CN110442071B - 基于双重架构技术的智慧灌区e平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于双重架构技术的智慧灌区e平台，可以将灌区内各类业务的管理信息综合到同一个平台上，便于对数据进行统一查阅和处理；通过云端架构(中国灌排云)和单点架构(灌区当地的信息中心服务器)两种架构体系，能适应信息化建设程度不同的各种灌区，地区、单位或个人均可以通过用户管理层实现信息的调取和录入，并且通过网络配置还可以实现灌区或地区之间的信息交互，从而便于对所有灌区甚至所有地区的灌溉信息进行集中管理。

Description

基于双重架构技术的智慧灌区e平台

技术领域

本发明属于水利信息化技术领域，特别涉及一种基于双重架构技术的智慧灌区e平台。

背景技术

智慧灌区e平台是一套服务于灌区信息化管理的软件系统平台。平台是以全国大中型灌区专管机构为主要服务对象，依据植根于灌区信息化建设多年的行业经验，对灌区业务需求进行深层次的挖掘和细致的梳理分析，结合了当前最为先进的云服务技术、互联网技术、存储计算技术、地理信息技术和移动应用技术。平台涵盖了灌区管理涉及的信息采集、用水管理、水费征收、防汛抗旱、工程巡检等多方面应用，以简化的功能模块操作，丰富的数据展现形式，真正做到贴近灌区实际，为行业发展和灌区管理提供智慧、高效的工具。从2005年第1代的灌区信息化系统研发至今，已先后推出5代产品，但是随着互联网和信息技术的高速发展，原有的灌区平台以及市面上现有的其他类似平台无法适应不同的信息化建设程度的网络环境，无法对多个灌区进行集中管理、也无法对来自不同灌区的大量数据进行集中处理和共享，因此已无法适应灌区不断变化的信息化建设需要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于双重架构技术的智慧灌区e平台。

本发明具体技术方案如下：

本发明提供了一种基于双重架构技术的智慧灌区e平台，包括如下部分：

数据采集层，包括在灌区现地部署安装的监测模块和控制模块，所述监测模块用于对灌区的地表水和地下水的水量以及水质、土地墒情、灌溉管道状态及工程情况、气象信息及降雨情况进行监控和数据采集；所述控制模块用于通过灌区监控管理设备接收监控遥感数据，并向所述监测模块发送控制指令；

应用服务层，部署在灌区信息中心服务器或云端服务器上，用于根据所述数据采集层采集的信息对灌区内部工程管理情况、灌溉情况以及统计信息进行集中管理，并对管理信息进行可视化集中展示；

用户管理层，用于通过云端服务器与所述应用服务层进行信息交互。

进一步地，所述监测模块包括如下部分：

地表水监测单元，用于对所述灌区的地表水储量进行监测和统计；

地下水监测单元，用于对所述灌区的地下水储量进行监测和统计

管道监测单元，用于对所述灌区的灌溉管道的状态进行监测；

雨情监测单元，用于对所述灌区的降雨分布和降雨量进行监测和统计；

墒情监测单元，用于对所述灌区的土壤墒情进行监测；

水质监测单元，用于对所述灌区的灌溉用水的水质情况进行监测；

工情监测单元，用于对所述灌区的灌溉设施的施工情况进行监控；

所述控制模块包括如下部分：

水闸控制单元，用于控制所述灌区内灌溉水闸的开度并进行记录；

泵站控制单元，用于控制所述灌区内灌溉泵站的工作并进行记录

管道控制单元，用于控制所述灌区内灌溉管道的工作并进行记录；

视频监控单元，用于对灌区内所有监测单元的工作情况进行监控。

进一步地，所述应用服务层包括如下部分：

灌区信息采集处理模块，用于对所述数据采集层采集的监测信息进行处理、存储和展示，并根据预设的预警条件，针对符合所述预警条件的监测信息发出预警；

灌区量水测水管理模块，用于根据所述监测信息提取出灌区内的水情信息，并对水情信息进行统计分析、整编并进行实时更新和公开；

灌区工程管理模块，用于对所述灌区的工程台账进行统一存档管理，并对灌区日常巡查记录进行维护和调取；

灌区配水调度管理模块，用于根据所述灌区内用水方的需水情况和灌区工程供水能力，为各用水方制定配水计划、并下达配水指令，并根据所述数据采集层采集的用水和配水情况，对所述配水计划的可行性和执行情况进行分析和评估；

