張 波 羅朝林

(珠江水利委員會珠江水利科學(xué)研究院，廣東 廣州 510610)

灌區(qū)在我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中起著舉足輕重的作用，是農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要保障。作為重要的水利工程，需要利用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對灌區(qū)運行管理進行全過程管控，以提升工程建設(shè)管理水平及運行效率[1-4]。姚寶永等[5]利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)+移動設(shè)備搭架安監(jiān)智能管理平臺，為水利工程建設(shè)安全管理提供了安全、可靠的現(xiàn)代化移動安監(jiān)機制；邵紅艷等[6]設(shè)計和開發(fā)的大中型灌區(qū)智慧巡檢平臺，利用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)安全巡查管理，全面提升了灌區(qū)的管理水平。王東利[7]設(shè)計的巡檢移動APP在水利工程日常巡檢、險情上報、水政巡查、白蟻防治等實際工作中得到了良好的應(yīng)用。

目前，針對灌區(qū)管理的移動APP業(yè)務(wù)功能主要聚焦于日常巡檢、險情上報等方面，功能較為單一，用戶較為關(guān)注的監(jiān)測站點實時信息查詢、歷史信息統(tǒng)計、遠(yuǎn)程灌溉等功能尚未完善[8-9]。因此，需結(jié)合灌區(qū)管理單位的日常工作需求設(shè)計一款功能完善、擴展性強的灌區(qū)管理APP。該APP采用了當(dāng)前流行的H5+技術(shù)[10-12]，開發(fā)便捷且維護簡單，實現(xiàn)了灌區(qū)管理人員在任何時間、任何地點快速了解灌區(qū)運行情況、實時信息查詢及遠(yuǎn)程灌區(qū)控制等功能，擺脫了時間和空間的束縛，增強了業(yè)務(wù)部門間協(xié)同辦公意識，提高了辦公效率。

1 設(shè)計原則

灌區(qū)管理APP研發(fā)以滿足灌區(qū)管理單位日常工作需要為目標(biāo)，系統(tǒng)設(shè)計需要遵循以下幾項原則：

a.先進性：灌區(qū)管理APP設(shè)計應(yīng)充分利用當(dāng)前先進、成熟、應(yīng)用廣泛的技術(shù)，系統(tǒng)設(shè)計既考慮實用有效，又確保運維及升級便捷性。

b.實用性：灌區(qū)管理APP設(shè)計應(yīng)以灌區(qū)管理單位的工作內(nèi)容及業(yè)務(wù)需求為出發(fā)點，按照需求對系統(tǒng)框架、功能模塊及業(yè)務(wù)流程進行合理設(shè)計。同時，確保APP具有良好的擴展性，便于個性化功能接入。

c.靈活性：灌區(qū)管理APP采用模塊化的設(shè)計思路，將重復(fù)使用的功能封裝成獨立的功能模塊，方便不同功能模塊間的調(diào)用，提升開發(fā)效率，降低維護難度。

d.豐富性：灌區(qū)管理APP設(shè)計應(yīng)充分考慮不同管理單位間的管理需求，功能設(shè)計需要建立在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上。

2 功能設(shè)計

灌區(qū)管理APP是以灌區(qū)管理信息系統(tǒng)Web端系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合業(yè)務(wù)需求定制開發(fā)的具有便攜性、特色性、針對性等特點的移動端系統(tǒng)。灌區(qū)管理APP通過數(shù)據(jù)接口(API)的方式從灌區(qū)管理信息系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)資源服務(wù)，確保APP端與Web端系統(tǒng)數(shù)據(jù)源的一致性。灌區(qū)管理APP的主要包括電子地圖、實時監(jiān)控、用水管理、灌區(qū)巡檢、運行維護以及遠(yuǎn)程灌溉等模塊，其功能結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 灌區(qū)管理APP功能結(jié)構(gòu)

