重点中型灌区节水配套改造项目工程信息化-技术标准和要求

贵州省西秀区型江河重点中型灌区节水配套改造项目IV标段技术标准和要求招标人：西秀区小型农田水利建设站（盖单位章）二〇一九年八月1概述水利信息化不仅是水利现代化的基础和关键环节，也是国民经济信息化建设的重要组成部分。

因此，水利部党组对水利信息化工作十分重视，提出“从传统水利向现代水利、可持续发展水利转变”这一新时期治水思路，要求把水利信息化作为推进和实现水利现代化的一项重要内容来抓。

安顺市西秀区型江河中型灌片水利设施建设项目信息化工程以现地水利信息技术为支撑，实现高位水池水位的自动化监测，实现对灌溉作业的指导。

前端传感器设备将监测的水位、流量信息经过遥测终端的采集和处理，通过有线或无线的网络传输方式将各种信息传输至云平台，管理人员可在任何有网络的地方对监测点进行实时监视，并在此基础上逐步改善现有管理体制，一方面节省人力物力，另一方面使原来的人工管理逐步过渡为现代化管理模式。

积极推进水利现代化建设，为贵州省基本实现现代化奠定坚实的水利支撑保障。

2设计原则遵守国家水利发展方针，满足基本实现现代化水利发展的要求。

针对自然条件、水利现状和经济支撑能力，运用先进的科学技术改造传统水利，用现代水管理制度推动水利改革，实现水资源高效利用、优化配置和科学管理。

从客户需求情况分析，制订设计原则，以指导我们的方案设计，安顺市西秀区型江河中型灌片水利设施建设项目信息化建设主要遵循以下设计原则：（1）易用性原则：易用性是指系统使用的方便程度。

由于使用者的行业知识水平、对水利物联网系统的了解程度都大不相同。

这就要求系统界面需要尽量简洁易懂，使系统使用者能够在短期内接受、了解、熟知并应用水利物联网应用系统。

（2）经济实用性原则：系统使用的经济实用性是指系统使用成本经济，并且在使用功能上能够满足实际工作要求。

在系统开发时，需要对系统进行合理规划，确保系统在满足用户的业务要求的同时，以简单、方便、快捷、经济实用为目标，面向具体的工作应用需求。

在系统使用技术上，使用成熟、经济的技术，而不是单纯考虑技术的先进性；在系统数据显示深度上，根据实际需要确定，而不是越深越好，应该注重实用性。

（3）稳定性原则：系统稳定性是指系统保持正常运行的能力。

由于系统一旦建立，将嵌入到日常农业生产活动中。

一旦系统出现不稳定的情况，将会对农业生产管理活动造成很大的影响。

因此系统配置的各类硬件设备必须安全、稳定、可靠。

系统应该采用容错性设计，使得系统局部出现问题不会影响到整个系统的使用。

（4）安全性原则：系统安全性是指保护系统内重要机密信息不泄露，防御外部恶意攻击的能力。

此系统设计时需要考虑使用多重的安全体系，对于数据的安全和保密应该进行相应的处理，提高系统对于恶意攻击的防护能力，并保证与其它应用系统或异构系统间数据传输的安全可靠和一致性，确保不会有非授权操作和意外的非正常的操作，保证系统数据的安全完整。

（5）可扩展升级原则：可扩展升级是指系统在使用过程中、随着实际的需要进行进一步功能扩展或升级的能力。

一是随着系统覆盖面的扩大，预备以后接入设备数量增加，系统在信息存储计算能力上的扩展升级；二是随着水利物联网技术要求的发展，此工程可能会承担更多的管理功能，因此在系统功能上需要进一步扩展。

数据量的增加和服务功能的扩展，都需要硬件和系统软件的升级或增加，为了保证用户的原有系统平台在系统升级过程中能够平滑过渡，就要求系统在最初设计时就考虑系统软硬件的可扩展性。