灌区水费管理模块，用于综合多个灌区的具体业务特点，对灌区水费结算和统计的业务流程进行综合管理；

灌区防汛抗旱管理模块，用于以灌区的水情和雨情的实时监测数据为基础，并结合灌区水库工程情况、依据所述灌区的历史水文实测数据，对所述灌区的蓄水情况进行短期或中长期预报；同时选择适合的蓄水计算方式，结合蓄水情况和下游灌区水情监测情况计算下泄流量和疏水流量，作为配水调度和防汛抗旱措施的参考数据。

进一步地，所述灌区信息采集处理模块包括如下部分：

数据接收单元，用于接收所述数据采集层采集的监测信息并进行有效性验证，将通过有效性验证的信息传递给预警处理单元进行预警处理，并将未通过有效性验证的数据存入到异常日志表及异常日志文件中；

预警处理单元，用于根据预设的不同类型的各个监测站点的预警阈值，判断所述监测信息是否满足预警处理条件，对满足预警条件的监测信息生成预警信息，并发出预警；

数据存储单元，用于接收所述监测信息，根据不同的监测站点类型将不满足预警处理条件的监测信息存入到相应的监测数据表中，并将所述预警信息存入到预警数据表中。

进一步地，所述灌区量水测水管理模块包括如下部分：

量水方式管理单元，用于对所述灌区各类型流量监测站点的量水计算方式进行参数和公式设置，并为每种方式生成相应的水位-流量关系曲线；

数据整编单元，用于选择合适的水位-流量关系曲线，对实测的水情原始数据进行统一整理和分析，

数据统计单元，用于根据所述监测信息提取出所述灌区内的水情信息，并对所述水情信息进行统计汇总和分析；

供水关系配置单元，用于对所述灌区内各级渠道与监测站点的对应关系进行设置，或将所述渠道分成多个渠段、分别设置所述渠段与所述监测站点的对应关系，用以计算各渠道或各渠段的水量；

