我國的農業灌區大多建立于上世紀中期,由于歷史原因和經濟體制的原因,這些灌區運行管理中存在著諸多問題:運行成本遠高于水價;設備老化破損不配套;灌區的維護經費不足,財政經費不能足額到位;水費方式收取不合理,甚至部分灌區還在按灌區面積收費;灌區末級渠系管理主體缺位等等。隨著全球性水資源短缺,能夠使灌區走向高效節水、科學管理、良性運行的灌區信息化建設,成為解決上述問題的有效途徑。
1國外農業灌區信息化的發展概況
國外發達國家灌區信息化發展較早,灌區的信息化建設水平也高于國內,如美國、澳大利亞、日本、法國等,它們把計算機、系統工程、信息工程、自動化控制、GIS 等技術應用于水資源管理,在水管理領域大量采用計算機技術調控渠系輸水與配水,集信息采集、處理、決策、信息反饋、監控為一體,足以實現水資源的合理配置和灌溉系統的優化調度[1]。
2國內農業灌區信息化現狀
上世紀七十年代初,我國就開始進行農業灌區自動控制技術的研發,并對自動計量、自動預測預報也進行了相關探索。這些技術對當時的灌區管理發揮了重要作用,有些系統一直應用到現在。由于技術、經濟等條件制約,當時原本就粗放的灌區自動化技術也一直停留在初期階段,隨著灌區信息化技術的高速發展,相對于國外發達國家而言,目前,我國灌區管理手段仍然較為落后、標準也較低。
3我國灌區信息化建設存在的問題
目前,我國大型灌區管理能力的建設與提高相對滯后,灌區信息化建設工作還處于比較低的水平,面臨著各方面的問題,主要表現在以下幾個方面。
3.1灌區信息化建設的投入不足
灌區的信息化建設是一項長期的工程,具有自身的綜合性和持續性,一般的私人資金又因為無利潤回報不會投向灌區[2],各級政府財政支持不足,相關系統工程的建設不能配套,難以發揮已建工程的效益和作用。比如有的灌區建設了水情信息采集點和閘門控制點,受資金制約還沒有開發業務應用軟件,采集的數據也就無法應用;有的灌區僅用幾萬元建立一個簡易軟件,應付使用。灌區的發展是農業的支柱,資金投入不足制約著灌區的信息化建設,也必將會影響我國農業的發展進程。
3.2缺乏統一的標準規范
目前,行業內存在許多信息系統開發的標準規范,但并沒有針對灌區信息化建設的統一指南和標準,專用網絡沒有統一規劃,也沒有規定水利信息軟件的統一結構,導致了各灌區信息化建設軟件開發的重疊,甚至重疊的水平較低。
不僅造成了灌區系統資源的浪費,同時嚴重阻礙了各灌區信息資源的共享,嚴重制約了水利信息應用水平的提高。
3.3信息采集、傳輸水平較低
3.3.1信息采集點少
由于資金、設備不足等限制,多數灌區中布置的信息采集點較少,不能準確、及時、有效的采集水資源的各項特征值、灌區土壤墑情以及灌區灌溉、管理、水資源調度所需要的其他信息。使得多數灌區無法制定動態的灌溉計劃,水資源調度也憑經驗進行,根本無法適應作物生長結構及水情變化,必然造成水資源的浪費。
3.3.2信息采集手段落后
大部分灌區觀測站點的信息采集設施陳舊落后,信息采集主要靠人工,而且人工觀測的準確度和實效性較低,不能滿足指導灌溉的需要。
3.3.3缺乏多元化的傳輸方式
目前,部分灌區的信息化建設已見成效,信息的傳輸手段也趨于多元化。但多數灌區的信息傳輸手段較為單一,監測的水情、土壤墑情、作物長勢等信息只能通過傳輸模擬信號的電話線作為媒介進行傳輸,缺乏時效性。
3.4重硬件、輕軟件
灌區建設中存在重視硬件建設、輕視軟件開發及推廣應用的傾向。這種傾向的影響主要由以下幾點:
1)灌區的硬件設備不能充分發揮作用。
2)灌溉系統的操作及維護較為困難。
3)水情、土壤墑情、作物長勢等數據的整理、分析等工作還需要手工操作,沒有真正減輕工作量[3]。
4)軟件開發投入少,已經開發的軟件推廣應用不力,嚴重制約灌區信息化水平的提高。
3.5各灌區信息化系統之間接口困難
灌區系統之間的接口包括各子系統之間的接口和灌區系統與中央、流域、省 \\( 自治區、直轄市 \\)、地市和縣級等5 個層次之間的接口[4]。
目前大多灌區已經建立了自己的局域網絡系統,由于各個灌區的發展程度存在差異,各水利職能部門業務重點不同,各層次、各區域工程建設的規模、重點和實施時間、具體建設技術方案不同,各灌區局域網絡系統之間的接口困難,同時也影響了信息的共享。
3.6信息化管理人才缺乏
