灌区信息化建设项目-设计方案

1、1 / 150 文档可自由编辑 XXXXXXXXX 灌区 总干渠监测系统 设计方案 XXXXXXXX 科技有限公司科技有限公司 20102010 年年 5 5 月月 编编写写： X XX XX XX X 2 / 150 文档可自由编辑 校校对对： 审审查查： 批批准准： 文档修订历史文档修订历史 版本编号 变化状 态 简要说明 （变更内容和变更范 围） 日期变更人 V0.1C XXXX 初稿 *变化状态：C创建，A增加，M修改，D删除 目 录 1 1综合说明综合说明.1 1 3 / 150 文档可自由编辑 1.1 信息化建设内容.1 1.2 投资概算.1 1.2.1.投资概算 1 1.2.2.

2、工程量清单 1 1.3 效果评价.3 2 2建设内容建设内容.6 6 2.1 信息化建设原则.6 2.2 信息化总体结构.6 2.3 数据信息流程.7 2.4 建设内容.8 2.4.1.水情监测系统 9 2.4.2.视频监视系统 9 2.4.3.网络及通讯系统 9 2.4.4.信息中心建设 10 2.4.5.应用软件系统 10 4 / 150 文档可自由编辑 2.4.6.基础设施改造 12 3 3技术方案技术方案.1313 3.1 信息化总体结构.13 3.1.1.数据信息流程 14 3.2 水情监控系统.14 3.2.1.系统体系结构 15 3.2.2.水情信息采集系统 15 3.3 视频监

3、控系统设计.21 3.3.1.建设内容 21 3.3.2.各站建设内容及布局 22 3.3.3.视频监控系统组成结构 26 3.3.4.关键技术说明 27 3.3.5.视频监控系统功能性能 28 5 / 150 文档可自由编辑 3.4 主要设备说明.29 3.4.1.视频摄像机 29 3.4.2.云台解码一体机 30 3.4.3.超声波明渠智能水位流量计 31 3.4.4 .GPRS/CDMA 模块 31 3.4.5.视频服务器 32 3.5 灌区通信及通讯系统.34 3.5.1.组网方案整体说明 34 3.5.2.网络安全设计 35 3.5.3.可靠性设计 37 3.5.4.设备说明 39

4、3.6 调度信息中心.45 3.6.1.系统体系结构 6 / 150 文档可自由编辑 45 3.6.2.调度中心投影屏 46 3.7 应用软件系统.47 3.7.1.总体结构 47 3.7.2.灌溉监测监控系统 47 3.7.3.灌区数据库系统 56 3.7.4.视频监控软件 61 4 4建设管理及运行管理建设管理及运行管理.6969 4.1 建设管理部署.69 4.1.1.实施机构和职责划分 69 4.1.2.建设管理方式和措施 70 4.2 施工监督措施和质量控制体系.71 4.3 实施进度安排.72 4.4 运行管理部署.73 4.4.1.运行管理机制及措施 7 / 150 文档可自由编

5、辑 73 4.4.2.运行管理人员安排 74 4.4.3.管理维护经费 74 5 5效果评价效果评价.7777 1 / 150 文档可自由编辑 1综合说明综合说明 1.1信息化建设内容信息化建设内容 根据需求分析，我们确定出本次信息化系统的主要建设内容为下 面的五大部分： 1.水情监测系统 2.节制闸视频监控系统 3.调度分中心及中心建设： 4.应用软件系统： 1 / 150 文档可自由编辑 1.2投资概算投资概算 XXXXXXXXX 灌区信息化建设项目总投资 439,819439,819 元，投资概算总 表如下： 1.2.1投资概算投资概算 投资预算总表投资预算总表 序号序号工程或费用名称工

6、程或费用名称费用费用 I I 直接费用直接费用 4072440724 0 0 一灌区监测监控系统 27550 0 二计算机网络 55740 四灌区建设软件 76000 IIII 独立费用独立费用 3257932579 一安装调试费（5%） 20362 二运杂费（2%） 8145 三培训费（1%） 4072 IIIIII 工程总投资合计工程总投资合计 一总投资合计 4398143981 9 9 2 / 150 文档可自由编辑 * 以上造价不含土建 费用 1.2.2工程量清单工程量清单 机电设备及安装工机电设备及安装工 程预算表程预算表 序号序号 名名 称称 规格型规格型 号号 单位单位数量数量

7、单价单价 ( (元元) ) 合价合价 ( (元元) ) 合计合计 ( (元元) ) 第第 二二 部部 分分 机机 电电 设设 备备 及及 安安 装装 工工 程程 4072440724 0 0 一一灌灌27550 27550 3 / 150 文档可自由编辑 区区 监监 测测 监监 控控 系系 统统 0 0 (一) 渠 道 水 位 监 测 10666 0 1 超 声 波 明 渠 水 位 计 阳光世 纪 YG- WI 台 65800 3480 0 2 测 XXXX 台 56800 3400 4 / 150 文档可自由编辑 报 终 端 机 WT-MRT0 3 串 口 服 务 器 NP312 台 418