渠道水量结算单元，用于根据所述供水管系配置单元设置的信息，依据所述监测站点的实测数据，自动计算对应渠道的水量。

进一步地，所述灌区工程管理模块包括如下部分：

工程台账管理单元，用于对灌区内各类工程建筑物的基本属性信息进行维护和管理；

工程巡检管理单元，用于对灌区工程巡查人员信息和巡检信息进行记录和维护；

GIS工程管理单元，用于以GIS矢量地图和数据列表的形式，对灌区内所有灌溉工程的分布情况和属性数据信息进行可视化展现；

设备维护保养管理单元，用于对所述灌区内各类灌溉设施的附属机械设备的维修和保养进行记录和管理。

进一步地，所述灌区配水调度管理模块包括如下部分：

需水上报管理单元，用于收集所述灌区内各用水方的用水计划并进行整理和上报；

配水计划制定单元，用于根据所述用水计划，结合所述灌区当前蓄水情况，制定所述灌区一定时间内的配水计划；

配水指令下达单元，用于根据所述配水计划向所述灌区内各个灌溉设施下达和调整配水指令；

指令执行反馈单元，用于监控所述配水指令的执行情况并进行记录，并针对未完成的指令发出提醒；

配水调度推演单元，用于根据所述蓄水情况和所述配水计划，对所述配水计划的执行情况进行预测和分析；

调度大事记单元，用于对所述灌区在配水调度过程中上传下达的相关内容进行记录。

进一步地，所述灌区水费管理模块包括如下部分：

水费计收单元，用于对所述灌区内个用水方的用水类型和用水量进行统计，据此计算水费，并对收费的收缴进行记录；

水权交易单元，用于对用水方水权的回购和交易进行管理。

进一步地，所述水费计收单元包括如下部分：

田间供水水费管理模块，用于对所述用水方的用水情况进行精确计量，并据此计算水费；

骨干渠系供水水费管理模块，用于针对供水主干渠道的供水情况，对所述用水方的用水情况进行统计，并据此计算水费；

按亩收费水费管理模块，用于根据所述用水方的灌溉面积计算水费。

进一步地，所述灌区防汛抗旱管理模块包括如下部分：

基础蓄水数据管理单元，用于对所述灌区内灌溉设施的蓄水能力和水分散失情况进行统计；

蓄水水情查询单元，用于对所述灌溉设施一定时间内的进出流量以及水位变化情况进行查询和计算；

短期预报及调度单元，用于对所述灌区内短期洪水风险和洪水过程进行预测和模拟，并根据预测结果进行洪水调度演算、生成调度预案；

中长期预报单元，用于根据所述灌区的蓄水情况和气候情况的历史数据，从而对未来一定时期内所述灌区内的洪水风险进行预测；

统计分析单元，用于对所述灌溉设施的蓄水进出情况进行统计。

本发明的有益效果如下：本发明提供了一种基于双重架构技术的智慧灌区e平台，可以将灌区内各类业务的管理信息综合到同一个平台上，便于对数据进行统一查阅和处理；通过云端架构(中国灌排云)和单点架构(灌区当地的信息中心服务器)两种架构体系，能适应信息化建设程度不同的各种灌区，地区、单位或个人均可以通过用户管理层实现信息的调取和录入，并且通过网络配置还可以实现灌区或地区之间的信息交互，从而便于对所有灌区甚至所有地区的灌溉信息进行集中管理。

附图说明

图1为实施例所述的一种基于双重架构技术的智慧灌区e平台的结构示意图；

图2为实施例所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台中应用服务层的结构示意图；

图3为实施例所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台中灌区数据采集处理模块的工作流程图；

图4为实施例所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台中灌区量水测水管理模块的结构示意图；

图5为实施例所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台中灌区量水测水管理模块的工作流程图；

图6为实施例所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台中灌区工程管理模块的结构示意图；

图7为实施例所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台中灌区配水调度管理模块的结构示意图；

图8为实施例所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台中灌区水费管理模块的第一种结构示意图；

图9为实施例所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台中灌区水费管理模块的第二种结构示意图；

图10为实施例所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台中灌区水费管理模块的第三种结构示意图；

图11为实施例所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台中灌区防汛抗旱管理模块的结构示意图；

图12为实施例所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台中灌区防汛抗旱管理模块的工作流程图；

图13为实施例所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台的第一种配置方式示意图；

图14为实施例所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台的第二种配置方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于双重架构技术的智慧灌区e平台，包括如下部分：

数据采集层1，包括在灌区现地部署安装的监测模块11和控制模块12，监测模块11用于对灌区的地表水和地下水的水量以及水质、土地墒情、灌溉管道状态及工程情况、气象信息及降雨情况进行监控和数据采集；控制模块12用于通过灌区监控管理设备接收监控遥感数据，并向监测模块11发送控制指令；

应用服务层2，部署在灌区信息中心服务器或云端服务器上，用于根据数据采集层1采集的信息对灌区内部工程管理情况、灌溉情况以及统计信息进行集中管理，并对管理信息进行可视化集中展示；

用户管理层3，用于通过云端服务器与应用服务层2进行信息交互。

在一个优选的实施例中，监测模块11包括如下部分：

地表水监测单元111，用于对灌区的地表水储量进行监测和统计；

地下水监测单元112，用于对灌区的地下水储量进行监测和统计

管道监测单元113，用于对灌区的灌溉管道的状态进行监测；

雨情监测单元114，用于对灌区的降雨分布和降雨量进行监测和统计；

墒情监测单元115，用于对灌区的土壤墒情进行监测；

水质监测单元116，用于对灌区的灌溉用水的水质情况进行监测；

工情监测单元117，用于对灌区的灌溉设施的施工情况进行监控；

控制模块12包括如下部分：

水闸控制单元121，用于控制灌区内灌溉水闸的开度并进行记录；

泵站控制单元122，用于控制灌区内灌溉泵站的工作并进行记录

管道控制单元123，用于控制灌区内灌溉管道的工作并进行记录；

视频监控单元124，用于对灌区内所有监测单元的工作情况进行监控。

灌区现地安装的各类监测设备对地表水、地下水、管道、雨情、墒情、气象、水质、工情等方面的信息进行采集，各类监控设备获取水闸、泵站、管道、视频监控等遥测数据、并发送控制指令，同时负责将采集到的各类监测、监控数据通过网络上传到云端服务器或灌区信息中心服务器，以备后续使用。

