 传输的时效性和自动化水平，为实现水资源的优化配置提供手段， 为防汛抗旱决策提供依据， 为水利更好地服务于经济社会发展创造条件

7、。”农业灌溉泵站信息化作为水利信息化的重要组成部分， 已经得到了政府各级领导的重视。通过积极稳妥地推动大型农业灌溉泵站信息化建设， 提高农业灌溉泵站管理单位的管理水平，确保农业灌溉泵站工程安全运行，实观水资源优化配置、提高用水效率、保障 可持续发展。要由传统水利向现代水利和可持续发展水利的历史性跨越，必须由水利信息化提供重要的技术支撑保证。所以信息化是实现水资源统一管理、水资源优化配置、 提高水资源利用率和利用效率的基础和前提。水资源实时监控管理系统、计算机网络系统、智能决策支持系统 是信息化建设的重要内容。1.2 目标农业灌溉泵站信息化建设的总体目标是：运用先进的数据采集、 传输和处理手段，

8、 初步建立起一个覆盖整个农业灌溉泵站及其相关地区、以信息采集系统为基础、通信传输系统为保障、计算机网络系统 为依托、决策支持系统为核心的，能提高农业灌溉泵站管理水平、促 进农业灌溉泵站技术优化和提高用水效率的水利管理信息系统，为农业灌溉泵站水资源的优化配置、 合理利用和环境保护提供调度运行决策支持。要求系统总体上处于国内领先技术水平、部分达到国际先进水平并具有良好的可扩展性。根据农业灌溉泵站管理部门工作的实际情况，农业灌溉泵站管理系统的建设应达到如下目标：1对农业灌溉泵站主、辅机器的运行及运行环境进行监控，保证农业灌溉泵站正常运转，出现故障时能及时维修。2、完成水文、提水、排水、农业灌溉泵站工

9、程安全等各类信息的收集、处理和存储。3、能充分利用所建成网络或公网，提供水情信息、引水信息，农业灌溉泵站信息以及与水量有关的特征资料和其他信息。4、提高农业灌溉泵站总调中心业务处理、 综合监控的水平和工作效率， 以满足水量实时调度的需要。 对农业灌溉泵站水量调度决策会商和指挥等提供支持，使调度指令能迅速上传下达。5、对设备及操作票、工作票进行管理，对相关设施的使用和维修进行流程化管理，并可查看设备库存及工作票进展状况。6、内部推广电子政务系统，实现公文的无纸化办公。7、提高工程管理部门对工程建设状况的控制，随时了解工程进展、工程质量及工程资金拨付等信息，并完成对各类工程数据的电子化、 自动化管

10、理以及查询统计。1.3 建设原则为了能够使系统工程的建设投资少、见效快，既先进实用、又具有前瞻性，其基础设施建设和软件工程开发应遵循以下原则：1、整体设计与分期实施相统一农业灌溉泵站信息化系统建设涉及农业灌溉泵站范围内的各行各业和各个部门，所面临的问题众多，任务十分繁重。因此，必须进行系统分析， 统筹规划， 全面设计， 做到一次规划， 分期实施， 分级管理。2、新建扩建与改造完善相结合充分利用农业灌溉泵站已建的各类自动化监测系统的软、硬件条 件，并加以改造和完善补充， 使其融入农业灌溉泵站信息化管理系统。3、先进性和实用性相兼顾充分考虑农业灌溉泵站的自然条件和社会经济发展水平，结合农 业灌溉泵

11、站水资源系统的现状， 从灌溉水资源优化配置的实际需要出发，采用成熟的技术和方法，力求在技术上的先进性，又要保证其实用性。做到高标准建设、高科技投入、高水平管理、高效益产出。4、兼容性和可扩展性相协调农业灌溉泵站信息化建设是一项多学科交叉、覆盖范围广泛、技 术复杂的系统工程， 所以系统各部分的设计在遵守各自相关的行业标准和规范的同时， 要做到与其他系统的相互兼容，协调或统一有关标准未能涵盖的结构及接口要求， 保证系统具有良好的开放性和可扩充性。5、信息系统安全作为重点充分利用先进加密解密技术对系统中的重要数据进行加密处理， 对重要数据定期备份， 积极确保农业灌溉泵站综合管理系统数据的安全，并利用

12、操作日志记录对农业灌溉泵站综合管理系统的全部操作， 提供强大的信息系统审计功能。1.4 系统特点1、先进性系统采用统计预测分析、决策支持、数据挖掘、多层分布式架构 等成熟技术， 使系统在相当长的时间内保持先进性，避免频繁升级换代，以保护用户的切身利益。2、独立性和开放性整个系统被细分为多个相互独立的子系统，模块化设计，确保各 阶段开发的应用软件自成体系、独立运行， 相关的应用软件之间根据预制的接口能够无缝集成。 并且系统提供多种不同的数据接口，便于不同的第三方应用软件与本系统结合，保持了系统开放共享的特性。3、可扩展性在系统的结构设计上考虑了未来发展的需要，采用可复用的面向 对象软件开发模式，

