漳澤水庫供水監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張虹飛

（山西省漳澤水庫管理局 山西長治 046021）

漳澤水庫供水監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張虹飛

（山西省漳澤水庫管理局 山西長治 046021）

文中敘述了漳澤水庫供水監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。供水監(jiān)測系統(tǒng)接收到流量計(jì)瞬時(shí)流量和累積水量數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)存于不同原始數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，具有圖形顯示、實(shí)時(shí)查詢、打印報(bào)表等功能，使管理者能實(shí)時(shí)掌握用水單位用水狀況，為科學(xué)配置水資源提供數(shù)據(jù)支撐。

供水；監(jiān)測；設(shè)計(jì)

1 漳澤水庫概況

漳澤水庫位于山西省長治市北郊，是海河流域漳衛(wèi)南運(yùn)河水系濁漳南源干流上的一座以工業(yè)、城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉、防洪為主兼顧養(yǎng)殖、旅游等綜合利用的大（Ⅱ）型水利工程。

水庫于1959年11月動(dòng)工興建，1960年4月竣工蓄水。1989年10月至1995年6月進(jìn)行了除險(xiǎn)加固改擴(kuò)建。壩址以上控制流域面積3 176 km2，水庫改建后總庫容4.273億m3。年設(shè)計(jì)供水能力1億m3。

2 水庫供水管理現(xiàn)狀

水庫供水的工業(yè)企業(yè)有山西漳澤電力股份有限公司漳澤發(fā)電分公司、首鋼長治鋼鐵有限公司、山西魯晉王曲發(fā)電有限公司、山西漳山發(fā)電有限公司、潞城興水工業(yè)供水有限責(zé)任公司等工礦企業(yè)，供水站點(diǎn)分布見圖1。

目前各用水企業(yè)均已安裝了流量計(jì)，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)計(jì)量。但采用人工抄表觀測方式，工作量大且不方便。

圖1 供水站點(diǎn)分布示意圖

3 監(jiān)測系統(tǒng)安裝的必要性

水庫雖然安裝了流量計(jì)，但由于沒有實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，在流量計(jì)出現(xiàn)故障時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致計(jì)量結(jié)果不能真實(shí)反映實(shí)際用水狀況。供水實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的建立能對(duì)供水情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，確保計(jì)量的科學(xué)化，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4 系統(tǒng)建立目標(biāo)

系統(tǒng)能將流量計(jì)的瞬時(shí)流量和累積水量數(shù)據(jù)，通過GSM網(wǎng)自動(dòng)傳輸?shù)街行恼?。中心站將搜集到的?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，形成管理者所需的數(shù)據(jù)格式。達(dá)到供水管理科學(xué)化和自動(dòng)化的目標(biāo)。

5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)由測站和中心站組成。測站由流量計(jì)和發(fā)射機(jī)組成，流量計(jì)與發(fā)射機(jī)通過RS232通訊口連接后，發(fā)射機(jī)將收到的水量數(shù)據(jù)通過GSM網(wǎng)傳至中心站，由中心軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

5.1 測站設(shè)備和工作模式

測站由流量計(jì)和發(fā)射機(jī)組成，流量計(jì)實(shí)時(shí)測量管道流量情況。發(fā)射機(jī)由主板、電源板、GSM通信模塊和數(shù)顯模塊組成，發(fā)射機(jī)將采集到的流量數(shù)據(jù)傳送至中心站。數(shù)據(jù)采集時(shí)間長短可由用戶依據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。測站設(shè)備采用太陽能浮充蓄電池的直流供電方式，以防因電網(wǎng)電壓不穩(wěn)，或由交流電源引入雷電，造成設(shè)備損壞。測站工作結(jié)構(gòu)圖見圖2。

圖2 測站工作結(jié)構(gòu)圖

5.2 中心站設(shè)備

中心站有接收機(jī)和服務(wù)器。接收機(jī)由電源板、GSM通信模塊、接收模塊和儲(chǔ)存模塊組成，具有接收、儲(chǔ)存和傳輸功能。接收機(jī)和中心站服務(wù)器通過COM1口連接，在單位內(nèi)網(wǎng)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。中心站有安全可靠的交流電源，接收機(jī)采用交流充電，電池供電方式，后臺(tái)服務(wù)器采用交流供電方式。中心臺(tái)工作結(jié)構(gòu)圖見圖3。

5.3 中心軟件

中心軟件對(duì)采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一收集、歸類、整理，形成管理者需要的各種表格、圖形等。

圖3 中心臺(tái)工作結(jié)構(gòu)圖

5.3.1 程序設(shè)計(jì)