如图2所示，在一个优选的实施例中，应用服务层2包括如下部分：

灌区信息采集处理模块21，用于对数据采集层1采集的监测信息进行处理、存储和展示，并根据预设的预警条件，针对符合预警条件的监测信息自动进行声音、颜色和短信等多种方式的预警处理，为量水测水、配水调度、灌溉管理、防汛抗旱、工程运行安全提供及时的数据信息支持；

灌区量水测水管理模块22，用于根据监测信息提取出灌区内的水情信息，并对水情信息进行统计分析、整编并进行实时更新和公开；将目前灌区实际应用的量测水方式，以计算机方式抽象到系统中，以取代原有灌区人工量水、测水工作，可以方便、直观地对所在灌区范围内的重要渠道、闸门、监测站等水利设施的水量信息进行测量、计量，并对灌区用水单位水量接近达到或超过年度用水指标的用水单位进行预警提示；

灌区工程管理模块23，用于对灌区的工程台账进行统一存档管理，并对灌区日常巡查记录进行维护和调取；可以实现灌区工程台账的电子化管理，便于灌区工作人员随时查询工程属性台账；同时实现对灌区日常巡查记录的维护和查询功能，配合移动智能终端设备的应用，则可以通过系统功能定位当前正在开展巡查工作的人员位置和巡检路径，从而快速定位问题位置，第一时间进行处理；

灌区配水调度管理模块24，用于根据灌区内用水方的需水情况和灌区工程供水能力(水库蓄水或渠首饮水情况)，为各用水方制定配水计划、并向灌区直属站(水库、渠首管理站)和基层站下达配水指令，并根据数据采集层1采集的用水和配水情况，对配水计划的可行性和执行情况进行分析和评估；

灌区水费管理模块25，用于综合多个灌区的具体业务特点，对灌区水费结算和统计的业务流程进行综合管理；

灌区防汛抗旱管理模块26，用于以灌区的水情和雨情的实时监测数据为基础，并结合灌区水库工程情况、依据灌区的历史水文实测数据，对灌区的蓄水情况进行短期或中长期预报；同时选择适合的蓄水计算方式，结合蓄水情况和下游灌区水情监测情况计算下泄流量和疏水流量，作为配水调度和防汛抗旱措施的参考数据。

如图3所示，在一个具体的实施例中，灌区信息采集处理模块21包括如下部分：

数据接收单元211，用于通过标准的数据接口接收数据采集层1采集的监测信息并进行有效性验证，将通过有效性验证的信息传递给预警处理单元212进行预警处理，并将未通过有效性验证的数据存入到异常日志表及异常日志文件中，供灌区信息化维护人员查看、判断问题原因；

预警处理单元212，用于根据预设的不同类型的各个监测站点的预警阈值，判断监测信息是否满足预警处理条件，对满足预警条件的监测信息生成预警信息，并通过短信、微信、声音、桌面颜色提醒等方式发出预警；

数据存储单元213，用于接收监测信息，根据不同的监测站点类型将不满足预警处理条件的监测信息存入到相应的监测数据表中，并将预警信息存入到预警数据表中，为灌区信息采集处理应用的实时数据监测、人工指数、数据查询、数据统计、报警管理、信息推送等功能提供数据支撑。

如图4～5所示，在一个具体的实施例中，灌区量水测水管理模块22包括如下部分：

量水方式管理单元221，用于对灌区各类型流量监测站点的量水计算方式进行参数和公式设置，并为每种方式生成相应的水位-流量关系曲线；目前系统包含的量水方式有水位流量关系、闸门量水、巴歇尔槽量水、无喉道槽量水、宽顶堰量水、跌水量水以及流量计量水共7种；