8、00 7200 4 CDM A 通 讯 模 块 宏电 H7110 只 14800 4800 5 天 线 及 馈 线 套1300 300 6 同 轴 WT- SPD1 只 5680 3400 5 / 150 文档可自由编辑 避 雷 器 7 蓄 电 池 赛特 32AH 只 51200 6000 8 信 号 防 雷 器 WT-SPD 只 6580 3480 9 电 源 控 制 器 12V3A 只 6680 4080 10 设 备 箱 只4500 2000 11 防 盗 网 套6300 1800 6 / 150 文档可自由编辑 12 线 缆 及 辅 材 套6800 4800 (二) 视 频 监 控 系

9、 统 16884 0 1 彩 色 枪 机 XX 华 泰 SONY 机芯 台 42800 1120 0 2 变 焦 镜 头 台41800 7200 3 解 码 器 HT-PTZ 台 41200 4800 7 / 150 文档可自由编辑 4 室 外 重 型 云 台 双臂型台 42300 9200 5 室 外 支 架 定制套 4400 1600 6 22 倍 变 焦 摄 像 机 SONY 机芯 台 82600 2080 0 7 红 外 球 一 体 套82800 2240 0 8 / 150 文档可自由编辑 机 8 摄 像 机 电 源 24V AC 只 8300 2400 9 视 频 服 务 器 海康

10、 DS40 02CH 台 55800 2900 0 10 视 频 服 务 器 海康 DS40 04CH 台 16800 6800 11 控 制 线 4*0.5 米 30006 1800 0 9 视 频 线 75-5 套 30006 1800 0 9 / 150 文档可自由编辑 10 安 装 辅 材 套14800 1120 0 11 投 射 灯 飞利浦 400W 8780 6240 二二 计计 算算 机机 网网 络络 5574055740 1 网 络 配 线 箱 300mm 台 4500 2000 2 节 点 路 由 器 H3C BR304 台 51800 9000 10 / 150 文档可自由

11、编辑 3 中 心 路 由 器 H3C MSC20 台 19800 9800 4 交 换 机 H3C 1224 台 12640 2640 5 稳 压 器 1000W 台 5800 4000 6 电 源 防 雷 器 ASP AM3 只 51500 7500 7 服 务 器 浪潮 NP370 台 1 1500 0 1500 0 9 网 络 机 北京 1.8 米 标准 套 13800 3800 11 / 150 文档可自由编辑 柜 11 安 装 辅 材 超五类批 12000 2000 三三 灌灌 区区 建建 设设 软软 件件 76007600 0 0 1 灌 区 基 础 数 据 库 XXXX 套 1

12、2000 0 2000 0 2 灌 溉 水 情 XXXX 套 1 4800 0 4800 0 12 / 150 文档可自由编辑 监 测 系 统 3 灌 区 视 频 监 控 软 件 XXXX 套 18000 8000 1.3效果评价效果评价 由于灌区工程的修建及运行，对灌区内自然环境、生态环境及社 会环境产生了深远的影响，在给灌区内带来众多正面环境效益的同时， 也带来了某些方面的负面环境影响，克服环境方面的负面影响，是灌 区建设和管理的重要任务。提高灌区工程标准、完善灌区配套、提高 管理手段的结果，都将有利于克服灌区工程现行的负面环境影响。建 设灌区信息化系统的目的在于提高管理手段，是克服灌区现

13、行环境问 题的主要措施之一。显而易见，灌区信息化建设项目实施后，对克服 灌区工程现行负面环境影响将产生积极的效果，体现在以下几个方面： 13 / 150 文档可自由编辑 （1）灌区信息化系统的建成应用，由于能及时掌握水情、雨情状 况，为灌区工程的正常运行提供了第一手资料。众所周知，水位的陡 涨陡落、超标准的冒险运行都将对渠堤工程造成负面影响，尤其是渠 堤不允许有溢水现象发生，一旦出现渠（库）水溢堤（坝）的现象， 将会导致溃堤（坝）事故，造成的后果是不堪设想的。在信息技术不 发达的年代，调度人员、水管理人员控制灌区工程的正常运行比较困 难，给管理工作带来极大的不便。本灌区在多年的运行中，虽然没有

14、 发生过大的安全事故，但渠水超过警戒水位值、危及渠堤安全运行的 非常情况也多次出现过。不仅调度人员、水管理人员的思想压力大， 而且灌区工程安全运行的保证率低。应用信息系统以后，由于能实时 掌握灌区各控制断面的水位变化状况以及各测站的降雨过程，为调度 人员的安全调度提供了依据，有利于灌区工程的防汛保安，能有效地 防止因运行不当而导致溃堤（坝）等影响区内自然环境、生态环境及 社会安定的恶性事件发生。 （2）灌区信息化系统的建立应用，能实时掌握灌区工程的运行状 况，为确保灌区工程效益的发挥创造了条件。可从三个方面进行分析： 一是通过信息化技术的应用，能及时掌握工程的病变状况，为制定并 实施维修、治理

