高唐縣水資源計量管理自動化系統(tǒng)建設

李春玉，劉 偉，杜金平

（高唐縣水務局，山東 高唐 252800）

近年來，高唐縣工業(yè)迅猛發(fā)展，工業(yè)需水也不斷加大，水資源供需矛盾日益突出。由于高唐縣工業(yè)用水目前全部采用地下水，且80%以上為400～600m的深層地下水，開采量不斷增加勢必會對地下水環(huán)境造成不利影響。自1998年以來，企業(yè)機井數(shù)量不斷增加，取水量逐年加大，隨著開采量的增加，地下水埋深逐年加大，單井出水量日趨減少，地下水漏斗區(qū)面積不斷加大，已形成淺層中度漏斗區(qū)和深層中度漏斗區(qū)各2處。水資源供需矛盾十分突出，管理任務繁重。目前管理方式及手段遠不適用于落實最嚴格水資源管理制度的基本要求，推廣應用自動化技術(shù)非常必要。

1 建設原則

高唐縣水資源計量管理自動化系統(tǒng)的推廣應用可提高全縣水資源管理現(xiàn)代化，提高管理及決策水平。根據(jù)項目建設的實際情確定如下基本原則：

1）水資源計量管理系統(tǒng)建設應基于當前先進的計算機及網(wǎng)絡技術(shù)和設備，充分考慮到將來業(yè)務發(fā)展和技術(shù)更新的要求，同時應符合山東省水利信息化建設規(guī)劃和信息系統(tǒng)工程的規(guī)范要求。

2）滿足水資源日常業(yè)務管理，在現(xiàn)有設施和成果的基礎上加以整合和提高，充分利用現(xiàn)有社會公共資源，避免重復性建設。

3）系統(tǒng)的規(guī)模要便于擴展，設備要便于升級換代，具有可繼承性。

4）系統(tǒng)具有開放性、可靠性、安全性的特點。易于推廣應用，實用性強。

2 建設內(nèi)容

建設水資源管理控制中心，水資源監(jiān)測配套設施，安裝水資源監(jiān)控箱，圖像實時傳輸設備，水量監(jiān)測設施明細，建立起企業(yè)用水水源井信息管理與決策支持系統(tǒng)。

對城區(qū)主要用水單位的機井安裝標準的水量采集監(jiān)測設備，通過中國移動通訊公司GPR/GSM網(wǎng)絡通訊介質(zhì)服務平臺，對水資源進行遠程監(jiān)測管理，建立水資源監(jiān)控中心數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡互聯(lián)互通、信息共享，實現(xiàn)水資源信息的自動采集和傳輸，為水資源的合理配置調(diào)控管理提供決策依據(jù)。確保用水總量平衡，提高用水效率，同時使用水單位能及時足額繳納水資源費、及時掌控地下水，實現(xiàn)水資源管理與監(jiān)控自動化和一體化。

監(jiān)控中心主要組成為：水資源控制中心、通訊介質(zhì)、水資源測控設備、水量計量設備。其中，水資源監(jiān)控中心主要由服務器、工作站、UPS電源、打印機、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)專線、防火墻、操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)系統(tǒng)軟件及水資源遠程管理系統(tǒng)軟件組成。通訊介質(zhì)采用中國移動通訊公司GPR/GSM網(wǎng)絡。水資源測控設備為水資源測控箱。水量計量設備采用各類流量計（要求帶遠程傳接口對城區(qū)機井安裝水量監(jiān)測設備）。

2.1 計量設備

水流量是水務管理系統(tǒng)的重要參數(shù)，正確計量水流量是水務系統(tǒng)生產(chǎn)管理和能源考核的必備手段，在提高生產(chǎn)效率，保障生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展和杜絕能源浪費等方面發(fā)揮著無可替代的作用。

超聲波流量計的特點是可以在線安裝，不用停水，但長期使用精度會有偏差。超聲波流量計要求被測量液體必須是清水，不允許有氣泡或者雜質(zhì)，管道不允許有強烈的機械震動。超聲波流量計有外部供電和電池供電兩種類型。