数据整编单元222，用于选择合适的水位-流量关系曲线，对实测的水情原始数据进行统一整理和分析；具体包括整编计算(通过选定一条合适的水位流量关系重新对某一时间段内水情历史监测数据的流量进行计算)、误差分析(对某一年度初整计算结果和终整计算结果之间的误差分析)以及日平流平差管理(合并测点并计算合并后的日平流)3项功能；

数据统计单元223，用于根据监测信息提取出灌区内的水情信息，并对水情信息进行统计汇总和分析；主要包括平均水位统计、平均流量统计、水量统计、地下水统计、雨情统计、气象统计、墒情统计以及水质统计8项功能；

供水关系配置单元224，用于对灌区内各级渠道与监测站点(渠道的来水站点、分水站点、渠尾站点)的对应关系进行设置，或将渠道分成多个渠段、分别设置渠段与监测站点的对应关系，用以计算各渠道或各渠段的水量；

渠道水量结算单元225，用于根据供水管系配置单元设置的信息，依据监测站点的实测数据，自动计算对应渠道的水量；可以选择开始日期、结束日期，自动计算所选渠道在该日期范围内的水量数据。

如图6所示，在一个优选的实施例中，灌区工程管理模块23包括如下部分：

工程台账管理单元231，用于对灌区内各类工程建筑物的基本属性信息进行维护和管理；主要包括对灌区内水库的基本信息、水文特征信息、挡水建筑物信息、引水建筑物信息、泄水建筑物的维护，以及对灌区内河道、渠首、渠道、大坝、水闸、泵站、渡槽、涵洞、沉沙地、桥梁、隧洞、倒虹吸、水电站、跌水、陡坡等的信息维护；

工程巡检管理单元232，用于对灌区工程巡查人员信息和巡检信息进行记录和维护；主要包括巡检记载信息和巡检月小结信息；

GIS工程管理单元233，用于以GIS矢量地图和数据列表的形式，对灌区内所有灌溉工程的分布情况和属性数据信息进行可视化展现；主要包括工程分布和巡检管理两部分，工程分布主要实现以GIS矢量地图和数据列表的形式，展现灌区所有水源工程、供排水渠系工程、渠系建筑物工程等工程的分布情况和属性数据信息。主要功能包括：建筑物定位、点击查询、展示详细等功能；巡检管理主要包括实时巡检和历史巡检查询两部分功能。通过巡检记录列表和巡检轨迹绘制渲染，显示实时和历史巡检记录信息，与移动智能巡检设备配合，实现巡检轨迹的绘制，包括实时巡检轨迹和历史巡检轨迹；

设备维护保养管理单元234，用于对灌区内各类灌溉设施(包括水闸、泵站等)的附属机械设备的维修和保养进行记录和管理。

如图7所示，在一个优选的实施例中，灌区配水调度管理模块24包括如下部分：

需水上报管理单元241，用于收集灌区内各用水方的用水计划并进行整理和上报；主要包括日计划用水量、本日流量、日平均流量；

配水计划制定单元242，用于根据各用水单位上报的需水计划，在结合灌区当前实际的引水能力或水库蓄水情况，制定灌区一段时间内的配水计划。其中配水指令可以下达到用水单位、渠道或水闸。并且根据灌区的实际情况可以下达放水、停水指令，并针对放水还可以详细到配水流量；

配水指令下达单元243，用于根据配水计划向灌区内各个灌溉设施下达和调整配水指令；指令内容包括配水单位、接收人员、用水单位、供水渠道、供水水闸、计划流量等；

指令执行反馈单元244，用于监控配水指令的执行情况并进行记录，并针对未完成的指令发出提醒；

配水调度推演单元245，用于根据蓄水情况和配水计划，对配水计划的执行情况进行预测和分析；以水利工程分布概化图的形式，直观地展示灌区各渠道的供水情况，指示当前灌区哪些渠道正在供水、哪些渠道已停水、供水渠道的流量等数据；并且系统会自动推算渠道中当前水头的位置，并根据曼宁公式，计算水头到达下一个水闸的剩余时间和到达流量，从而为灌区输配水工作的及时开展提供有力的数据保障。