15、方案提供依据。提前预防、治理的结果，可以避免或 减少因工程隐患而导致渠道停水抢修现象的发生；二是通过信息技术 的应用，能及时发现工程的异常现象，从而采取切实措施防止灌区工 程突发性事件的发生；三是通过信息技术的应用，能较好地收集灌区 14 / 150 文档可自由编辑 重要建筑物的运行数据，掌握其运行状况，为制定建筑物的维修养护 计划提供依据。这三个方面的共同结果，均能提高灌区工程正常运行 的保证率，减少灌区工程停水抢修的机率。无疑，有利于确保灌区工 程效益的发挥，这对于提高灌区工程社会环境效益将起到积极的作用。 （3）灌区信息化系统的建立应用，对及时掌握农作物的需水状况、 适时适量地满足其灌溉

16、要求提供了条件。自流灌区部分农田潜育化及 次生潜育化现象的加剧，造成这一现象的原因除了渠堤渗漏、田间入 渗所致以外，与盲目、超量灌溉的结果是分不开的。信息化技术应用 后，选择有代表性的农田作为典型灌溉区，对农作物的需水要求进行 实时的信息采集，灌区水管理人员根据农作物的需水要求进行适时适 量的灌溉，能够避免盲目地、超量灌溉的现象，有利于降低地下水位、 减轻农田土壤潜育化及次生潜育化现象，对生态环境和社会环境都将 产生有利的影响。 （4）灌区信息化系统的建立应用，对于提高灌区工程社会环境效 益有着积极的影响。要实现灌区水资源优化配置、优化调度、优化利 用的水管理目标，需要应用系统工程学理论。而系

17、统工程技术也只有 在情况非常清楚的情况下才能确定其最优方案。显而易见，要实现优 化的水管理目标，灌区管理人员必须要及时掌握灌区水资源状况、工 程运行状况、气象状况、农作物需水状况、各用户对水资源的需求状 况等基本资料。这在人工管理手段的条件下是无法做到的，只有应用 现代信息技术才能满足这一管理条件。水资源优化配置、优化调度、 15 / 150 文档可自由编辑 优化利用的结果，不仅提高灌区工程的社会效益，而且提高水管单位 的内部经济效益。可见，灌区信息化系统的应用，对区内社会环境的 正面影响是很可观的。 （5）灌区信息化系统的建立应用，为促进管理人员和管理水平的 全面提高创造了条件。由于信息系统

18、是人类的现代科学技术，包括通 信技术、传感技术、网络技术、控制技术、软件技术等多学科技术。 信息技术在灌区水管理工作中的应用，是信息技术与水管理技术有机 结合的体现。如果没有相应业务技术素质的管理人员，就难以适应现 代灌区管理的要求，这就为灌区水管理人员钻研业务技术增加了压力。 随着灌区改革的深入，竞争机制的引进，新技术的应用，水管理人员 的素质将会得到全面的提高。在管理人员素质提高的情况下，灌区管 理水平也会相应地提高。不难理解，在灌区管理水平提高以后，对灌 区社会环境、自然环境、生态环境都将产生有利的影响。 从上面的分析可知，XXXX 灌区信息化系统的建成应用，对区内 环境的影响是有利无弊

19、。这是因为建设灌区信息化系统的目的，是应 用现代科学技术，有针对性地提高灌区管理手段，这本来就是一项对 区内环境产生正面影响的活动。同时，在灌区信息化系统的建设过程 中，无须对区内地表植被等自然环境和生态环境造成破坏。所以说， 灌区信息化系统的建立应用，对区内环境影响是有利无弊，将给灌区 的自然环境、生态环境和社会环境带来理想的正面影响。 16 / 150 文档可自由编辑 2建设内容建设内容 2.1信息化建设原则信息化建设原则 进行灌区信息化建设，应遵循以下建设原则，为保障灌区信息化 建设思路和目标提供依据和指导。 1 1、科学规划原则、科学规划原则：从信息采集点的布设到技术方案的比选，均 要

20、全面规划、认真比选。 2 2、先进性经济性的原则、先进性经济性的原则：方案要具有一定先进性，但要经济实 用，并且性价比好、运行维护费用低。 3 3、高效可靠的原则：、高效可靠的原则：由于灌区自动化设备使用环境一般都在野 外，环境温度高，风吹雨淋环境恶劣，所以要求设备要运行可靠。，风吹雨淋环境恶劣，所以要求设备要运行可靠。 4 4、 “拿来主义拿来主义”的原则：的原则：借鉴采用已经鉴定的比较成熟系统软件， 比如夹马口的水费计收系统与水务公开查询系统， “灌区实时灌溉预 报及灌溉水动态管理”系统以及水利部开发的灌区数据库系统。在此 基础上进行完善发展，避免低水平重复开发，另外办公自动化及网络 系统