13、 将一般系统扩展保持在数据层面，提供简单易用的二次开发工具，用户只需在用户操作手册的指引下即可实现对 系统的扩展。4、可维护性和易操作性系统人机界面多采用操作向导的方式，并提供内容详实的用户操作手册，具有操作简单、容易上手的特点，一般用户无需长时间培训，只需参考用户操作手册即可熟练应用本系统。系统采用可复用的面向对象软件开发模式，软件维护简单易行。5、安全性系统中对于关键数据采用不可逆转的加密技术处理，保证关键数据不被非法浏览和使用。 系统定期自动备份数据库， 确保不可确定因素对系统重要数据的影响。系统还采用了强大的信息系统审计功能， 做到安全事故可以即时追查， 努力把由于各种原因导致的损害降

14、到最低程度。6、信息可视化信息可视化是本系统中最常用到的基本功能，通过图形化的信息 显示和分析， 为用户提供简洁方便的数据查看方式，并可为决策提供明显直接的数据支持。7、决策支持本系统加入功能强大的统计分析预测、决策支持功能，能够对以往数据进行深入挖掘分析， 并使用业务处理模型对可能出现的各种情况进行科学的预测，为决策者提供强有力的决策支持。第二章方案目标通过我公司的农业灌溉泵站信息化建设，可提高农业灌溉泵站管 理水平、促进农业灌溉泵站技术优化、提高农业灌溉泵站用水效率、 促进农业灌溉泵站管理单位整体水利电子政务水平，同时， 通过专业的软件辅助决策分析， 为农业灌溉泵站运行的优化配置、合理利用

15、提本系统利用先进的软件平台，按照规范标准整合其他现 有系统，力图消除信息孤岛，实现数据信息的共享，保证个系统功能 既有操作的独立性， 又有业务的关联性， 从而满足各级管理人员和工程技术人员的信息需求。第三章系统体系结构3.1总体结构说明系统采用基于MVC的多层分布式应用架构，其技术架构模式可动态伸缩，根据用户访问量以及服务器承载量来动态考虑负载均衡或集群模式。它解决了因组织机构分散、 业务系统平台差异而数据需要相互联系的问题。农业灌溉泵站综合系统总体信息结构图如下：3.3 系统业务架构信息发布平台新闻通告实时信息基础资料公众政务服务互动交流应用管理平台实时信息采集监测流程流量监测泵站监控水情监

16、测视频监测雨情监测灾情监测气象监测实时召测泵站运行调度流程提排水计划调度报表泵站内机组调度查询统计分析梯级泵站级联调度基础信息管理工作水费征收流程流驱动两票审批及操作流程工程项目管理流程电子政务流程水费统计水费征收水费标准取水户管理设备管理两票管理值班管理安全管理项目规划项目设计合同管理进度管理投资核算风险管理竣工验收项目后评价公文流转人力资源档案管理车辆管理会议管理物资管理新闻公告日程管理运行时中间件服务图形控件调度模型报表服务器表单引擎流程管理器规则表达式数据管理安全引擎消息引擎数据知识平台气象数据视频库设备库档案库决策调度库规则库实时数据办公库综合数据多媒体库决策模型水文库泵站运行库工情

17、数据社会经济数据预案库3.4 系统运行网络图笔记本桌面电脑手持设备公网GPR光S无纤线、网微波路由器防火墙VPN网关交换机实时采集服务器视频监测服务器应用系统服务器3.5 系统权限结构系统中需要对系统所有资源进行权限控制，可以把这些资源简单概括为：（1） 静态资源：基础功能操作权限（增、删、改、查）；（2） 功能操作权限（另存、导出、导入、打印等）；（3） 动态操作权限（流程定义的权限） ；（4） 控制权限（所属部门、密级度、合同属性、仓库属性等）。把对象资源和数据资源进行权限控制，赋予用户后可对各种行级数据进行权限的操控。3.6 访问层次说明本系统可分为系统管理员、数据管理员、业务处理人员、

18、领导及其他用户。（1） ）系统管理员负责对农业灌溉泵站系统的用户权限、系统运行、 相关日志等进行全面管理和维护。（2） ）数据管理员维护和管理系统水文、 工情等数据以及存储数据用数据库进行管理和维护。（3） ）业务执行者业务相关人员根据系统功能对自身工作中各种业务数据进行存储、维护和更新。同时也可查询和定制各种报表以及图形信息。（4） ）领导查阅系统采集的各种农业灌溉泵站相关文档，能够通过系统获取关注的相关信息， 并可通过电子地图宏观了解各种信息基于空间的分布状况。（5） ）其他普通用户其他普通用户通过各种网络，查询和阅览本系统发布的各种公开信息和文档资料。1、农业灌溉泵站监测数据库：记录农业

