【文章內(nèi)容簡介】 共 84 頁計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò)灌 區(qū) 通 訊 網(wǎng) 絡(luò)信 息 采 集 系 統(tǒng)渠道流量灌溉業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信 息 采 集信 息 傳 輸信 息 管 理信 息 應(yīng) 用灌 區(qū)綜 合 數(shù) 據(jù) 庫灌 溉 業(yè) 務(wù) 管 理 系 統(tǒng)視 頻監(jiān) 測系 統(tǒng)灌 區(qū)水 務(wù)公 開系 統(tǒng)灌 區(qū)水 費(fèi)計(jì) 收系 統(tǒng)灌 區(qū)優(yōu) 化調(diào) 度決 策系 統(tǒng)信 息 采 集 平 臺 系 統(tǒng)渠道閘位監(jiān)測站 灌溉站 配水站 管理所管理中心分中心閘門監(jiān)控系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)水費(fèi)信息閘 門監(jiān) 控系 統(tǒng)水 情監(jiān) 測系 統(tǒng)灌 區(qū)辦 公自 動 化系 統(tǒng)灌溉決策灌溉經(jīng)營灌溉監(jiān)控辦公輔助渠道水位 數(shù)據(jù)信息流程灌區(qū)信息化系統(tǒng)包括水情信息、水費(fèi)信息、調(diào)度信息、視頻語音信息和其它與灌區(qū)業(yè)務(wù)相關(guān)的信息，這些信息是各級管理部門進(jìn)行決策所必需的基本信息。信息源的分布包括灌區(qū)調(diào)度中心、分中心、配水點(diǎn)等業(yè)務(wù)相關(guān)單位。這些信息的收集、傳輸和處理應(yīng)用是灌區(qū)信息化系統(tǒng)要解決的主要技術(shù)問題，根據(jù)信息源及其特性對信息進(jìn)行分類并分析各自的流程，對系統(tǒng)設(shè)計(jì)有著重要的指導(dǎo)意義。信息流程框圖如下圖所示：灌區(qū)總干渠監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第 8 頁 共 84 頁 水情信息調(diào)度命令灌溉決策管理灌溉經(jīng)營管理灌 溉 監(jiān) 測 監(jiān) 控終端設(shè)備閘控設(shè)備灌區(qū)綜合數(shù)據(jù)庫測量儀器測控?cái)?shù)據(jù)調(diào)度平臺監(jiān)控設(shè)備用水決策模型庫灌區(qū)水費(fèi)計(jì)收系統(tǒng) 灌區(qū)水務(wù)公開系統(tǒng)灌區(qū)調(diào)度決策管理系統(tǒng)水情監(jiān)測系統(tǒng)泵站監(jiān)控系統(tǒng)閘門控制系統(tǒng)用水信息水費(fèi)信息灌 區(qū)辦 公 系 統(tǒng) 建設(shè)內(nèi)容 根據(jù)需求分析，我們確定出本次信息化系統(tǒng)的主要建設(shè)內(nèi)容為下面的五大部分：根據(jù)需求分析，我們確定出本次信息化系統(tǒng)的主要建設(shè)內(nèi)容為下面的幾大部分：1. 水情監(jiān)測系統(tǒng)2. 節(jié)制閘視頻監(jiān)控系統(tǒng) 3. 調(diào)度分中心及中心建設(shè)：4. 應(yīng)用軟件系統(tǒng)：灌區(qū)總干渠監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第 9 頁 共 84 頁 水情監(jiān)測系統(tǒng) 建設(shè)完成渠首，崔許管理所，王保管理站，牛角店管理站共計(jì) 6 處水情觀測系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳至各管理所水情測報(bào)終端機(jī)，通過公網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至管理局中心。 視頻監(jiān)視系統(tǒng)建設(shè)完成牛角店管理站，王保管理站，崔許管理站，譚策屯管理站四處渠道視頻監(jiān)控點(diǎn)及管理局，宮家管理所，牛角店管理所，王保管理所，崔許管理所，譚策屯管理所六處所站安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 網(wǎng)絡(luò)及通訊系統(tǒng)灌區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)對灌區(qū)所有業(yè)務(wù)相關(guān)信息的傳送與接收，是信息化建設(shè)的基礎(chǔ)。