21、要充分利用成熟的软件系统。 5 5、安全性原则、安全性原则：野外设备要考虑其设备安全。 6 6、全面规划分步实施的原则、全面规划分步实施的原则。灌区信息化是一个动态过程，要 按照总体建设思路，根据年度投资计划，结合灌区实际，分步实施。 2.2信息化总体结构信息化总体结构 XXXX 灌区信息化建设总体结构分为信息采集、信息传输、信息管 17 / 150 文档可自由编辑 理、信息应用四大部分，总体结构如下图： 计计算算机机网网络络 灌灌区区通通讯讯网网络络 信信息息采采集集系系统统 渠道流量 灌溉业务数据 信信息息采采集集 信信息息传传输输 信信息息管管理理 信信息息应应用用 灌灌区区 综综合合数

22、数据据库库 灌灌溉溉业业务务管管理理系系统统 视视频频 监监测测 系系统统 灌灌区区 水水务务 公公开开 系系统统 灌灌区区 水水费费 计计收收 系系统统 灌灌区区 优优化化 调调度度 决决策策 系系统统 信信息息采采集集平平台台系系统统 渠道闸位 监测站灌溉站配水站管理所 管理中心 分中心 闸闸门门监监控控系系统统 视视频频监监控控系系统统 水费信息 闸闸门门 监监控控 系系统统 水水情情 监监测测 系系统统 灌灌区区 办办公公 自自动动化化 系系统统 灌溉决策灌溉经营 灌溉监控办公辅助 渠道水位 2.3数据信息流程数据信息流程 灌区信息化系统包括水情信息、水费信息、调度信息、视频语音 信息

23、和其它与灌区业务相关的信息，这些信息是各级管理部门进行决 策所必需的基本信息。 信息源的分布包括灌区调度中心、分中心、配水点等业务相关单 18 / 150 文档可自由编辑 位。这些信息的收集、传输和处理应用是灌区信息化系统要解决的主 要技术问题，根据信息源及其特性对信息进行分类并分析各自的流程， 对系统设计有着重要的指导意义。信息流程框图如下图所示： 水情信息 调度命令 灌灌 溉溉 决决 策策 管管 理理 灌灌 溉溉 经经 营营 管管 理理 灌灌溉溉监监测测监监控控 终端设备 闸控设备 灌区综合数据库 测量仪器 测控数据 调度平台 监控设备 用水决策 模型库 灌区水费计收系统灌区水务公开系统

24、灌区调度决策管理系统 水情 监测 系统 泵站 监控 系统 闸门 控制 系统 用水信息 水费信息 灌灌区区 办办公公系系统统 2.4建设内容建设内容 根据需求分析，我们确定出本次信息化系统的主要建设内容为下 面的五大部分： 根据需求分析，我们确定出本次信息化系统的主要建设内容为下 面的几大部分： 1.水情监测系统 2.节制闸视频监控系统 19 / 150 文档可自由编辑 3.调度分中心及中心建设： 4.应用软件系统： 20 / 150 文档可自由编辑 2.4.1水情监测系统水情监测系统 建设完成渠首，崔许管理所，王保管理站，牛角店管理站共计 6 处水情观测系统，数据通过数据线传至各管理所水情测报

25、终端机， 通过公网将数据上传至管理局中心。 2.4.2视频监视系统视频监视系统 建设完成牛角店管理站，王保管理站，崔许管理站，谭策屯管理 站四处渠道视频监控点及管理局，宫家管理所，牛角店管理所，王 保管理所，崔许管理所，谭策屯管理所六处所站安防视频监控系统。 2.4.3网络及通讯系统网络及通讯系统 灌区通信网络负责对灌区所有业务相关信息的传送与接收，是 信息化建设的基础。灌区通信网络要承载的内容包括：水情信息、 水费信息、视频信息、调度信息、日常办公信息等所有灌区业务相 关的信息。 1、建设内容 XXXX 灌区主要建设谭策屯节制闸、崔许节制闸、宫家节制闸、 牛角店节制闸到各闸房管理站光纤通讯网

26、络。宫家节制闸至牛角店 节制闸无线微波网络，各信息点及通讯方式如下表： 名名 称称 桩桩 号号 测控内容测控内容通讯方式通讯方式 21 / 150 文档可自由编辑 一、中心及分中心一、中心及分中心 (1)灌区管理局信息中心 视频监控即水 情 公网接入 (2)渠首水情测点水位数据CDMA 至管理局 (3)谭策屯管理分中心 视频监控即水 情 公网接入 (4)崔许管理分中心 视频监控即水 情 公网接入 (5)王保管理所 视频监控即水 情 公网接入 (6)宫家管理分中心 视频监控即水 情 公网接入 (7)牛角店管理分中心 视频监控即水 情 公网接入 2、网络拓扑图如下： 微微波波扩扩频频网网络络INT