2.2 水資源測控設備

水資源測控設備是水資源遠程管理系統(tǒng)，安裝在遙測站的核心設備。

1）工作原理。流量計安裝在水泵出水口，信號線接到測控設備上；測控設備相當于一個智能開關安裝在水泵啟動柜的進線上。水資源測控箱可通過監(jiān)控中心采集流量計測量水流量數(shù)據(jù)，實施監(jiān)測地下水動態(tài)數(shù)據(jù)，為決策提供數(shù)據(jù)。

2）設備配置。根據(jù)用水單位的現(xiàn)場情況和水資源監(jiān)控中心的系統(tǒng)要求，水資源測控設備可以有不同種類配置。根據(jù)安裝位置分，有室內(nèi)型、室外型。室內(nèi)型機箱不做特殊處理，一般掛在墻上。室外型機箱需要做防塵、防雨、防曬處理。根據(jù)電源分，有普通供電型和帶備用電源型。根據(jù)外圍設備分，有流量儀表安裝在機箱內(nèi)部，為內(nèi)置型；流量儀表安裝在機箱外部，為外置型。水資源測控設備的配置如表1示。

表1 水資源測控設備配置表

2.3 圖像實時傳輸設備

1）工作原理。圖像實時傳輸設備安裝在設備正斜上方，實施監(jiān)控設備運轉(zhuǎn)。

2）設備配置。根據(jù)用水單位的現(xiàn)場情況配置監(jiān)控探頭，圖像傳輸系統(tǒng)。

3 水資源測控設備的特點

1）兼容性強?？刹杉魏我患夜旧a(chǎn)的脈沖水表、4～20mA模擬量輸出水表和帶串口的流量計直接測量的用水量，0動控制水資源的使用。該設備可以采集現(xiàn)場水泵的開關時間及狀態(tài)，根據(jù)水泵運行時間和水泵流量計算出用水量，自動控制水資源的使用。

2）維護方便。該設備內(nèi)部為模塊化結(jié)構(gòu)，主要有水資源控制模塊、0即3通信模塊、電源模塊、供電線路控制模塊（接觸器）、計量模塊（可以安裝在箱外），如其中一個模塊發(fā)生故障，方便拆卸更換。作為核心的水資源控制模塊具備遠程維護和軟件升級的功能。當自備井前端現(xiàn)場需要更換增加計量、測量設備，或擴展設備功能時，維護人員可以遠程更改設置該模塊的參數(shù)，必要時可以遠程升級程序；提高了維護效率，降低了維護成本。

3）可靠性高。設備為工業(yè)級設計，采用工業(yè)級的核心通信模塊，采用隔離和專業(yè)抗干擾設計技術(shù)，可以安裝使用在現(xiàn)場環(huán)境比較復雜的地方。

4）擴展性強。該設備具備強大的擴展功能，如，該設備可以接水質(zhì)、溫度、壓力、電流、電壓變送器，可以掛接各種智能串口儀表；必要時可以并入用水單位的“水源井遠程測控系統(tǒng)”，實現(xiàn)水資源監(jiān)控中心與用水單位設備共享以及部分信息共享，避免設備重復投資。

建設水資源實時監(jiān)控及決策支持系統(tǒng)是實現(xiàn)水資源科學調(diào)度的基礎，該技術(shù)的目標是建立全縣企業(yè)用水自備水源井信息管理與決策支持系統(tǒng)，通過對工業(yè)用水井安裝自動觀測計量系統(tǒng)的推廣應用，對企業(yè)用水全面監(jiān)控和調(diào)度，更有效地實現(xiàn)對城區(qū)地下水供水系統(tǒng)科學調(diào)度和管理，使整個工業(yè)水資源信息管理實現(xiàn)自動化，為水資源優(yōu)化調(diào)度提供決策支持，以取得最佳的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。