灌區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)要承載的內(nèi)容包括：水情信息、水費(fèi)信息、視頻信息、調(diào)度信息、日常辦公信息等所有灌區(qū)業(yè)務(wù)相關(guān)的信息。建設(shè)內(nèi)容XX 灌區(qū)主要建設(shè)譚策屯節(jié)制閘、崔許節(jié)制閘、宮家節(jié)制閘、牛角店節(jié)制閘到各閘房管理站光纖通訊網(wǎng)絡(luò)。宮家節(jié)制閘至牛角店節(jié)制閘無線微波網(wǎng)絡(luò)，各信息點(diǎn)及通訊方式如下表：名 稱 樁 號 測控內(nèi)容 通訊方式一、中心及分中心(1)灌區(qū)管理局信息中心 視頻監(jiān)控即水情 公網(wǎng)接入(2)渠首水情測點(diǎn) 水位數(shù)據(jù) CDMA 至管理局(3)譚策屯管理分中心 視頻監(jiān)控即水情 公網(wǎng)接入(4)崔許管理分中心 視頻監(jiān)控即水情 公網(wǎng)接入(5)王保管理所 視頻監(jiān)控即水情 公網(wǎng)接入(6)宮家管理分中心 視頻監(jiān)控即水情 公網(wǎng)接入(7)牛角店管理分中心 視頻監(jiān)控即水情 公網(wǎng)接入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下：灌區(qū)總干渠監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第 10 頁 共 84 頁微 波 擴(kuò) 頻 網(wǎng) 絡(luò)I N T E R N E T管 理 局 中 心傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)水情 ， 閘門數(shù)據(jù)信息 ， 視頻數(shù)據(jù)譚策屯管理水情 閘位 視頻數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) 水情 閘位 視頻數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)水情 閘位 視頻數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)水情 閘位 視頻數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) 崔許管理分中心崔許管理分中心 信息中心建設(shè) 建設(shè)內(nèi)容本次建設(shè)完成 XX 灌區(qū)管理局信息中心調(diào)度信息中心設(shè)在 XX 臨邑縣 XX 引黃灌區(qū)管理局：是灌區(qū)灌溉運(yùn)行管理中心，設(shè)立一個液晶顯示屏，主要對所轄分站進(jìn)行全面管理，要求達(dá)到以下幾個目的：①根據(jù)各管理站需水量及總需水量進(jìn)行全面調(diào)度及水量分配。②根據(jù)各水位點(diǎn)水位，各節(jié)制閘前存水量需水量情況進(jìn)行發(fā)布水閘啟閉指令。③對每一條支、斗渠開停進(jìn)行監(jiān)測。④對各分站的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行匯總分析，包括分配水量、實(shí)配水量、利用率、灌溉面積、逐日配水情況進(jìn)行匯總、打印、分析，給領(lǐng)導(dǎo)決策提供依據(jù)。 應(yīng)用軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件包括灌溉采集監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、灌溉經(jīng)營管理系統(tǒng)、灌溉調(diào)度決策系統(tǒng)三大部分。各部分均建立在灌區(qū)綜合數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，達(dá)到信息共享、協(xié)同處理?？