27、ERNET 管管理理局局中中心心 传输数据内容 计算机网络 水情 ， 闸门数据信 息， 视频数据 谭策屯管理 水情闸位视频 数据网络水情闸位视频 数据网络 水情闸位视频 数据网络水情 闸位视频 数据网络 崔许管理 分中心 崔许管理 分中心 22 / 150 文档可自由编辑 2.4.4信息中心建设信息中心建设 1 1、建设内容建设内容 本次建设完成 XXXX 灌区管理局信息中心 调度信息中心设在 XXX 临邑县 XXXX 引黄灌区管理局：是灌区灌 溉运行管理中心，设立一个液晶显示屏，主要对所辖分站进行全面 管理，要求达到以下几个目的： 根据各管理站需水量及总需水量进行全面调度及水量分配。 根据各

28、水位点水位，各节制闸前存水量需水量情况进行发布 水闸启闭指令。 对每一条支、斗渠开停进行监测。 对各分站的各项指标进行汇总分析，包括分配水量、实配水 量、利用率、灌溉面积、逐日配水情况进行汇总、打印、分析，给 领导决策提供依据。 2.4.5应用软件系统应用软件系统 应用软件包括灌溉采集监测监控系统、灌溉经营管理系统、灌 溉调度决策系统三大部分。各部分均建立在灌区综合数据库的基础 上，达到信息共享、协同处理。总体逻辑关系如下图： 23 / 150 文档可自由编辑 灌灌 区区 监监 测测 软软 件件 系系 统统 灌灌 区区 监监 控控 软软 件件 系系 统统 灌灌 区区 水水 费费 计计 收收 系

29、系 统统 灌灌 区区 水水 务务 公公 开开 系系 统统 灌灌 区区 管管 理理 决决 策策 系系 统统 办办 公公 自自 动动 化化 应应 用用 系系 统统 采集监测监控部分经营管理部分调度决策部分 灌灌 区区 综综 合合 数数 据据 库库 韩韩董董庄庄灌灌区区信信息息化化应应用用软软件件系系统统 灌溉采集监测监控系统：灌溉采集监测监控系统：包括水情监测、闸门监控等子系统。可 实现对灌区渠道水位、流量等的实时监测，及对闸门的监测；为灌 溉调度提供及时的现场数据与快速的执行手段。 灌溉经营管理系统：灌溉经营管理系统：暂不建设 灌溉调度决策系统：灌溉调度决策系统：包括灌溉管理决策系统和办公网络两

30、部分； 灌溉管理决策系统在实时灌溉预报及动态配水计划的基础上，采用 计算机进行大量信息的快速处理和辅助决策完成灌区的供水、配水 和灌溉决策。 2.4.5.1灌区综合数据库系统灌区综合数据库系统 灌区综合数据库是灌区信息化的基础和重要支撑，数据是应用 的基础，为了掌握灌区水雨墒情信息、水费计收信息、工程运行信 息等满足灌区水量调度、防汛抗旱的需要，依据“统一规划、统一 标准、统一设计、统一管理、数据共享”的原则，参照全国大型 24 / 150 文档可自由编辑 灌区基础数据库建设指南 ，开发出适合本灌区应用、功能强大的数 据库管理系统，为灌区信息化管理提供可靠的基础。 数据库结构如下：数据库结构如

31、下： 灌区综合数据库 基础特征信息 工程设施信息 水情信息 用水系统信息 机构人员信息 行政信息资源 2.4.5.2灌溉监测监控系统灌溉监测监控系统 灌溉监测监控系统包括数据采集平台、水情监测、闸门监测等 子系统。可实现对灌区渠道水位、流量等的实时监测，及对闸门的 远程监控；为灌溉调度提供及时的现场数据与快速的执行手段。 2.4.5.3视频监控软件视频监控软件 远程，近地视频监控， 2.4.6基础设施改造基础设施改造 土建工程涉及信息采集部分的测站和测点的配套设施、网络通 信的配套设施、视频监控的配套设施和泵站监控的配套设施等。涉 及水情监测系统的主要为现场安装设备的量水支架、线杆以及线缆 2

32、5 / 150 文档可自由编辑 铺设。网络通信系统主要为光纤的线杆采购运输、埋设、线缆布设 等；微波工程主要为天线塔杆、安装支架及线缆埋设等。 26 / 150 文档可自由编辑 3技术方案技术方案 3.1信息化总体结构信息化总体结构 XXXX 灌区信息化建设总体结构分为信息采集、信息传输、信息 管理、信息应用四大部分，总体结构如下图： 计计算算机机网网络络 灌灌区区通通讯讯网网络络 信信息息采采集集系系统统 渠道流量 灌溉业务数据 信信息息采采集集 信信息息传传输输 信信息息管管理理 信信息息应应用用 灌灌区区 综综合合数数据据库库 灌灌溉溉业业务务管管理理系系统统 视视频频 监监测测 系系统