调度大事记单元246，用于对灌区在配水调度过程中上传下达的相关内容进行记录，以备后续查阅。

如图8～10所示，在一个优选的实施例中，灌区水费管理模块25包括如下部分：

水费计收单元，用于对灌区内个用水方的用水类型和用水量进行统计，据此计算水费，并对收费的收缴进行记录；

水权交易单元251，用于对用水方水权的回购和交易进行管理；具体包括节水申请、水量回购、回购交易、交易统计等。

水费计收单元包括如下部分：

田间供水水费管理模块252，用于对用水方在田间的用水情况进行精确计量，并据此计算水费；

骨干渠系供水水费管理模块253，用于针对供水主干渠道的供水情况，对用水方的用水情况进行统计，并据此计算水费；

按亩收费水费管理模块254，用于直接根据用水方的灌溉面积计算水费。

如图11～12所示，在一个优选的实施例中，灌区防汛抗旱管理模块26包括如下部分：

基础蓄水数据管理单元261，用于对灌区内灌溉设施的蓄水能力(水位库容关系，即水库的水位与库面积、库容之间的关系，并可以借此配置库面积与库容的级差)和水分散失情况(水库蒸发量)进行统计；

蓄水水情查询单元262，用于对灌溉设施一定时间内的进出流量(水库日进出库流量)以及水位变化情况进行查询和计算；

短期预报及调度单元263，用于对灌区内短期洪水风险和洪水过程进行预测和模拟，并根据预测结果进行洪水调度演算、生成调度预案；该单元采用单位线模型进行模拟预测，分别通过对流域内进行产流计算和汇流计算，然后根据当前降雨情况，选择套用合适的单位线，自动计算生成未来可能发生的水库入库洪水过程；同时根据水库设计时提供的设计洪水过程线，以及短期洪水预报中生成的洪水过程线，利用目前普遍使用的试算法对整个洪水过程进行调洪演算，并对演算结果进行分析，对于可能发生超过设计洪水位、校核洪水位的数据以特殊颜色显示，向灌区工作人员发出预警提示。并根据演算结果生成水库水位、来水流量和泄洪流量变化过程线；

中长期预报单元264，用于根据灌区的蓄水情况和气候情况的历史数据，从而对未来一定时期内灌区内的洪水风险进行预测；该单元根据现代中长期水文预报方法中的“多元线性回归预报法”，依据灌区多年的降雨、蒸发、来水流量和汛期流量等历史数据，对多元线性回归方程中的预报因子和系数进行率定，最终得到一个最为贴近灌区实际情况的多元线性方程；依据方程，可代入预报年度上一年的数据进行本年度来水流量的预报，主要包括公式率定和来水预报两部分；

统计分析单元265，用于对灌溉设施的蓄水进出情况(水库调蓄量、水库逐日反推入库流量表、水库旬月进出库水量表、水库年调节流量等)进行统计。

上述平台有两种配置方式：第一种(如图13所示)是将应用服务层2部署云端服务器(中国灌排云)上，此时用户管理层3包括部、省、市、县等行政主管部门用户，灌区专管机构机关及下属管理站所用户，灌区受益单位及受益农户，以及其他相关的智能移动终端用户，所有用户均通过互联网访问云端服务器；该方式适用于信息建设程度不高、或对信息化监视运行的管理维护存在困难的灌区。第二种(如图14所示)是将应用服务层部署在灌区当地的信息中心服务器上，此时用户管理层3包括灌区专管机构机关及下属管理站所、灌区受益单位及受益农户，所有用户均可使用台式终端或移动终端、通过互联网访问灌区信息中心服务器；该方式适用于信息化建设程度较高，或满足现地信息化建设条件、并有能力提供后续运行维护的灌区。

本实施例提供的基于双重架构技术的智慧灌区e平台，可以将灌区内各类业务的管理信息综合到同一个平台上，便于对数据进行统一查阅和处理；通过云端架构(中国灌排云)和单点架构(灌区当地的信息中心服务器)两种架构体系，能适应信息化建设程度不同的各种灌区，地区、单位或个人均可以通过用户管理层实现信息的调取和录入，并且通过网络配置还可以实现灌区或地区之间的信息交互，从而便于对所有灌区甚至所有地区的灌溉信息进行集中管理。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种基于双重架构技术的智慧灌区e平台，其特征在于，包括如下部分：