2.1 電子地圖

電子地圖采用GIS地圖作為底圖，包括基礎(chǔ)地理圖、遙感影像圖和地形圖，并在地圖上疊加水利工程站點，可實現(xiàn)查看實時水情、流速、流量等信息的功能。地圖載入時，系統(tǒng)將水雨情站點都標(biāo)注在地圖上，對站點超限的水雨情信息設(shè)置高亮顯示；通過電子地圖功能，用戶可以直觀了解灌區(qū)干渠、支渠的分布情況，灌區(qū)各類監(jiān)測站點的位置信息及各站點實時采集的水位、流量等信息。灌區(qū)管理APP還提供導(dǎo)航功能，方便維護人員規(guī)劃運維路線。

2.2 實時監(jiān)控

實時監(jiān)控模塊以列表的形式顯示灌區(qū)內(nèi)各類監(jiān)測站點實時信息，包括水位、流速、流量、圖像、墑情、視頻等信息。通過灌區(qū)管理APP可以查看每一個站點的歷史信息，包括歷史圖片、歷史水位、流量及水量信息。歷史圖片以輪播圖的方式展示，歷史水位、流量及水量信息，以圖表的形式展示。用戶還可以通過系統(tǒng)提供的查詢工具查看任意時間段內(nèi)的歷史信息。

2.3 用水管理

用水管理功能模塊主要是對灌區(qū)各用水單位的用水申請進行管理。用水申請單位負(fù)責(zé)人可通過灌區(qū)管理APP或者灌區(qū)管理信息系統(tǒng)提交用水申請。申請?zhí)峤缓螅鄥^(qū)管理單位可通過該APP及時了解用水申請的批復(fù)情況以及用水通知，方便用水申請單位提前做好灌溉準(zhǔn)備，最大限度提升用水效率，節(jié)約水資源。

2.4 灌區(qū)巡檢

灌區(qū)巡檢功能模塊主要是針對灌區(qū)日常巡檢進行管理，該功能可記錄巡檢人員的巡檢時間、巡檢路徑等信息并實時將巡檢人員的巡檢軌跡實時上傳至灌區(qū)管理系統(tǒng)中[13-14]，方便灌區(qū)管理單位統(tǒng)計巡檢工作的完成情況。若巡檢人員在巡檢過程中發(fā)現(xiàn)問題，可通過灌區(qū)管理APP進行問題上報，方便管理單位及時了解信息并安排維護人員前往現(xiàn)場開展維護工作。

2.5 運行維護

運行維護功能模塊以列表方式展示灌區(qū)每一項運行維護任務(wù)的完成情況。灌區(qū)管理單位將巡檢人員在巡檢過程中發(fā)現(xiàn)的問題，通過灌區(qū)管理信息系統(tǒng)下發(fā)給運維人員，運維人員登錄灌區(qū)管理APP查看運維任務(wù)清單，并在規(guī)定時間內(nèi)前往現(xiàn)場開展運維工作，工作完成后及時將現(xiàn)場處理結(jié)果通過該APP反饋至灌區(qū)管理系統(tǒng)中，灌區(qū)管理單位工作人員通過信息系統(tǒng)查看運維工作完成情況。

2.6 遠(yuǎn)程灌溉

當(dāng)前，部分灌區(qū)管理單位響應(yīng)節(jié)水灌溉號召積極推進精準(zhǔn)灌溉工作，以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉用水總量控制，提高水資源利用效率的目標(biāo)，在灌區(qū)田間配置基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)痕量灌溉系統(tǒng)[15]。灌區(qū)管理APP中接入了痕量灌溉系統(tǒng)中的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，用戶通過APP實時查看土壤墑情、田間管網(wǎng)流量及壓力、農(nóng)作物生長狀態(tài)并結(jié)合田間農(nóng)作物需水情況，利用APP遠(yuǎn)程灌溉功能直接對農(nóng)業(yè)痕量灌溉系統(tǒng)中布設(shè)在田間的電磁閥進行開關(guān)操作，實現(xiàn)了高效、節(jié)水灌溉的目標(biāo)。

3 關(guān)鍵技術(shù)