33、统 灌灌区区 水水务务 公公开开 系系统统 灌灌区区 水水费费 计计收收 系系统统 灌灌区区 优优化化 调调度度 决决策策 系系统统 信信息息采采集集平平台台系系统统 渠道闸位 监测站灌溉站配水站管理所 管理中心 分中心 闸闸门门监监控控系系统统 视视频频监监控控系系统统 水费信息 闸闸门门 监监控控 系系统统 水水情情 监监测测 系系统统 灌灌区区 办办公公 自自动动化化 系系统统 灌溉决策灌溉经营 灌溉监控办公辅助 渠道水位 27 / 150 文档可自由编辑 3.1.1数据信息流程数据信息流程 灌区信息化系统包括水情信息、水费信息、调度信息、视频语 音信息和其它与灌区业务相关的信息，这些信

34、息是各级管理部门进 行决策所必需的基本信息。 信息源的分布包括灌区调度中心、分中心、配水点等业务相关 单位。这些信息的收集、传输和处理应用是灌区信息化系统要解决 的主要技术问题，根据信息源及其特性对信息进行分类并分析各自 的流程，对系统设计有着重要的指导意义。信息流程框图如下图所 示： 水情信息 调度命令 灌灌 溉溉 决决 策策 管管 理理 灌灌 溉溉 经经 营营 管管 理理 灌灌溉溉监监测测监监控控 终端设备 闸控设备 灌区综合数据库 测量仪器 测控数据 调度平台 监控设备 用水决策 模型库 灌区水费计收系统灌区水务公开系统 灌区调度决策管理系统 水情 监测 系统 泵站 监控 系统 闸门 控

35、制 系统 用水信息 水费信息 灌灌区区 办办公公系系统统 28 / 150 文档可自由编辑 3.2水情监控系统水情监控系统 本次主要建设灌区管辖的 4 个重要水闸的运行情况监测。内容 如下表： 序号序号安装点安装点水位测点水位测点通讯方式通讯方式 1 渠首1 个水位计CDMA 无线传输 2 崔许管理站2 个水位计公网接入 3 王保管理站2 个水位计公网接入 4 宫家管理站 （将原有 2 处水 位采集点接入系 统） 公网接入 5 牛角店管理站1 个水位计公网接入 6 合计6 处水位监控 29 / 150 文档可自由编辑 3.2.1系统体系结构系统体系结构 渠首谭策屯管理站崔许管理站王保管理站 宫

36、家管理站 牛角店管理站 李家岸灌区 管理局 CDMA 公网接入 公网接入公网接入 公网接入公网接入 3.2.2水情信息采集系统水情信息采集系统 3.2.2.1技术实现方式技术实现方式 根据灌区的现场情况，渠道中泥沙含量很大，所以我们选用超 声波式明渠智能水位流量计。 3.2.2.2流量原理流量原理 超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远， 因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以 通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简 单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要 求。 微波通讯 30 / 150 文档可自由编辑 超声波水位-流

37、量计直接测量的物理量是液位。用于明渠测流量 时，在明渠上安装量水堰槽。量水堰槽把明渠内流量的大小转成液 位的高低。仪表测量量水堰槽内的水位，再按相应量水堰槽的计算 公式或水位-流量关系反算出流量。普通明渠内流量与水位之间的对 应关系，受渠道的坡降比和表面糙度影响。在渠道内安装量水堰槽， 产生节流作用，使明渠内的流量与水位有固定的对应关系。这种对 应关系主要取决于量水堰槽的构造尺寸，渠道的影响减至最小。本 仪器可适用的量水设施有：巴歇尔槽、无喉道量水槽、梯形量水堰、 三角量水堰，矩形渠道量水堰等，如果没有量水设施可通过水位-流 量关系计算。 超声波感器固定安装在被测量液面上方。探头向水面发射脉冲

38、 超声波。声波通过空气到达液面，声波被液面反射成为反射波，探 头接收反射波称为回波。探头下边的校正棒也产生反射被探头接收 称为校正波。仪表根据发射波与回波、发射波与校正波之间的时差， 求出探头到液面的距离 E。在与探头到水位零液位的距离 L 减 E，即 求出液位高度 H。如下图所示。 回声测距 发射波 ，回波 t 发射波 回波 延时 波幅 探头 探头底部 发射波 回波 液面 电缆 主 控制器 电源 E L H 测量液位原理 水位零点 仪器的的探头安装在量水堰槽水位观测点位置上，测量流经量 水堰槽的水位。在仪器安装时，把相应量水堰槽的水位流量关系以 31 / 150 文档可自由编辑 数表形式经由

39、按键（或通过上位机软件）输入主控制器。仪器的主 控制器由测出的水位，用查表法求出对应的流量值。数表中两相邻 数值之间的数，用线性插值法求出。如下图： 主 控制器 探头 电源 发射、接收超声波 液位 水位-流量表 流量 显示、存储 累计 RS - 485 电台 调制解调器 GSM/GPRS 参数设置 报警 输出 量水堰 水流 （扩充功能） 3.2.2.3有电测站结构有电测站结构 有市电供应的测站将探头安装在水泥板上，主机安装在管理房 内，如下图： 32 / 150 文档可自由编辑 线缆地埋 渠道截面 地网 供电 系统 市电 管理房 线缆 横臂 电杆 超声波探头 3.2.2.3.1交流供电设计交流

