垛莊水庫灌區(qū)管網(wǎng)供水自動化監(jiān)控系統(tǒng)

岳秀芬，劉寧，楊嬌麗

（章丘市水務(wù)局，山東章丘 250200）

垛莊水庫灌區(qū)管網(wǎng)供水自動化監(jiān)控系統(tǒng)

岳秀芬，劉寧，楊嬌麗

（章丘市水務(wù)局，山東章丘 250200）

垛莊水庫灌區(qū)已實(shí)現(xiàn)多級管網(wǎng)供水，因庫水位、用水量實(shí)時(shí)變化，管道壓力變化大，人工控制管理不及時(shí)，極易出現(xiàn)管道和閘閥破壞。建設(shè)水庫供水管網(wǎng)自動化監(jiān)控系統(tǒng)，可全面實(shí)時(shí)監(jiān)測來水、取水、用水信息，提高工作效率，降低管理成本，保證管網(wǎng)安全運(yùn)行。

高山水庫；供水；監(jiān)控系統(tǒng)

垛莊水庫位于章丘市南部山區(qū)，是一座典型的高山水庫，始建于1966年，2010年底完成除險(xiǎn)加固工程建設(shè)?，F(xiàn)狀總庫容1 421萬m3，興利庫容1 094萬m3。垛莊水庫水域?qū)拸V，水質(zhì)優(yōu)良，水質(zhì)符合生活飲用地表水標(biāo)準(zhǔn)，是章丘市唯一的地表飲用水源地。除險(xiǎn)加固后水庫供水保障能力得到進(jìn)一步提高，年可供水量900萬m3以上，聯(lián)合上游的百丈崖水庫、龍王嶺水庫，可供水量達(dá)1 200萬m3。

1 供水工程情況

垛莊水庫2002年建成管道輸水灌區(qū)，由水庫放水洞出口，實(shí)行5級管網(wǎng)重力流輸水，供水落差200 m，覆蓋垛莊、文祖、埠村3個(gè)鎮(zhèn)的3333.33 hm2耕地,田間實(shí)現(xiàn)自壓噴灌、微灌和管灌，同時(shí)供給沿線22個(gè)村3萬人飲水。2003年又實(shí)施了調(diào)水保泉工程，將垛莊水庫水引入明水城區(qū)，向濟(jì)南植物園、明水城區(qū)景觀河道、大學(xué)園區(qū)、繡源河提供生態(tài)景觀用水，同時(shí)向明水開發(fā)區(qū)部分企業(yè)提供地表水源替代地下水，為實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置、保泉發(fā)揮了重要作用。整個(gè)供水管網(wǎng)包括各類主管道6條44.8 km，沿線支管分水口72處，供水口180個(gè)，各類建筑物140余座。供水主管道由水庫放水洞至明水城區(qū)的雙山大街南端，管徑由1.0m逐步降為0.4 m，因水位落差大，在南明(距水庫放水洞6.3 km處)、長青(距南明10.4 km)兩處設(shè)有減壓站，安裝有大口徑減壓閥。

2 供水管網(wǎng)自動化監(jiān)控系統(tǒng)需求分析

垛莊水庫供水工程是高山水庫全程管網(wǎng)輸水的典范工程，運(yùn)行多年來在灌溉、飲水、生態(tài)供水方面發(fā)揮了重要作用。然而，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，垛莊水庫供水管網(wǎng)現(xiàn)有的人工管理操作模式已不能及時(shí)收集各測水點(diǎn)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，管理人員勞動強(qiáng)度高、效率低，水量調(diào)配不夠及時(shí)，造成水量損失較大，水資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重；同時(shí)，由于水庫水位和用水量變化大，出現(xiàn)多次管道爆裂、閘閥破壞等問題，嚴(yán)重困擾著管理者的工作效率和工程的安全有效運(yùn)行。因此，加快管網(wǎng)信息化建設(shè)，加強(qiáng)管網(wǎng)及行業(yè)管理能力，提高管理水平，已成為當(dāng)務(wù)之急。為此，建設(shè)水庫供水管網(wǎng)自動化監(jiān)控系統(tǒng)十分必要，可實(shí)現(xiàn)水資源的合理配置和供水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度，實(shí)現(xiàn)適時(shí)、適量地計(jì)劃用水、提高供水利用效率和節(jié)約用水，大大提高水庫供水管網(wǎng)信息采集和傳輸?shù)臅r(shí)效性，保障管網(wǎng)各部位安全運(yùn)行。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)目標(biāo)及關(guān)鍵建設(shè)內(nèi)容

系統(tǒng)采用當(dāng)前領(lǐng)先的設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)，從而保證系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)性。在具體產(chǎn)品的選擇上，盡量選擇先進(jìn)的技術(shù)方案，提高系統(tǒng)的生存周期。系統(tǒng)建設(shè)遵循靈活性原則，可以按照不同的需求進(jìn)行相關(guān)方案調(diào)整。

3.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

1）建成較為完善的供水管網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)水資源信息的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)采集控制的標(biāo)準(zhǔn)化管理。

2）建成基本滿足取水計(jì)量監(jiān)控應(yīng)用需求的公共平臺和信息平臺。搭建一個(gè)具有較強(qiáng)開放性和可擴(kuò)展性的統(tǒng)一平臺，實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、資源共享和集中管理。