灌區(qū)管理APP基于以下關(guān)鍵技術(shù)，滿足不同手機平臺(IOS、Android)的使用需求。

3.1 H5+移動APP

H5+是html5 plus的縮寫，即基于html5的增強擴展。H5+APP是一個跨IOS、Android的混合開發(fā)APP解決方案。它基于webview渲染，封裝了大量原生能力給JS API，并通過JS直接調(diào)用手機的原生能力，實現(xiàn)與原生APP同樣強大的性能。

3.2 uni-APP前端開發(fā)框架

灌區(qū)管理APP開發(fā)采用當(dāng)前流行的uni-APP開發(fā)框架，開發(fā)完成后可同時可發(fā)布到Android、IOS以及各種小程序等平臺。使用該平臺具有開發(fā)成本低、易維護、生態(tài)豐富、性能體驗優(yōu)秀等特點，尤其是APP端支持原生渲染，可以支持更流暢的用戶體驗。

3.3 數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)

部分灌區(qū)位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，移動網(wǎng)絡(luò)尚未覆蓋，運維或巡檢人員無法實時將現(xiàn)場數(shù)據(jù)及時上傳，利用SQLite數(shù)據(jù)庫將用戶運維或巡檢數(shù)據(jù)暫存在手機中，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后進行數(shù)據(jù)上傳。

3.4 移動GIS技術(shù)

移動GIS技術(shù)具有如下特點[16]：?移動性，借助無線通信技術(shù)，實現(xiàn)了與GlS服務(wù)周的救擺交互;?可定位性，通過GPS定位技術(shù)，實現(xiàn)基于位置的服務(wù);?動態(tài)性，能夠根據(jù)使用條件的變化，選用實時在線模式、離線模式、混合模式等三種不同模式完成與服務(wù)端的數(shù)據(jù)同步。

灌區(qū)管理APP以地理應(yīng)用服務(wù)和空間數(shù)據(jù)為支撐，以移動端為應(yīng)用工具，結(jié)合GPS定位技術(shù)可實現(xiàn)對灌區(qū)渠系及監(jiān)測站點分布情況、采集信息、巡檢實時軌跡及歷史軌跡等空間信息在地圖上的展現(xiàn)。

4 灌區(qū)管理APP應(yīng)用

灌區(qū)管理APP使用DCloud(數(shù)字天堂)推出一款集成開發(fā)環(huán)境HbuilderX完成APP開發(fā)、測試及安裝程序打包等工作。APP中展示的各類數(shù)據(jù)及對數(shù)據(jù)的增、刪、改、查等操作是通過APP發(fā)送HTTP請求，調(diào)用部署在服務(wù)器上各類數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)的。灌區(qū)管理APP總體結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 灌區(qū)管理APP總體結(jié)構(gòu)

目前，灌區(qū)管理APP已在恩平錦江灌區(qū)管理處、廣州流溪河灌區(qū)管理中心等單位進行應(yīng)用，且用戶黏度較高，部分功能模塊見圖3～圖6。利用灌區(qū)管理APP改變了灌區(qū)管理單位原來固有的工作模式，實現(xiàn)了移動辦公，極大提高了用戶工作效率，用戶反饋使用效果良好。

圖3 灌區(qū)電子地圖

圖4 實時監(jiān)控

圖5 巡檢功能

圖6 遠(yuǎn)程灌溉功能

5 結(jié) 語

灌區(qū)信息化是灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本保障。充分利用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合灌區(qū)管理單位的業(yè)務(wù)需求，開發(fā)通用性的灌區(qū)管理APP是灌區(qū)管理信息化可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。灌區(qū)管理APP在設(shè)計時不僅要充分考慮灌區(qū)管理單位間的通用業(yè)務(wù)，還應(yīng)根據(jù)不同單位的業(yè)務(wù)需求，定制開發(fā)個性化功能，力求功能滿足灌區(qū)日常管理的全部業(yè)務(wù)要求。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，小程序以其免安裝、下載更新簡易等特點得到廣泛應(yīng)用，未來可設(shè)計開發(fā)一款灌區(qū)管理小程序，為灌區(qū)管理單位提供更加便捷的應(yīng)用服務(wù)。