傮w邏輯關(guān)系如下圖：灌區(qū)總干渠監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第 11 頁 共 84 頁灌區(qū)監(jiān)測軟件系統(tǒng) 灌區(qū)監(jiān)控軟件系統(tǒng) 灌區(qū)水費(fèi)計(jì)收系統(tǒng) 灌區(qū)水務(wù)公開系統(tǒng) 灌區(qū)管理決策系統(tǒng) 辦公自動化應(yīng)用系統(tǒng)采 集 監(jiān) 測 監(jiān) 控 部 分 經(jīng) 營 管 理 部 分 調(diào) 度 決 策 部 分灌 區(qū) 綜 合 數(shù) 據(jù) 庫韓 董 莊 灌 區(qū) 信 息 化 應(yīng) 用 軟 件 系 統(tǒng)灌溉采集監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)：包括水情監(jiān)測、閘門監(jiān)控等子系統(tǒng)?？蓪?shí)現(xiàn)對灌區(qū)渠道水位、流量等的實(shí)時監(jiān)測，及對閘門的監(jiān)測；為灌溉調(diào)度提供及時的現(xiàn)場數(shù)據(jù)與快速的執(zhí)行手段。灌溉經(jīng)營管理系統(tǒng)：暫不建設(shè)灌溉調(diào)度決策系統(tǒng)：包括灌溉管理決策系統(tǒng)和辦公網(wǎng)絡(luò)兩部分；灌溉管理決策系統(tǒng)在實(shí)時灌溉預(yù)報(bào)及動態(tài)配水計(jì)劃的基礎(chǔ)上，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行大量信息的快速處理和輔助決策完成灌區(qū)的供水、配水和灌溉決策。灌區(qū)綜合數(shù)據(jù)庫是灌區(qū)信息化的基礎(chǔ)和重要支撐，數(shù)據(jù)是應(yīng)用的基礎(chǔ)，為了掌握灌區(qū)水雨墑情信息、水費(fèi)計(jì)收信息、工程運(yùn)行信息等滿足灌區(qū)水量調(diào)度、防汛抗旱的需要，依據(jù)“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一管理、數(shù)據(jù)共享”的原則，參照《全國大型灌區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)指南》 ，開發(fā)出適合本灌區(qū)應(yīng)用、功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，為灌區(qū)信息化管理提供可靠的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如下：灌區(qū)總干渠監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第 12 頁 共 84 頁灌區(qū)綜合數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)特征信息 工程設(shè)施信息水情信息用水系統(tǒng)信息 機(jī)構(gòu)人員信息 行政信息資源灌溉監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集平臺、水情監(jiān)測、閘門監(jiān)測等子系統(tǒng)。可實(shí)現(xiàn)對灌區(qū)渠道水位、流量等的實(shí)時監(jiān)測，及對閘門的遠(yuǎn)程監(jiān)控；為灌溉調(diào)度提供及時的現(xiàn)場數(shù)據(jù)與快速的執(zhí)行手段。 遠(yuǎn)程，近地視頻監(jiān)控， 基礎(chǔ)設(shè)施改造土建工程涉及信息采集部分的測站和測點(diǎn)的配套設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)通信的配套設(shè)施、視頻監(jiān)控的配套設(shè)施和泵站監(jiān)控的配套設(shè)施等。涉及水情監(jiān)測系統(tǒng)的主要為現(xiàn)場安裝設(shè)備的量水支架、線桿以及線纜鋪設(shè)。網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)主要為光纖的線桿采購運(yùn)輸、埋設(shè)、線纜布設(shè)等；微波工程主要為天線塔桿、安裝支架及線纜埋設(shè)等。