3）建設(shè)功能比較完備的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，全面推進(jìn)測水、量水等監(jiān)控業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的協(xié)同應(yīng)用。

4）具備較強(qiáng)的水資源信息化保障能力。理順管理體制和運(yùn)行機(jī)制，建立信息安全保障體系、運(yùn)行維護(hù)體系、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和專業(yè)人才隊(duì)伍，提高全市水資源管理能力和服務(wù)水平。

5）精心設(shè)計(jì)的人性化用戶界面，操作方便、舒適；多站點(diǎn)Web登錄、連接，數(shù)據(jù)高度共享。

3.2 主要技術(shù)路線

通過對項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容的分析，同時(shí)考慮系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)性和可擴(kuò)展性，采用層次化進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，即將整個(gè)系統(tǒng)分為設(shè)備層、數(shù)據(jù)傳輸層、信息層。各層之間既緊密聯(lián)系又相互獨(dú)立，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的高內(nèi)聚、低耦合特性，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。

1）設(shè)備層。設(shè)備層以監(jiān)測現(xiàn)場的流量傳感器、壓力傳感器、攝像機(jī)、電源系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)為主，主要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的自動采集和遠(yuǎn)程控制功能。

2）數(shù)據(jù)傳輸層。數(shù)據(jù)傳輸層依然以硬件設(shè)備為主，包括信號調(diào)理器、信號接收發(fā)射裝置等。該層的主要功能是將信號轉(zhuǎn)換為特定的格式，以有線或無線方式進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。

3）信息層。信息層由硬件和軟件兩部分組成，硬件主要包括中心站點(diǎn)，數(shù)據(jù)服務(wù)器、視頻服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等，軟件主要包括信息采集終端軟件、數(shù)據(jù)分析處理軟件、數(shù)據(jù)庫管理軟件、網(wǎng)絡(luò)瀏覽分發(fā)處理軟件。

3.3 項(xiàng)目主要內(nèi)容

1）供水管網(wǎng)自動化監(jiān)控信息平臺建設(shè)。在章丘市水務(wù)管理服務(wù)中心，新建1處垛莊水庫供水管網(wǎng)自動化監(jiān)控信息平臺，現(xiàn)場監(jiān)控終端與信息平臺通過GPRS通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。該平臺可實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、資源共享和集中管理，實(shí)現(xiàn)計(jì)量信息的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)采集控制的標(biāo)準(zhǔn)化管理，大幅提高水資源的管理能力。信息平臺建設(shè)從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，充分考慮系統(tǒng)建設(shè)后的長期可維護(hù)性、可擴(kuò)充性和可升級性等要求，建設(shè)一個(gè)綜合運(yùn)用多學(xué)科、多種現(xiàn)代信息處理技術(shù)，具有先進(jìn)水平和較高技術(shù)含量的平臺。

2）現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)。建設(shè)2處智能一體化監(jiān)測及減壓系統(tǒng)。在供水管網(wǎng)的南明、長青兩處減壓管理站，各新建1處智能一體化監(jiān)控系統(tǒng)及減壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)2個(gè)減壓管理站的流量、壓力、視頻監(jiān)測，改造原管道減壓系統(tǒng)。

視頻監(jiān)控采用流媒體控制技術(shù)，提供實(shí)時(shí)媒體流的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，并能提供媒體流的存儲、歷史媒體信息的檢索和點(diǎn)播功能。同時(shí)在2個(gè)減壓站建立自動減壓系統(tǒng)，控制閥門的固定出口壓力，使閥門的出口壓力不受進(jìn)口壓力以及流量的變化影響，能夠獲得精確、穩(wěn)定的出口壓力。

3）流量監(jiān)控終端建設(shè)。在主干管的主要分水口和重要用水戶，進(jìn)行現(xiàn)場流量監(jiān)控終端建設(shè)，安裝插入式電磁水表或法蘭式電磁水表、脈沖型遠(yuǎn)程水表，以直徑大小分類采用不同形式終端設(shè)備。

4 結(jié)語

垛莊水庫供水管網(wǎng)自動化監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了用水量實(shí)時(shí)監(jiān)測與科學(xué)管理的目標(biāo)，保證了測水、量水的精度，有效減少因水量計(jì)算誤差大而引起的糾紛；有效提升用水單位的節(jié)水意識，提高供水利用效率，減輕管理負(fù)擔(dān)，每年可節(jié)省大量的人員、車輛及燃油等開支；及時(shí)調(diào)整管道承壓力，保證管道和閘閥運(yùn)行安全；大大提高供水管網(wǎng)的科學(xué)管理和調(diào)度能力，有效降低管理單位人員勞動強(qiáng)度。同時(shí)，借助已建成的自動化管理設(shè)施，完善供水管網(wǎng)自動化系統(tǒng)建設(shè)，將垛莊水庫供水管網(wǎng)建設(shè)成為供水管網(wǎng)自動化管理典范工程，實(shí)現(xiàn)生態(tài)、節(jié)水、科技三位一體的現(xiàn)代化水利管網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)。

（責(zé)任編輯 張玉燕）

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1009-6159（2014）-11-0048-02

岳秀芬（1977—），女，助理工程師