（6）先进性原则：采用先进的设计思想，选用先进的软硬件设备，保证项目整体在未来一定时期内的技术领先性。

3建设目标与内容3.1建设目标总体目标：以安顺市西秀区型江河中型灌片水利设施建设工程为依托，与灌区主体工程同步建设，同步完成。

建成以灌区云平台为核心，各监测站为基础的灌区信息化管理系统，实现对整个灌区水情、水量等各项信息采集、整合和分析，利用灌区用水的调度控制，合理配置水资源，提升灌区管理的效能，实现灌区管理“一张图”，为管理者提供方便、快捷的智能化服务，达到节约用水、高效高能的目的。

具体目标如下：1）建设灌区云平台，管理者借助云平台可实现灌区信息化管理。

2）对高位水池水位进行实时监测，对主管道输水流量进行实时监测，将监测数据发送到云平台。

3.2建设内容本次西秀区型江河中型灌片水利设施建设项目工程涉及旧州镇及刘官乡，项目涉及6个灌片，主要为旧州镇新寨村灌片、邢江村灌片、浪塘灌片及刘官乡的嘉惠灌片、龙洞灌片、金刺梨灌片。

涉及新建泵站5座、新建高位水池6座，旧州镇浪塘灌片原已建设高位水池及泵站各1座。

本次西秀区中型灌片拟定信息化建设内容如下：建设内容列表序号建设内容建设数量说明一水情监测系统1新寨村灌片高位水池水位监测1处高位水池输水主管道流量监测1处1条，管径DN90 2邢江村灌片高位水池水位监测1处高位水池输水主管道流量监测1处2条，管径DN200 3浪塘灌片高位水池水位监测1处序号建设内容建设数量说明高位水池输水主管道流量监测1处2条，管径DN160、DN90 4嘉惠灌片高位水池水位监测1处高位水池输水主管道流量监测1处2条，管径DN90、DN75 5龙洞灌片高位水池水位监测1处高位水池输水主管道流量监测1处2条，管径DNDN906金刺梨灌片高位水池水位监测2处高位水池输水主管道流量监测2处1处2条，管径DN63、DN751处1条，管径DN63二软件系统5年租用中国灌排云智慧灌区平台4技术方案4.1设计思路深入贯彻落实科学发展观，全面落实中央《关于加快水利改革发展的决定》、十八届三中全会和省委十一届四次全会精神，深化水利改革的各项措施，突出“快”与“好”二字方针，更加注重水利发展方式的转变，更加注重市场决定作用的发挥，以水资源管理、水行政管理体制改革为统领，以贵州“水利三大会战”和“小康水”行动计划为抓手，以水利设施建设工程为载体，以信息建设为支撑，更加注重水安全、水资源、水环境统筹，更加注重工程配套，更加注重工程措施和非工程措施的结合，加强基础设施建设，突出科学管理，强化依法行政，最终建设成为完美的现代水利工程“建、管、养、用”体系，不断提高现代水利的水资源保障，水生态保护和服务民生能力，率先走出一条具有贵州山区特色的水利现代化道路，为贵州省基本实现现代化奠定坚实的水利支撑保障。

4.2总体框架（1）总体架构针对项目区特点本次信息化建设实施由监测站及软件平台两部分组成，建设集远程数据采集、传输、存储应用为一体的信息化管理系统。

系统整体架构图监测站主要是水情监测。

软件系统部署在云端，租用中国灌排云平台。

（2）网络拓扑系统在网络方面采取了多种制式，远程通讯采用GPRS网络，近距离传输采取RS485、RS232等相结合，保证网络系统的稳定运行。

4.3水情监测系统1.1.1.概述目前高位水池水位的监测方式采用人工观测的方式，泵站输水流量采用估算，精确度低。

要实现水利现代化建设，必须对高位水池水位进行监测，特别是在水资源有限的情况下，高位水池水位高低直接影响到提水泵站的启停，水位为合理实时的灌溉提供数据支撑，保障了水资源的合理利用。