19、灌溉泵站各种实时定时监测信息内容，包括供水、电机、油气、温控、机组等基本信息。 2、气象数据库：除了存储国家、地方气象台的短中长期天气预报外， 还存储各地实时天气预报。 气象数据库划分成长期气象数据表、中期气象数据表、短期气象数据表。3、 水文数据库：主要存储水位、流量、降雨量、蒸发量、含沙量等数据。设计严格一招国家有关标准，如国家防汛指挥系统工程实时水雨情库表结构等。4、 工情数据库：主要有静态信息和动态信息两部分组成，静态信息包括重要的水库、渠水闸、渡槽、隧洞、农业灌溉泵站、电话 等工程的相关情况，动态信息包括位移沉降、土坝浸润线、扬压力、 渗流及建筑物的应力应变等安全信息以及闸门开度与流

20、量、上下游水位等信息。5、社会经济数据库： 主要包括统计日期、 行政分区代码名称、耕地、山丘、平原、牧区面积、总人口、其中农业人口、固定资产、 功能业产值等。6、决策支持数据库：主要包括决策支持模型库、决策支持数据库等。第五章系统主要功能泵 站 管 理 信 息 系 统水灌设泵协水水信雨排备站同利费息情计管运办工征公监划理行公程收开控与系及系建系发与气调度统两票统设管统布系象管管理统采理理系( 门集系系统户系统统统网站)5.1 水雨情监控与气象采集系统在农业灌溉泵站运行过程中，为了及时了解各机组、设备的工作 情况，需要对农业灌溉泵站的一些参数进行监测，包括工作电压、工 作电流、机组功率、功率因数

21、、流量、扬程、水量、转速、温度、压 力、水位及辅助设备的运行状况。对采集后的数据进行校验审核后， 即可进行数据监控， 对超出警戒范围的数据预警。它直接为值班管理人员服务， 是应用系统的重要组成部分。系统自始至终处于自动运行状态，动态提供实时数据，并自动判断超警状态和发布警报信息，提 醒值班人员注意异常状况。 同时， 子系统也提供一定的交互式操作和专题信息查询访问功能。系统功能模块结构图如下：水雨情监控与气象采集系统流水雨泵视汛实灾气量情量站频情时情象监监监工监监召监采测测测程安测测测测系集全统与实时监测5.1.1 流量监测监测农业灌溉泵站灌排水流量，并根据其扬程和设计水位动态进行告警范围设定。

22、5.1.2 水情监测监测河流所在测站的实时水情信息。可指定监测某条河流或者某 片流域范围内测站的实时信息，可分层次显示重点水文站、非重点水文站。如实测值高于超保证水位，则以告警方式显示。5.1.4 农业灌溉泵站工程安全实时监测该模块与计算机监控系统进行衔接，将监控系统中的主机组检测 与控制系统、 辅机及公用设备检测与控制系统、水力监测系统等的功能整合至本监控子系统中。 主要包括模拟量采集监控、开关量采集监5.1.5 视频监控对农业灌溉泵站上下游、 每台机组不同部位、 断流装置、拦污栅、清污机、启闭机房、主要辅助设施和重要电气设备、周边设施和水工 建筑物等进行可视化管理， 让相关工作人员足不出户

23、就可以浏览各个管理节点的工况。另外，管理人员可远程调整视屏云台转动方向、摄 像头焦距等参数。5.1.6 汛情监测对农业灌溉泵站所在区域和河流进行雨情和水情的查询统计，并以图文并茂的方式进行展示。5.1.7 实时召测需要查看当前最新的现场实时信息时，通过本模块进行数据召测， 向远端发送召测指令， 并通过无线网络接收采集信息，在系统中显示采集控制站点当前时间的工作情况，主要采集流量、水位、闸位等数 据信息。5.1.8 灾情监测系统（1） ）灾情分析对发生险情的地区进行灾情评估分析工作，分析内容包括受灾工程、受灾人口、经济损失、以及受灾气候状况等多重因素，为后续的 抢险减灾工作做好相关辅助支撑作用。

24、（2） ）物料调度为保证足量的抢险物资能以最短的时间抵达险情地点，通过GIS 方式进行空间存储地点定位， 并自动计算离出险地点最近的若干物资存储点。根据各种物资储量， 针对当时险情发生地的实际抢险物资需求，当进行防洪物资调度。5.2 灌排计划与调度管理系统农业灌溉泵站排灌管进行农业灌溉泵站运行的优化分析，达到提排水灌溉的实时控制、合理利用、优化配置、信息资源共享。辅助管 理部门科学决策， 能减轻工作人员的劳动强度，并提高工程安全运行系数。系统可通过两种途径完成数据的收集工作，一种通过相关数据采集设备自动获得相关信息， 另一种是通过定制预定义模版，用户可按照标准周期性进行用水计划、用水情况的填写

