數字灌區實現方法及其技術應用綜述--數字灌區軟硬件

數字灌區是一個復雜的系統工程，需要一套先進的、可靠的和完善的測控技術實現方法，首先需要可靠實用的硬件，這些硬件首先必須要有抗各種惡劣環境的能力，因為我們灌區設備環境都是潮濕的，有時甚至是要在水下的環境工作的，這就要求我們的電子硬件具有高等級的IP68防水功能。在數字灌區內使用的硬件需要防水功能以外，還需要有合適的通訊傳輸功能的硬件，這個通訊傳輸硬件不可能只采用一種通訊網就能簡單解決的，必須要有局部的通訊和遠距離通信，近程物聯網和遠程互聯網的上網功能，它是全網融合，互聯互通的，多種網關互相配合的通訊系統。數字系統數據是多種多樣的、使用場景十分不同，操作人員知識技能結構不同等，現場操作員工除了必須經過培訓以外，還需要針對是有著巨大差異的管理隊伍，選擇合適的硬件設備，對于終端使用的產品來說，必須要在安裝、使用和維護上簡單化，理想的使用產品必須要達到以下的要求：

(1)終端盡量小型化，降低產品成本；

(2)設備安裝方便，讓用戶不需要很多知識輕松自助安裝；

(3)盡可能實現少維護，最好免維護，這樣需要終端的續航時間長，產品盡量設計成終身免換電池或免充電的一次性消耗品。

數字灌區需要搭建以硬件設備、通訊、數據、模擬和分析決策的功能實現為核心的系統架構。實現數字灌區需要在技術上實現以下軟硬件內容：

網絡層 

網絡層為信息共享和數據傳輸提供云服務平臺基礎，網絡的配置根據實際情況采用公用云服務器和本地云服務器相結合的方式。 

數據層 

數據層通過建立所有與灌區相關數據的模型或結構，使應用層能夠更方便、更快捷地獲得各種灌區數據，完成灌區的應用構建。數字灌區孿生模型需要海量的、異構的數據，還要兼顧人機交互的應用。數據格式的建立必須遵循水利部門相關標準，以便為上級或下級系統提供數據接口。

應用層 

應用層建立在大數據和云計算的基礎上，通過建立各種應用模型如作物生長模擬模型、配水模型等，提供農村用水與灌區管理相關的應用功能。如灌區配水計量和服務、統計分析、灌區數字孿生、預報決策等。 表示層 表示層以瀏覽器和APP為載體，直接面向從事灌區工作的各級人員和灌區用水戶提供其所需要的相關用水和配水管理功能和服務。 

執行層 

執行層實現放水的水閘（閥）群、水泵站群、堰壩群的工況遠程測控、遠程數據收集和分析處理技術，實現灌區調度決策指令執行，以及執行后狀態工況收集，設備狀態數據精準修正，來水數據收集、蓄水數據收集和用水量數據收集的全過程測控與調度，包括感知設備和控制設備的各類感知器、控制器、調節器和執行器的協調測控。