40、供电设计 有市电供应的测站采用智能电源管理器加蓄电池进行供电。在 有电的情况下，智能电源管理器自动使用市电供电，并对蓄电池进 行充电；停电时自动切换到电池供电，不影响设备工作。 3.2.2.4关键技术说明关键技术说明 在许多非满水、大流量(或小流量)、自然流动的自由水面状态下 测量流体的测量，谓之明渠流量检测。由于流体往往会有一定的腐 蚀性或夹带些杂质，使用一般的管道流量计检测流量是很困难的。 在工业企业排水、医院废水、农业灌溉用水、城市地下水道排水等 领域中，明渠流量检测尤其是超声波非接触式明渠流量计是首选的 33 / 150 文档可自由编辑 流量检测仪器。 在明渠流量检测中，需要在明渠内修

41、造一个装置，使流体遵循某 种流动原理，形成均匀稳定的亚临界流。这种装置可以是堰(如溥壁 堰、矩形堰、全宽堰、梯形堰、三角堰等)、槽(巴歇尔槽、文丘里 槽、PB 槽等)或采用流速面积法、均速公式法、曲线法、潜水电 磁法等方法的设施。但投资较省，施工简单，效果较好，应用较广 的还是堰和槽。堰式流量计虽然结构简单，但会产生流动阻力，抬 高上游水位，并在上游侧的固态物易于沉淀，造成很大误差。于是， 1922 年美国的 RLparshall 对最初的文丘里槽进行了深入研究 和很大的改进，研究出了巴歇尔槽，这种水槽比堰的结构尺寸要求 精确，造价比堰高，但流动损失只有堰的四分之一，在各领域得到 了广泛应用并

42、形成了标准化，水槽材料也从金属，合成材料变为更 廉价的混凝土。 超声波明渠流量计与相应的槽堰配用，利用超声波在空气中的传 播规律来测量液位高度，并通过运算系统，自动计算出瞬时流量和 累计流量并存储。本仪器采用国际先进技术，与流体不接触即可完 成流量检测，具有完善的液位测量功能、控制功能、数据传输功能 和人机交流功能。本仪器是集超声波收发传感器、伺服电路、温度 补偿传感器和补偿电路单元、积算主机、显示器、控制信号输出及 串行数据或模拟量输出单元为一体的流量测量仪器。具有少维护、 非接触、高可靠、长寿命、使用方便、操作简单、测量准确等特点， 因此广泛应用于环保部门监测企事业单位的污水排放、水及污水

43、处 34 / 150 文档可自由编辑 理、工厂废水排放流量监测、水利工程流量监测等工业及市政中的 进水明渠流量和出水明渠流量测量，是明渠流量测量的理想仪器。 产品特点 具有完全自主的知识产权和高技术创新 可置入多种不同算法，适合于各种堰槽的明渠流量测量 (例如： 根据用户要求可选购薄壁堰，矩形堰，全宽堰，梯形 堰，三角堰， 巴歇尔槽，文丘里槽，PB 槽)。 具有宽范围的温度补偿和独创的 ERD 干扰智能识别系统， 使测 量稳定精度高。 6 组流量工况数据全部送 485 串口输出，PC 直接接收，十进制显示， 方便用户阅录。 独创的“液流修正系统” ，使流量系数根据槽堰尺寸和液位自动 运算并进行

44、适时补偿。 采用动态多项式算法，依据当前液流状态 K 系参数，适时确定参 数及厶 Q 和 Qs，使之从小流量到中、大流量工况中，所记录的瞬时 流量都能保证在一个动态精准带上运行。 停电时刻的时间、年月日时分秒、流量数据，采用铁 电双备份存储，10 年不掉。 独创的“计量槽阻塞识别告警系统”可侦测液体渣质阻塞计量槽 喉部而导致误计量。 精准的年月日时分秒全日历时钟设置，显示和配合时间轴的备忘 与挡案资讯记录。 35 / 150 文档可自由编辑 具有 420mA，RS485，开关量等多种信号输出功能，可根 据用 户要求切换设置。 采用智能测高、数码标定，使用户安装标定简单快捷只需 50 秒 即可完

45、成。 采用超声波非接触测量，无运动部件、流道内无元件，传感器无阻 塞故障隐患。 技术参数 流道形式：根据用户要求订货时在推荐堰槽中任选 流量范围：10 升秒10000 升秒任选 流量精度：15(根据所选槽堰不同) 液位范围：02 米，03 米，05 米，010 米 探头盲区：0.20.5 米(根据所选量程，槽堰而不同) 液位误差；2.Omm(at 25静态洁净液面相对误差) 水位分辨力：1.Omm 人机交换：三位防水轻触键(菜单，背光，停电，查时钟 ) 供电电源：DCl2V，DC24V，AC220V(据机型不同) 工作温度：050，可选：-2060 显示：16 位 LCD 液晶(或蓝色背光液晶