1）設(shè)計(jì)思路

計(jì)算機(jī)通過串行口接收各測站發(fā)來的水量數(shù)據(jù)。每個(gè)原始數(shù)據(jù)存于原始數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)存于原始數(shù)據(jù)庫中的原始數(shù)據(jù)2 h內(nèi)接受不到數(shù)據(jù)時(shí)，軟件將進(jìn)行壞站報(bào)警，提示管理人員需對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修。對(duì)于缺省的數(shù)據(jù)，管理人員可通過手動(dòng)數(shù)據(jù)修改插入數(shù)值生成連續(xù)的時(shí)段數(shù)據(jù)。以后的實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)、過程線繪制、柱狀圖顯示、年月日?qǐng)?bào)表等數(shù)據(jù)均來源于時(shí)段數(shù)據(jù)庫。

2）處理流程

測站發(fā)送過的原始數(shù)據(jù)包括有站號(hào)、日期、時(shí)間、數(shù)據(jù)等信息，中心站服務(wù)器接收到這些特征數(shù)據(jù)后，將這些特征數(shù)據(jù)處理后保存在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表中。例如站點(diǎn)域名、日期和時(shí)間域名、采集數(shù)據(jù)域名等，其中瞬時(shí)流量以m3/s為單位，精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位，累積水量以m3為單位。測站每發(fā)來一個(gè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫表中增加一個(gè)記錄，數(shù)據(jù)庫管理軟件首先對(duì)這些不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)。以小時(shí)為單位將所有數(shù)據(jù)取出來可生成日?qǐng)?bào)表，同樣，以天為單位可生成月報(bào)表，以月為單位可生成年報(bào)表。所有日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表均以數(shù)據(jù)庫的方式存盤，供以后查詢修改、報(bào)表輸出打印之用。數(shù)據(jù)處理流程圖見圖4。

圖4 數(shù)據(jù)處理流程圖

3）查詢打印設(shè)計(jì)

軟件具有數(shù)據(jù)查詢打印功能。數(shù)據(jù)查詢打印功能可以查詢打印任意時(shí)段報(bào)表、年月日逐時(shí)報(bào)表、水量年報(bào)表、設(shè)備狀態(tài)月表、等時(shí)段日?qǐng)?bào)表、原始數(shù)據(jù)報(bào)表等。其中任意時(shí)段報(bào)表、年月日逐時(shí)報(bào)表、庫水位年報(bào)表、設(shè)備狀態(tài)月表、等時(shí)段日?qǐng)?bào)表的數(shù)據(jù)來源為時(shí)段數(shù)據(jù)庫，原始數(shù)據(jù)報(bào)表的數(shù)據(jù)來源為原始數(shù)據(jù)庫。

4）圖形顯示設(shè)計(jì)

按主菜單中的圖形標(biāo)簽可進(jìn)入圖形顯示頁面。有“動(dòng)態(tài)”顯示和“靜態(tài)”顯示。在“動(dòng)態(tài)”顯示方式下，每來一個(gè)瞬時(shí)流量和累積水量數(shù)據(jù)，相應(yīng)位置的測站數(shù)據(jù)自動(dòng)由綠色變?yōu)榧t色。如果選擇了“靜態(tài)”選項(xiàng)，該處的數(shù)據(jù)表示從起始年月日時(shí)到終止年月日時(shí)之間的水量，可用于隨意查詢過去任一時(shí)段內(nèi)供水情況。

5）壞站告警設(shè)計(jì)

軟件具有壞站告警功能，如果測站二小時(shí)內(nèi)沒有發(fā)來數(shù)據(jù)，則相應(yīng)測站位置的數(shù)據(jù)閃爍，提示管理人員注意該站的運(yùn)行狀況。

6）數(shù)據(jù)備份設(shè)計(jì)

使用導(dǎo)入導(dǎo)出的方法將數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。導(dǎo)出功能可導(dǎo)出任一時(shí)段內(nèi)的原始數(shù)據(jù)或時(shí)段數(shù)據(jù)，作為部分時(shí)段數(shù)據(jù)或原始數(shù)據(jù)的備份；導(dǎo)入功能可將備份的原始數(shù)據(jù)或時(shí)段數(shù)據(jù)覆蓋過來。數(shù)據(jù)備份需由系統(tǒng)維護(hù)人員進(jìn)行。

7）測站設(shè)置設(shè)計(jì)

測站設(shè)置設(shè)計(jì)用于修改系統(tǒng)測站設(shè)置、增加或減少測站數(shù)目?？梢栽O(shè)置系統(tǒng)由幾個(gè)測站組成，每個(gè)測站的站號(hào)、站名、類別等信息，所有測站的站名、站號(hào)唯一，不得同站名、同站號(hào)。測站的站號(hào)必須與測站發(fā)射機(jī)中的地址開關(guān)的設(shè)置一致。整個(gè)系統(tǒng)中不得有相同的站號(hào)。系統(tǒng)設(shè)置只能由系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)。