数据采集层(1)，包括在灌区现地部署安装的监测模块(11)和控制模块(12)，所述监测模块(11)用于对灌区的地表水和地下水的水量以及水质、土地墒情、灌溉管道状态及工程情况、气象信息及降雨情况进行监控和数据采集；所述控制模块(12)用于通过灌区监控管理设备接收监控遥感数据，并向所述监测模块(11)发送控制指令；

应用服务层(2)，部署在灌区信息中心服务器或云端服务器上，用于根据所述数据采集层(1)采集的信息对灌区内部工程管理情况、灌溉情况以及统计信息进行集中管理，并对管理信息进行可视化集中展示；用户管理层(3)，用于通过云端服务器与所述应用服务层(2)进行信息交互；

所述应用服务层(2)包括如下部分：

灌区量水测水管理模块(22)，用于根据所述监测信息提取出灌区内的水情信息，并对水情信息进行统计分析、整编并进行实时更新和公开；

灌区配水调度管理模块(24)，用于根据所述灌区内用水方的需水情况和灌区工程供水能力，为各用水方制定配水计划、并下达配水指令，并根据所述数据采集层(1)采集的用水和配水情况，对所述配水计划的可行性和执行情况进行分析和评估；

所述灌区量水测水管理模块(22)包括如下部分：

量水方式管理单元(221)，用于对所述灌区各类型流量监测站点的量水计算方式进行参数和公式设置，并为每种方式生成相应的水位-流量关系曲线；

数据整编单元(222)，用于选择合适的水位-流量关系曲线，对实测的水情原始数据进行统一整理和分析，

数据统计单元(223)，用于根据所述监测信息提取出所述灌区内的水情信息，并对所述水情信息进行统计汇总和分析；

供水关系配置单元(224)，用于对所述灌区内各级渠道与监测站点的对应关系进行设置，或将所述渠道分成多个渠段、分别设置所述渠段与所述监测站点的对应关系，用以计算各渠道或各渠段的水量；

渠道水量结算单元(225)，用于根据所述供水管系配置单元设置的信息，依据所述监测站点的实测数据，自动计算对应渠道的水量；

所述灌区配水调度管理模块(24)包括如下部分：

需水上报管理单元(241)，用于收集所述灌区内各用水方的用水计划并进行整理和上报；

配水计划制定单元(242)，用于根据所述用水计划，结合所述灌区当前蓄水情况，制定所述灌区一定时间内的配水计划；

配水指令下达单元(243)，用于根据所述配水计划向所述灌区内各个灌溉设施下达和调整配水指令；

指令执行反馈单元(244)，用于监控所述配水指令的执行情况并进行记录，并针对未完成的指令发出提醒；

配水调度推演单元(245)，用于根据所述蓄水情况和所述配水计划，对所述配水计划的执行情况进行预测和分析；

调度大事记单元(246)，用于对所述灌区在配水调度过程中上传下达的相关内容进行记录。

2.如权利要求1所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台，其特征在于，所述监测模块(11)包括如下部分：

地表水监测单元(111)，用于对所述灌区的地表水储量进行监测和统计；

地下水监测单元(112)，用于对所述灌区的地下水储量进行监测和统计

管道监测单元(113)，用于对所述灌区的灌溉管道的状态进行监测；

雨情监测单元(114)，用于对所述灌区的降雨分布和降雨量进行监测和统计；

墒情监测单元(115)，用于对所述灌区的土壤墒情进行监测；

水质监测单元(116)，用于对所述灌区的灌溉用水的水质情况进行监测；

工情监测单元(117)，用于对所述灌区的灌溉设施的施工情况进行监控；

所述控制模块(12)包括如下部分：

水闸控制单元(121)，用于控制所述灌区内灌溉水闸的开度并进行记录；

泵站控制单元(122)，用于控制所述灌区内灌溉泵站的工作并进行记录

管道控制单元(123)，用于控制所述灌区内灌溉管道的工作并进行记录；

视频监控单元(124)，用于对灌区内所有监测单元的工作情况进行监控。

3.如权利要求2所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台，其特征在于，所述应用服务层(2)包括如下部分：