25、和上报， 系统自动在后台将其导入至数据库中。其业务模块结构图如下：基提运水础排行量信水优统息计化计管划调分理( 用度析功水能申请）统计分析5.2.1 基础信息管理功能基础信息管理功能包括：（1） 农业用水单元管理农业用水单元根据灌溉管理的需要对土地重新进行了划分。一般情况下，为了保证收取水费、用水管理等工作语行政机构相互协调， 也尽量保持行政单元的划分一致。记录有农业用水单元的基本概况， 所属行政区划， 关联渠道， 用水户历史种植作物情况以及当年种植情况等信息内容。（2） 工业用水单元管理工业用水单元是工业取水单位的基本信息、以及包括的取水口。（3） 行政单元管理行政单元是历史和现实交互作用的

26、产物， 其设置和边界划分不考虑灌溉管理的需要。 记录查询行政区域划分。 可按照此行政分类进行相关用水、社会经济、人口、等统计工作。（4） 农业灌溉泵站机构管理记录农业灌溉泵站机构的基本信息，一般情况下，主要包括：人员、设计面积、上下级关系等等一些基本信息。5.2.2 提排水计划（用水申请）根据灌溉区域历年用水状况和农作物面积类型等制定用水计划。相关负责人对上报的用水计划并进行审批，审批通过后作为用水调度的依据进行归档并提供查询统计。5.2.3 运行优化调度农业灌溉泵站的运行管理， 既涉及到各级农业灌溉泵站的优化组合，还涉及到各级农业灌溉泵站内部机组的运行优化调节。并且，在 实际运行过程中， 农

27、业灌溉泵站流量受到各种因素影响，会在一定范围变化，为达到农业灌溉泵站流量平衡，需频繁开停部分机组，且因 农业灌溉泵站池容量限制， 机组开停的时间延滞， 会导致一定的弃水， 从而导致水量浪费。 故系统优化需要考虑到农业灌溉泵站内部机组优化和各级农业灌溉泵站间的优化调配，其优化的重要原则就是能耗相对最小和功耗相对最小，以达到运行成本的最小化。5.2.3.1 梯级农业灌溉泵站级联调度多级农业灌溉泵站系统的优化调度的总原则为最佳调蓄水位，使得农业灌溉泵站级联供水的总能耗最小。水位是联系梯级农业灌溉泵站唯一的水力要素， 而流量是联系同级农业灌溉泵站群的可选择的水力要素。因此农业灌溉泵站的优化运行主要就是

28、水位的优化，即农业灌溉泵站扬程的优化。 农业灌溉泵站的扬程是由进水池的水位和出水位组合确定。需要根据水位实际变幅合理确定决策扬程间隔大小。级联调度满足以下几个约束条件：（1） ）水量平衡约束。相邻两级站之间必须满足水量平衡。（2） ）流量平衡约束。各级农业灌溉泵站的实际提水流量q 应大于用户需要的最小流量， 并小于由农业灌溉泵站提水能力决定的最大流量。同时，要求前一级站流量大于或等于后一级站流量。（3） ）渠道水深约束。 不能超过级站渠道的最低、 最高水深范围。（ 4）开机台数约束。梯级间每座农业灌溉泵站的装机台数与开机台数。（ 5）扬程平衡约束。在一次计算中，第一级站的进水位Hj1 ，和最后

29、一级站的出水位Hc2看作不变（见下图示） 。（ 6）供水渠系与涵洞水力平衡约束。这个与渠系和涵洞的流量以及摩阻系数有关。优化计算首先由梯级农业灌溉泵站扬程优化模型将关联变量Hj 通过水位变幅从而在可行域内进行离散，扬程实际上是由进水池Hj ， 出水位 Hc 组合确定的，需要根据水位实际变幅合理确定决策扬程间隔大小，求出各级农业灌溉泵站在扬程Hj 的最小轴功率。5.2.3.2 农业灌溉泵站内机组调度农业灌溉泵站内部优化调度也是一耗能最小为总目标，其中有水量平衡和开机台数两个约束条件。可采用动态规划法， 由于工况不可调，且流量数值固定，根据农业灌溉泵站机组台数，确定每台机器的 开机和停机，开机有固定流量，关机无流量。根据开机的情况计算机 组的能耗，保证满足的同时，优化机组的开关机调度。5.2.3.3 灌排调度指令管理农业灌溉泵站灌排调度的流程是：首先由农业灌溉泵站管理局接收控制站需要提水的请求（如果是防汛排涝调度则直接下达调度指 令），其次农业灌溉泵站管理局根据请求发送调度指令，下达指令到 控制站，其次控制站