46、)屏显示 分体式可选择 LED 显示: 四位显示液位高度(分辨率 m，cm 可设置) 四位显示瞬时流量，(Ls，M3s 单位可设置) 八位显示累计流量值(03 位小数自动) 36 / 150 文档可自由编辑 16 位显示全日历时钟：年月日时分秒(键切换) 输出：420mA(由用户选择对应瞬时流量或液位值) 05V(由用户选择对应瞬时流量或液位值 RS485(时间，温度，液位，瞬时流量，累计流量) 四、接线定义 明渠流量计表与传感器接线定义 输出信号接线定义一 输出信号接线定义二 3.3视频监控系统设计视频监控系统设计 视频监控系统作为闸门监控系统的辅助系统，具有非常重要的 37 / 150 文

47、档可自由编辑 意义。它能将被监控现场的实时图像和数据等信息准确、清晰、快 速地传送到控制室，控制室通过视频监控系统，能够实时、直接地 了解和掌握各个被监控现场的当前实际情况，监控中心值班人员能 够直接根据被监控现场发生的情况做出相应的反应和处理，更加实 时有效地管理闸站。现场图像通过视频信号线接入视频服务器，变 为数字信号上网，提供远程查询服务。 3.3.1建设内容建设内容 总体要求是建设水位检测系统，视频监视系统，视频会议系统 序号序号安装点安装点视频监视点视频监视点通讯方式通讯方式 1 管理局2 处院落监视点公网接入 2 谭策屯管理站 1 个河道监视点， 1 个院落监视点， 公网接入 3

48、崔许管理站 1 个河道监视点， 1 个院落监视点， 公网接入 4 王保管理站 1 个河道监视点， 公网接入 5 宫家管理站 1 个院落监视点， 1 渠道监视点。 公网接入 6 牛角店管理站1 个河道监视点，公网接入 38 / 150 文档可自由编辑 2 个院落监视点， 7 合计12 处视频监控 3.3.2各站建设内容及布局各站建设内容及布局 1.1.牛角店管理所：牛角店管理所： 布局图如下：布局图如下： 视频监控点 视频监 控点 视频监控点 视频监控点 信息中 心室 水情监 测点 水位计通 讯线缆 视频线缆，云 台控制线缆 闸对面安装摄像机一台，配射灯及重型云台，满足夜间观察冰 情的使用要求。

49、 院内安装监控摄像机 2 台，实现夜间安防功能。 2.2.宫家管理所：宫家管理所： 39 / 150 文档可自由编辑 布局图如下：布局图如下： 视频监控点 视频监控点 视频监控点 信息中 心室 视频线缆，云 台控制线缆 总干渠 闸门上游 50 米处安装监控摄像机 1 台，配射灯及重型云台，实 现夜间安防功能。 院内安装监控摄像机 1 台，实现夜间安防功能。 3 3，王保闸管理所，王保闸管理所 布局图如下：布局图如下： 40 / 150 文档可自由编辑 视频监控点 水情监测点 水情监测点 公 路 桥 闸对面安装低照度摄像机一台，配射灯及重型云台，满足夜间 观察冰情的使用要求。 4.4.崔许站：崔

50、许站： 视频监控点 水情监测点 水情监测点 测 桥 视频监控点 41 / 150 文档可自由编辑 闸对面安装低照度摄像机一台，配射灯及重型云台，满足夜间 观察冰情的使用要求。 院内安装监控摄像机 1 台，办公室安装摄像机一台，满足电话 会议使用要求。 4.4.谭屯站：谭屯站： 10000mm 6897mm 2069mm 6897mm 视频监控点 2069mm 公路 灌区宣传板 谭屯站水位数据需读取渠首黄委系统水位计数据，通讯距离大约 6000 米，在渠首与谭屯站之间架设数传电台一对，水位数据由渠首 黄委闸管所经数传电台传输至谭屯站管理局等部门进行存储管理。 临河的屋山墙上安装低照度摄像机一台使

51、用红外灯一体机，实 42 / 150 文档可自由编辑 现夜间安防功能。 院内安装监控摄像机 1 台，使用红外灯一体机，实现夜间安防 功能。 3.3.3视频监控系统组成结构视频监控系统组成结构 监控系统由前端子系统、传输子系统、控制子系统、显示子系 统四个子系统组成，系统结构框图如下： 高速球型 摄像机 视频监控服务器 客户端 视频工作站Internet 客户端 防雷器 摄像机 防雷器 防火墙视频监控主机 高速球型 摄像机 摄像机 防雷器 高速球型 摄像机 摄像机 防雷器 高速球型 摄像机 摄像机 防雷器 专用视频线缆 前端子系统 传输子系统 控制子系统 显示子系统 1.1. 前端子系统前端子系统 包括摄像机、镜头、防护罩、高亮射灯、音频头、支架。每个 43 / 150 文档可自由编辑 区域安装不同数量的高分辨率彩色摄像机，能清晰监视每个区域的 场景，为