灌区信息采集处理模块(21)，用于对所述数据采集层(1)采集的监测信息进行处理、存储和展示，并根据预设的预警条件，针对符合所述预警条件的监测信息发出预警；

灌区工程管理模块(23)，用于对所述灌区的工程台账进行统一存档管理，并对灌区日常巡查记录进行维护和调取；

灌区水费管理模块(25)，用于综合多个灌区的具体业务特点，对灌区水费结算和统计的业务流程进行综合管理；

灌区防汛抗旱管理模块(26)，用于以灌区的水情和雨情的实时监测数据为基础，并结合灌区水库工程情况、依据所述灌区的历史水文实测数据，对所述灌区的蓄水情况进行短期或中长期预报；同时选择适合的蓄水计算方式，结合蓄水情况和下游灌区水情监测情况计算下泄流量和疏水流量，作为配水调度和防汛抗旱措施的参考数据。

4.如权利要求3所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台，其特征在于，所述灌区信息采集处理模块(21)包括如下部分：

数据接收单元(211)，用于接收所述数据采集层(1)采集的监测信息并进行有效性验证，将通过有效性验证的信息传递给预警处理单元(212)进行预警处理，并将未通过有效性验证的数据存入到异常日志表及异常日志文件中；

预警处理单元(212)，用于根据预设的不同类型的各个监测站点的预警阈值，判断所述监测信息是否满足预警处理条件，对满足预警条件的监测信息生成预警信息，并发出预警；

数据存储单元(213)，用于接收所述监测信息，根据不同的监测站点类型将不满足预警处理条件的监测信息存入到相应的监测数据表中，并将所述预警信息存入到预警数据表中。

5.如权利要求3所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台，其特征在于，所述灌区工程管理模块(23)包括如下部分：

工程台账管理单元(231)，用于对灌区内各类工程建筑物的基本属性信息进行维护和管理；

工程巡检管理单元(232)，用于对灌区工程巡查人员信息和巡检信息进行记录和维护；

GIS工程管理单元(233)，用于以GIS矢量地图和数据列表的形式，对灌区内所有灌溉工程的分布情况和属性数据信息进行可视化展现；

设备维护保养管理单元(234)，用于对所述灌区内各类灌溉设施的附属机械设备的维修和保养进行记录和管理。

6.如权利要求3所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台，其特征在于，所述灌区水费管理模块(25)包括如下部分：

水费计收单元(251)，用于对所述灌区内个用水方的用水类型和用水量进行统计，据此计算水费，并对收费的收缴进行记录；

水权交易单元(252)，用于对用水方水权的回购和交易进行管理。

7.如权利要求6所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台，其特征在于，所述水费计收单元(251)包括如下部分：

田间供水水费管理模块(253)，用于对所述用水方的用水情况进行精确计量，并据此计算水费；

骨干渠系供水水费管理模块(254)，用于针对供水主干渠道的供水情况，对所述用水方的用水情况进行统计，并据此计算水费；

按亩收费水费管理模块(255)，用于根据所述用水方的灌溉面积计算水费。

8.如权利要求3所述的基于双重架构技术的智慧灌区e平台，其特征在于，所述灌区防汛抗旱管理模块(26)包括如下部分：

基础蓄水数据管理单元(261)，用于对所述灌区内灌溉设施的蓄水能力和水分散失情况进行统计；

蓄水水情查询单元(262)，用于对所述灌溉设施一定时间内的进出流量以及水位变化情况进行查询和计算；

短期预报及调度单元(263)，用于对所述灌区内短期洪水风险和洪水过程进行预测和模拟，并根据预测结果进行洪水调度演算、生成调度预案；

中长期预报单元(264)，用于根据所述灌区的蓄水情况和气候情况的历史数据，从而对未来一定时期内所述灌区内的洪水风险进行预测；

统计分析单元(265)，用于对所述灌溉设施的蓄水进出情况进行统计。

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