XXXX灌区信息化建设项目-设计方案word精品文档72页

XXXXXXXXX灌区
总干渠监测系统设计方案
XXXX科技有限公司
2019年5月
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1综合说明 (1)
1.1信息化建设内容 (1)
1.2投资概算 (1)
1.3建设管理 .................................................................................................. 错误!未定义书签。

1.4效果评价 (3)
2建设内容 (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 (6)
2.4建设内容 (7)
2.4.1水情监测系统 (8)
2.4.2视频监视系统 (8)
2.4.3网络及通讯系统 (8)
2.4.4信息中心建设 (9)
2.4.5应用软件系统 (9)
2.4.6基础设施改造 (10)
3技术方案 (11)
3.1信息化总体结构 (11)
3.1.1数据信息流程 (11)
3.2水情监控系统 (11)
3.2.1系统体系结构 (12)
3.2.2水情信息采集系统 (12)
3.3视频监控系统设计 (16)
3.3.1建设内容 (16)
3.3.2各站建设内容及布局 (17)
3.3.3视频监控系统组成结构 (19)
3.3.4关键技术说明 (20)
3.3.5视频监控系统功能性能 (21)
3.4主要设备说明 (22)
3.4.1视频摄像机 (22)
3.4.2云台解码一体机 (22)
3.4.3超声波明渠智能水位流量计 (23)
3.4.4GPRS/CDMA模块 (24)
3.4.5视频服务器 (24)
3.5灌区通信及通讯系统 (26)
3.5.1组网方案整体说明 (26)
3.5.2设备清单 ......................................................................................... 错误!未定义书签。

3.5.3主要设备说明 ................................................................................. 错误!未定义书签。

3.6调度信息中心及分中心建设 (37)
3.6.1系统体系结构 (37)
3.6.2调度中心投影屏 (38)
3.7应用软件系统 (38)
3.7.1总体结构 (38)
3.7.2灌溉监测监控系统 (38)
3.7.3灌区数据库系统 (47)
3.7.4视频监控软件 (52)
4建设管理及运行管理 (58)
4.1建设管理部署 (58)
4.1.1实施机构和职责划分 (58)
4.1.2建设管理方式和措施 (59)
4.2施工监督措施和质量控制体系 (60)
4.3实施进度安排 (61)
4.4运行管理部署 (62)
4.4.1运行管理机制及措施 (62)
4.4.2运行管理人员安排 (62)
4.4.3管理维护经费 (63)
5效果评价 (65)
1综合说明
1.1 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：
1.2 投资概算
XXXXXXXXX灌区信息化建设项目总投资439,819元，投资概算总表如下：1.2.1投资概算
投资预算总表
* 以上造价不含土建费用
1.2.2工程量清单
机电设备及安装工程预算表
1.3 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：（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、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。

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。

2建设内容
2.1 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、科学规划原则：从信息采集点的布设到技术方案的比选，均要全面规划、认真比选。

2、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、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。

4、“拿来主义”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要充分利用成熟的软件系统。

5、安全性原则：野外设备要考虑其设备安全。

6、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
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：
2.3 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：
2.4 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
3.调度分中心及中心建设：
4.应用软件系统：
2.4.1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
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
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：
2、网络拓扑图如下：
2.4.4信息中心建设
1、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：
①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。

②根据各水位点水位，各节制闸前存水量需水量情况进行发布水闸启闭指令。

③对每一条支、斗渠开停进行监测。

④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：
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：暂不建设
灌溉调度决策系统：包括灌溉管理决策系统和办公网络两部分；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：
2.4.5.2 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
远程，近地视频监控，
2.4.6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。

3技术方案
3.1 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：
3.1.1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：
3.2 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：
3.2.1系统体系结构
3.2.2水情信息采集系统
3.2.2.1 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
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。

超声波水位-流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。

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数表形式经由按键（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：
3.2.2.3 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：
3.2.2.3.1交流供电设计
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
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
流量计是首选的流量检测仪器。

在明渠流量检测中，需要在明渠内修造一个装置，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、P—B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R．L·parshall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、水及污水处理、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，P—B 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。

具有4—20mA，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：1—5％(根据所选槽堰不同)
液位范围：0～2米，0～3米，0～5米，0～10米
探头盲区：0.2～0.5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：0～50℃，可选：-20～60℃
显示：16位LCD液晶(或蓝色背光液晶)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，(L／s，M3／s单位可设置)
八位显示累计流量值(0～3位小数自动)
16位显示全日历时钟：年月日时分秒(键切换)
输出：4～20mA(由用户选择对应瞬时流量或液位值)
0～5V(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
视频监控系统作为闸门监控系统的辅助系统，具有非常重要的意义。

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
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。