灌區(qū)總干渠監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第 13 頁 共 84 頁3 技術(shù)方案 信息化總體結(jié)構(gòu)XX 灌區(qū)信息化建設(shè)總體結(jié)構(gòu)分為信息采集、信息傳輸、信息管理、信息應(yīng)用四大部分，總體結(jié)構(gòu)如下圖：計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò)灌 區(qū) 通 訊 網(wǎng) 絡(luò)信 息 采 集 系 統(tǒng)渠道流量灌溉業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信 息 采 集信 息 傳 輸信 息 管 理信 息 應(yīng) 用灌 區(qū)綜 合 數(shù) 據(jù) 庫灌 溉 業(yè) 務(wù) 管 理 系 統(tǒng)視 頻監(jiān) 測系 統(tǒng)灌 區(qū)水 務(wù)公 開系 統(tǒng)灌 區(qū)水 費(fèi)計(jì) 收系 統(tǒng)灌 區(qū)優(yōu) 化調(diào) 度決 策系 統(tǒng)信 息 采 集 平 臺 系 統(tǒng)渠道閘位監(jiān)測站 灌溉站 配水站 管理所管理中心分中心閘門監(jiān)控系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)水費(fèi)信息閘 門監(jiān) 控系 統(tǒng)水 情監(jiān) 測系 統(tǒng)灌 區(qū)辦 公自 動 化系 統(tǒng)灌溉決策灌溉經(jīng)營灌溉監(jiān)控辦公輔助渠道水位灌區(qū)總干渠監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第 14 頁 共 84 頁 數(shù)據(jù)信息流程灌區(qū)信息化系統(tǒng)包括水情信息、水費(fèi)信息、調(diào)度信息、視頻語音信息和其它與灌區(qū)業(yè)務(wù)相關(guān)的信息，這些信息是各級管理部門進(jìn)行決策所必需的基本信息。信息源的分布包括灌區(qū)調(diào)度中心、分中心、配水點(diǎn)等業(yè)務(wù)相關(guān)單位。這些信息的收集、傳輸和處理應(yīng)用是灌區(qū)信息化系統(tǒng)要解決的主要技術(shù)問題，根據(jù)信息源及其特性對信息進(jìn)行分類并分析各自的流程，對系統(tǒng)設(shè)計(jì)有著重要的指導(dǎo)意義。信息流程框圖如下圖所示： 水情信息調(diào)度命令灌溉決策管理灌溉經(jīng)營管理灌 溉 監(jiān) 測 監(jiān) 控終端設(shè)備閘控設(shè)備灌區(qū)綜合數(shù)據(jù)庫測量儀器測控?cái)?shù)據(jù)調(diào)度平臺監(jiān)控設(shè)備用水決策模型庫灌區(qū)水費(fèi)計(jì)收系統(tǒng) 灌區(qū)水務(wù)公開系統(tǒng)灌區(qū)調(diào)度決策管理系統(tǒng)水情監(jiān)測系統(tǒng)泵站監(jiān)控系統(tǒng)閘門控制系統(tǒng)用水信息水費(fèi)信息灌 區(qū)辦 公 系 統(tǒng) 水情監(jiān)控系統(tǒng)本次主要建設(shè)灌區(qū)管轄的 4 個重要水閘的運(yùn)行情況監(jiān)測。內(nèi)容如下表：序號 安裝點(diǎn) 水位測點(diǎn) 通訊方式1 渠首 1 個水位計(jì) CDMA 無線傳輸灌區(qū)總干渠監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第 15 頁 共 84 頁2 崔許管理站 2 個水位計(jì) 公網(wǎng)接入3 王保管理站 2 個水位計(jì) 公網(wǎng)接入4 宮家管理站 （將原有 2 處水位采集點(diǎn)接入系統(tǒng)）公網(wǎng)接入5 牛角店管理站 1 個水位計(jì) 公網(wǎng)接入6 合計(jì) 6 處水位監(jiān)控 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)渠首 譚策屯管理站 崔許管理站 王保管理站宮家管理站牛角店管理站李家岸灌區(qū)管理局C D M A公網(wǎng)接入公網(wǎng)接入 公網(wǎng)接入公網(wǎng)接入 公網(wǎng)接入 水情信息采集系統(tǒng)根據(jù)灌區(qū)的現(xiàn)場情況，渠道中泥沙含量很大，所以我們選用超聲波式明渠智能水位流量計(jì)。