水情监测系统主要是采用传感器对高位水池水位、管道流量进行自动监测；通过GPRS网络将水位、流量数据发送到云平台。

管理人员通过软件平台查看监测信息，综合了解水位流量信息，及时掌握管辖区域内水情情况；为水利工程安全、防汛抗旱，水资源监控，辖区配水调度提供了及时有效的信息支撑。

4.3.1功能设计数据采集要求：按照用户设置的采样间隔和时间点定时采集；能够提供测量值出界监测和差值监测；存储接近万次的测量结果，并可按照要求随时查看历史数据；采集数据的存储具有选择性，存储需要存储的数据。

通讯要求：按照用户设置的上报间隔和时间点定时上报测量数据；当测量值出现异常及恢复正常时上报测量数据，超过报警上限后，每增长一定值，重新上报1次；当收到数据中心的召测命令时，立即按召测要求回复当前测量数据或历史数据。

功耗要求：能够保证系统设备在低功耗的情况下正常运行。

4.3.2建设内容1、旧州镇新寨村灌片高位水池安装1套水位监测；高位水池输水主管道安装1套插入式超声波流量计。

2、旧州镇邢江村灌片高位水池安装1套水位监测；高位水池2条输水主管道安装2套插入式超声波流量计。

3、旧州镇浪塘灌片高位水池2条输水主管道安装2套插入式超声波流量计。

4、刘官乡嘉惠灌片高位水池安装1套水位监测；高位水池2条输水主管道安装2套插入式超声波流量计。

5、刘官乡龙洞灌片高位水池2条输水主管道安装2套插入式超声波流量计。

6、刘官乡金刺梨灌片2处高位水池分别安装1套水位监测；高位水池3条输水主管道安装3套插入式超声波流量计。

4.3.3方案设计4.3.3.1系统结构水情系统主要由监测设备、遥测终端、供电设备、传输网络和云平台五部分组成。

监测设备：输水管道监测站采用超声波流量计、高位水池监测采用压力式水位计；遥测终端采用RTU对数据进行采集上报；供电形式采用太阳能供电；利用GPRS传输网络进行数据传输。

系统结构如下图：水情监测系统结构图4.3.3.2工作方式水位、流量采集工作点按照用户设置的采样间隔和时间点定时采集，采取定时上报，差错上报的方式，并且可以完成召测命令回复和设置命令回复的功能：1、定时上报：按照用户设置的上报间隔和时间点定时上报测量数据；2、差错上报：当测量值出现异常及恢复正常时上报测量数据。

超过报警上限后，每增长一定值，重新上报1次。

3、召测命令回复：当收到信息中心的召测命令时，立即按召测要求回复当前测量数据或历史数据。

4、设置命令回复：当收到信息中心的设置命令时，执行要求的操作：修改或读取用户配置参数、重设系统时钟或使系统复位，并将设置结果回复给数据中心。

这种工作方式功耗低，便于供电，结构简单，可靠性高，实时性强，能很好地反应水位流量变化的全过程。

4.3.3.3通信方式数据信息的传输都是通过RTU将数据传输到云平台进行存储和处理。

RTU的传输通信方式也有很多种，有有线的通信方式一般是通过网线、光缆来进行传输；无线的通信方式有自建超短波电台或使用公共网络，公共网络又包含GPRS、3G 和4G网络。

各种传输方式的优缺点如下。

有线通信：包括网线、光缆。

由于项目区监测点位分散，有线方式投资太大。

无线通信：包括超短波网络、GPRS网络、3G网络和4G网络。

超短波网络需要重新建设，需要进行链路测试，并要长期保证通信链路的畅通，确保通信链路之间没有遮挡，导致了超短波电台建设费用较高，维护不方便。

GPRS网络使用公网信号，信号范围广，覆盖面大，使用费用低，维护方便。

3G和4G网络由于带宽大，数据传输速率快，现在在大中型城市和附近乡镇都已经普及。

这两个网络在覆盖程度上还有欠缺，特别是对于一些偏远的地区基本上都没用3G或4G信号，使用范围不广，也是造成在水利上不能普及的一个重要弊端。