8）系統(tǒng)簡介設(shè)計(jì)

簡介頁面顯示有系統(tǒng)方面的以文字說明和圖解提示方式表示的簡介位圖。鼠標(biāo)單擊簡介頁面中的位圖圖片的任一位置，可循環(huán)顯示各種位圖簡介畫面。簡介畫面有全息照片、文字簡介、設(shè)備組網(wǎng)等。

9）系統(tǒng)幫助設(shè)計(jì)

需要實(shí)時(shí)幫助的可選擇主菜單中的“幫助”標(biāo)簽可進(jìn)入幫助頁面。幫助頁面顯示有關(guān)軟件操作方面的以文字說明和圖解提示方式表示的幫助位圖。鼠標(biāo)左擊幫助位圖的任一位置可更換下一幅幫助位圖，單擊鼠標(biāo)左鍵可循環(huán)顯示五個(gè)位圖文件。系統(tǒng)提供設(shè)置步驟、圖形數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)修改、數(shù)據(jù)查詢、原始數(shù)據(jù)查詢功能等五項(xiàng)幫助的幫助位圖。

10）菜單設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)接通電源啟動(dòng)，屏幕上出現(xiàn)操作系統(tǒng)界面后，自動(dòng)啟動(dòng)程序組中的系統(tǒng)軟件啟動(dòng)。軟件啟動(dòng)后自動(dòng)進(jìn)入主菜單。主菜單由“簡介”、“設(shè)置”、“圖形”、“修改”、“查詢”、“原始數(shù)據(jù)”、“幫助”等標(biāo)簽組成。選擇不同的標(biāo)簽可進(jìn)入相應(yīng)的功能處理模塊頁面。主菜單的首頁為“簡介”頁面，并顯示與供水管理有關(guān)的照片。標(biāo)題欄為“漳澤水庫供水監(jiān)測系統(tǒng)”。當(dāng)需要運(yùn)行其它軟件時(shí)，可將監(jiān)測系統(tǒng)軟件最小化運(yùn)行，系統(tǒng)仍可同時(shí)接收各測站發(fā)來的數(shù)據(jù)。進(jìn)入設(shè)置頁面按“退出”按鈕可退出系統(tǒng)，返回操作系統(tǒng)。退出系統(tǒng)后計(jì)算機(jī)將不接收測站發(fā)來的數(shù)據(jù)。

5.3.2 軟件功能

中心站的軟件具有下列功能：

1）實(shí)時(shí)接收各測站發(fā)來的原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過檢糾錯(cuò)、加注時(shí)標(biāo)后形成暫存文件。

2）數(shù)據(jù)處理。由中心站的計(jì)算機(jī)完成。主要是對(duì)接收到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分解、檢錯(cuò)、換碼、分類、超限判斷等一系列處理后，寫入數(shù)據(jù)庫。

3）信息查詢。管理人員可以使用這一功能模塊以交互方式查看所存水量數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運(yùn)行狀況、測站和系統(tǒng)的特征參數(shù)等，進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、檢索、水情圖表顯示、繪制和打印。

4）進(jìn)行月、年平均值、最大、最小值等特征數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算。

5）編制水量圖表。按照預(yù)定的項(xiàng)目和圖表格式顯示和打印各類水量數(shù)據(jù)的日?qǐng)?bào)表，測站分布圖，指定時(shí)段的水量分布圖，過程線圖等。

6）數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫由水量數(shù)據(jù)、系統(tǒng)和測站特征參數(shù)二類數(shù)據(jù)文件組成。

6 結(jié)語

供水監(jiān)測系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測用水單位的用水狀況，科學(xué)分析用水單位用水特點(diǎn)，提高供水管理的科學(xué)化和自動(dòng)化水平，對(duì)供水單位科學(xué)配置水資源有重大意義。

Design of Water Supply Monitoring System of Zhangze Reservoir

ZHANG Hong-fei

Design of water supply monitoring system was introduced in this paper.This system could store data in different original database after receiving the instantaneous delivery data and cumulative water quantity data monitored by flow meter.It has graphical display，real-time query，reports printing and other functions after data analysis and treatment.Consequently，managers can master the water consumption of water users in real time.The results could provide data support for scientific allocation of water resources.

water supply；monitor；design

TV697

B

1006-8139（2017）02-074-03

2017-02-08

2017-03-01

張虹飛（1977-），男，2003年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，工程師。