微波通訊灌區(qū)總干渠監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第 16 頁 共 84 頁超聲波指向性強(qiáng)，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠(yuǎn)，因而超聲波經(jīng)常用于距離的測量，如測距儀和物位測量儀等都可以通過超聲波來實(shí)現(xiàn)。利用超聲波檢測往往比較迅速、方便、計(jì)算簡單、易于做到實(shí)時控制，并且在測量精度方面能達(dá)到工業(yè)實(shí)用的要求。超聲波水位流量計(jì)直接測量的物理量是液位。用于明渠測流量時，在明渠上安裝量水堰槽。量水堰槽把明渠內(nèi)流量的大小轉(zhuǎn)成液位的高低。儀表測量量水堰槽內(nèi)的水位，再按相應(yīng)量水堰槽的計(jì)算公式或水位流量關(guān)系反算出流量。普通明渠內(nèi)流量與水位之間的對應(yīng)關(guān)系，受渠道的坡降比和表面糙度影響。在渠道內(nèi)安裝量水堰槽，產(chǎn)生節(jié)流作用，使明渠內(nèi)的流量與水位有固定的對應(yīng)關(guān)系。這種對應(yīng)關(guān)系主要取決于量水堰槽的構(gòu)造尺寸，渠道的影響減至最小。本儀器可適用的量水設(shè)施有：巴歇爾槽、無喉道量水槽、梯形量水堰、三角量水堰，矩形渠道量水堰等，如果沒有量水設(shè)施可通過水位流量關(guān)系計(jì)算。超聲波感器固定安裝在被測量液面上方。探頭向水面發(fā)射脈沖超聲波。聲波通過空氣到達(dá)液面，聲波被液面反射成為反射波，探頭接收反射波稱為回波。探頭下邊的校正棒也產(chǎn)生反射被探頭接收稱為校正波。儀表根據(jù)發(fā)射波與回波、發(fā)射波與校正波之間的時差，求出探頭到液面的距離 E。在與探頭到水位零液位的距離 L 減 E，即求出液位高度 H。如下圖所示。 回 聲 測 距 發(fā) 射 波 ， 回 波 t 發(fā) 射 波 回 波 延 時 波 幅 探 頭 探 頭 底 部 發(fā) 射 波 回 波 液 面 電 纜 主 控 制 器 電 源 E L H 測 量 液 位 原 理 水 位 零 點(diǎn) 儀器的的探頭安裝在量水堰槽水位觀測點(diǎn)位置上，測量流經(jīng)量水堰槽的水位。在儀器安裝時，把相應(yīng)量水堰槽的水位流量關(guān)系以數(shù)表形式經(jīng)由按鍵（或通過上位機(jī)軟件）輸入主控制器。儀器的主控制器由測出的水位，用查表法求出對應(yīng)的流量值。數(shù)表中兩相鄰數(shù)值之間的數(shù)，用線性插值法求出。如下圖：灌區(qū)總干渠監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第 17 頁 共 84 頁 主 控 制 器 探 頭 電 源 發(fā) 射 、 接 收 超 聲 波 液 位 水 位 流 量 表 流 量 顯 示 、 存 儲 累 計(jì) RS 485 電 臺 調(diào) 制 解 調(diào) 器 GSM/GPRS 參 數(shù) 設(shè) 置 報(bào) 警 輸 出 量 水 堰 水 流 （ 擴(kuò) 充 功 能 ） 有市電供應(yīng)的測站將探頭安裝在水泥板上，主機(jī)安裝在管理房內(nèi)，如下圖：線纜地埋渠道截面地網(wǎng)供電系統(tǒng)市電管理房線纜橫臂電桿超聲波探頭灌區(qū)總干渠監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第 18 頁 共 84 頁有市電供應(yīng)的測站采用智能電源管理器加蓄電池進(jìn)行供電。在有電的情況下，智能電源管理器自動使用市電供電，并對蓄電池進(jìn)行充電；停電時自動切換到電池供電，不影響設(shè)備工作。在許多非滿水、大流量(或小流量)、自然流動的自由水面狀態(tài)下測量流體的測量，謂之明渠流量檢測。由于流體往往會有一定的腐蝕性或夾帶—些雜質(zhì)，使用一般的管道流量計(jì)檢測流量是很困難的。在工業(yè)企業(yè)排水、醫(yī)院廢水、農(nóng)業(yè)灌溉用水、城市地下水道排水等領(lǐng)域中，明渠流量檢測尤其是超聲波