部分灌區缺乏從事灌區信息化建設的專門技術人才,現有的管理人員技術水平較低,缺乏專業的管理維護,容易造成系統的落后,使建成的灌區信息系統無法充分發揮作用。直接影響了信息化的效益,容易造成使用者對信息化的不信任。
3.7信息安全性差
各灌區建立有自己的網絡平臺,各自為政,容易給用戶的使用帶來不便。在交叉使用時存在安全隱患:用戶被冒名登錄、網絡服務被攻擊、信息數據泄露、信息數據被盜和被篡改等。
4實現灌區信息化的對策
4.1加大投入,多渠道籌措資金
調動各方面積極性,多渠道籌措資金,如支農、農水補助、國土整治等,保證項目建設;建立有效的資金落實保障機制,??顚S?。資金的來源應形成“政府引導、社會共建”的多渠道、多元化投資格局,即“政府投資、政策集資、社會融資、民營出資、銀行貸款、利用外資”[5]。
4.2全面規劃,統一標準
灌區信息化建設工程的各項步驟實行統一組織和管理;制定灌區信息化建設的技術標準和相關政策,建立灌區信息化標準體系,包括:建立規范化的數據分類和編碼標準、元數據標準及管理標準、術語和數據字典標準、數據質量控制標準、數據格式轉換標準、空間數據定位標準、信息系統安全和保密標準、信息采集與交換標準等[6],從而指導大型灌區信息化建設中的信息源建設。
4.3資源共享,建立公共平臺
充分利用網絡資源,建立灌區的公用數據庫、灌區通信及公共網絡平臺。各灌區針對自身條件及實際需要,建立各灌區的公共通信網絡,保證信息傳輸、處理的實時準確,并確保安全性。灌區的共用數據庫應包括雨情、水情、閘位、工情、墑情、水質、氣象和視頻等方面的內容。建立技術支持、項目申報審批、項目管理等綜合性平臺,使灌區信息化建設前期咨詢、中期監督、后評價以及獲取技術支持更加迅速、客觀、高效。
4.4加強科研,軟件、硬件一起抓
通過引進諸如數學模擬仿真技術、GIS、GPS、RS 技術、數據庫技術、多源信息同化技術等高新技術;與科研院校、有技術實力的企業合作聯合攻關等形式,開發適用于灌區的軟、硬件新技術、新產品。同時要注意避免低水平重復開發,提高大型灌區信息化建設資金的使用效率。
4.5建立信息安全體系,保障系統安全
建立完整的灌區水利信息安全體系,預防因斷電或操作失誤造成的數據信息丟失;預防設備被盜、被毀;預防雷擊、地震等突發性因素造成的損失等。從而保障灌區信息化工程建設和運行管理的順利進行。
4.6加強灌區人才隊伍建設
加速人才的培養,是灌區信息化建設順利進行的重要保障。目前大型灌區信息化人才嚴重缺乏,應針對各灌區自身的實際需要,落實引進人才的優惠政策,建立良好的用人機制,完善人才的引進機制,加強灌區技術人員的引進和培訓工作,提高技術人員的專業素質,為推進大型灌區信息化建設奠定堅實的基礎。
5我國灌區信息化的發展趨勢
灌區信息化建設主要包括兩方面。硬件建設:包括墑情、水情等的信息監測設備,灌區內渠系的監控設備等;軟件建設:包括水費征收系統,墑情、水情實時監測系統等。灌區信息化最終目標是實現灌區管理的現代化。灌區信息化建設的最終目標是建立一個以信息采集系統為基礎,以高速安全可靠的計算機網絡為手段,以 3S 技術和決策支持系統為核心的現代化灌區管理系統。
6結語
我國農業灌區信息化建設仍處于水平比較低的階段,存在很多不足之處,灌區信息化建設是一項長期而復雜的任務,需要更新觀念、求實創新、加大投入、逐漸完善,以灌區的信息化建設促進灌區的可持續發展。
參考文獻:
[1] 周亞平 , 李欣苓 , 李曉輝 , 等 . 淺析我國大型灌區信息化建設 [J]. 水利水文自動化 ,2007\\(3\\):2-4.
[2] Ministry of Water Resources and Electric Power.Irrigation and drainage in China[M]. Beijing: ChinaWater Resources and Electric Power Press,1987.
[3] 年立新 . 加快實現灌區信息化建設 [J]. 中國農村水利水電 ,2001\\(9\\):10-11.
[4] 黃顯峰 , 邵東國 . 我國灌區信息化建設面臨的若干問題與對策 [J]. 水資源保護 ,2005\\(3\\):69-70.
[5] 廣東省水利廳 . 廣東省水利現代化建設規劃綱要 [M].北京 : 中國水利水電出版社 ,2002.
[6] 劉漢宇 . 水利信息化標準體系建設的思路 [J]. 水利技術監督 ,2003\\(1\\):9-11.