垛莊水庫灌區管網供水自動化監控系統

岳秀芬，劉寧，楊嬌麗

（章丘市水務局，山東章丘 250200）

垛莊水庫灌區管網供水自動化監控系統

岳秀芬，劉寧，楊嬌麗

（章丘市水務局，山東章丘 250200）

垛莊水庫灌區已實現多級管網供水，因庫水位、用水量實時變化，管道壓力變化大，人工控制管理不及時，極易出現管道和閘閥破壞。建設水庫供水管網自動化監控系統，可全面實時監測來水、取水、用水信息，提高工作效率，降低管理成本，保證管網安全運行。

高山水庫；供水；監控系統

垛莊水庫位于章丘市南部山區，是一座典型的高山水庫，始建于1966年，2010年底完成除險加固工程建設。現狀總庫容1 421萬m3，興利庫容1 094萬m3。垛莊水庫水域寬廣，水質優良，水質符合生活飲用地表水標準，是章丘市唯一的地表飲用水源地。除險加固后水庫供水保障能力得到進一步提高，年可供水量900萬m3以上，聯合上游的百丈崖水庫、龍王嶺水庫，可供水量達1 200萬m3。

1 供水工程情況

垛莊水庫2002年建成管道輸水灌區，由水庫放水洞出口，實行5級管網重力流輸水，供水落差200 m，覆蓋垛莊、文祖、埠村3個鎮的3333.33 hm2耕地,田間實現自壓噴灌、微灌和管灌，同時供給沿線22個村3萬人飲水。2003年又實施了調水保泉工程，將垛莊水庫水引入明水城區，向濟南植物園、明水城區景觀河道、大學園區、繡源河提供生態景觀用水，同時向明水開發區部分企業提供地表水源替代地下水，為實現水資源的優化配置、保泉發揮了重要作用。整個供水管網包括各類主管道6條44.8 km，沿線支管分水口72處，供水口180個，各類建筑物140余座。供水主管道由水庫放水洞至明水城區的雙山大街南端，管徑由1.0m逐步降為0.4 m，因水位落差大，在南明(距水庫放水洞6.3 km處)、長青(距南明10.4 km)兩處設有減壓站，安裝有大口徑減壓閥。

2 供水管網自動化監控系統需求分析

垛莊水庫供水工程是高山水庫全程管網輸水的典范工程，運行多年來在灌溉、飲水、生態供水方面發揮了重要作用。然而，隨著信息技術的不斷發展，垛莊水庫供水管網現有的人工管理操作模式已不能及時收集各測水點的準確數據，管理人員勞動強度高、效率低，水量調配不夠及時，造成水量損失較大，水資源浪費現象嚴重；同時，由于水庫水位和用水量變化大，出現多次管道爆裂、閘閥破壞等問題，嚴重困擾著管理者的工作效率和工程的安全有效運行。因此，加快管網信息化建設，加強管網及行業管理能力，提高管理水平，已成為當務之急。為此，建設水庫供水管網自動化監控系統十分必要，可實現水資源的合理配置和供水系統的優化調度，實現適時、適量地計劃用水、提高供水利用效率和節約用水，大大提高水庫供水管網信息采集和傳輸的時效性，保障管網各部位安全運行。

3 系統總體設計目標及關鍵建設內容

系統采用當前領先的設備、網絡、數據庫技術，從而保證系統技術先進性。在具體產品的選擇上，盡量選擇先進的技術方案，提高系統的生存周期。系統建設遵循靈活性原則，可以按照不同的需求進行相關方案調整。

3.1 設計目標

1）建成較為完善的供水管網遠程監控網絡，實現水資源信息的互聯互通和數據采集控制的標準化管理。

2）建成基本滿足取水計量監控應用需求的公共平臺和信息平臺。搭建一個具有較強開放性和可擴展性的統一平臺，實現各業務應用系統的數據交換、資源共享和集中管理。

3）建設功能比較完備的業務應用系統，全面推進測水、量水等監控業務應用系統建設，逐步實現各業務子系統的協同應用。

4）具備較強的水資源信息化保障能力。理順管理體制和運行機制，建立信息安全保障體系、運行維護體系、技術標準體系和專業人才隊伍，提高全市水資源管理能力和服務水平。

5）精心設計的人性化用戶界面，操作方便、舒適；多站點Web登錄、連接，數據高度共享。

3.2 主要技術路線

通過對項目建設內容的分析，同時考慮系統的技術先進性和可擴展性，采用層次化進行方案設計，即將整個系統分為設備層、數據傳輸層、信息層。各層之間既緊密聯系又相互獨立，最終實現整個系統的高內聚、低耦合特性，從而保證整個系統的靈活性和可擴展性。

1）設備層。設備層以監測現場的流量傳感器、壓力傳感器、攝像機、電源系統、防雷系統為主，主要實現現場數據的自動采集和遠程控制功能。

2）數據傳輸層。數據傳輸層依然以硬件設備為主，包括信號調理器、信號接收發射裝置等。該層的主要功能是將信號轉換為特定的格式，以有線或無線方式進行遠程數據傳輸。

3）信息層。信息層由硬件和軟件兩部分組成，硬件主要包括中心站點，數據服務器、視頻服務器、網絡服務器等，軟件主要包括信息采集終端軟件、數據分析處理軟件、數據庫管理軟件、網絡瀏覽分發處理軟件。

3.3 項目主要內容

1）供水管網自動化監控信息平臺建設。在章丘市水務管理服務中心，新建1處垛莊水庫供水管網自動化監控信息平臺，現場監控終端與信息平臺通過GPRS通信實現數據傳輸。該平臺可實現各業務應用系統的數據交換、資源共享和集中管理，實現計量信息的互聯互通和數據采集控制的標準化管理，大幅提高水資源的管理能力。信息平臺建設從系統工程的角度出發，充分考慮系統建設后的長期可維護性、可擴充性和可升級性等要求，建設一個綜合運用多學科、多種現代信息處理技術，具有先進水平和較高技術含量的平臺。

2）現場監控系統。建設2處智能一體化監測及減壓系統。在供水管網的南明、長青兩處減壓管理站，各新建1處智能一體化監控系統及減壓系統，實現2個減壓管理站的流量、壓力、視頻監測，改造原管道減壓系統。

視頻監控采用流媒體控制技術，提供實時媒體流的轉發服務，并能提供媒體流的存儲、歷史媒體信息的檢索和點播功能。同時在2個減壓站建立自動減壓系統，控制閥門的固定出口壓力，使閥門的出口壓力不受進口壓力以及流量的變化影響，能夠獲得精確、穩定的出口壓力。

3）流量監控終端建設。在主干管的主要分水口和重要用水戶，進行現場流量監控終端建設，安裝插入式電磁水表或法蘭式電磁水表、脈沖型遠程水表，以直徑大小分類采用不同形式終端設備。

4 結語

垛莊水庫供水管網自動化監控系統的實施，實現了用水量實時監測與科學管理的目標，保證了測水、量水的精度，有效減少因水量計算誤差大而引起的糾紛；有效提升用水單位的節水意識，提高供水利用效率，減輕管理負擔，每年可節省大量的人員、車輛及燃油等開支；及時調整管道承壓力，保證管道和閘閥運行安全；大大提高供水管網的科學管理和調度能力，有效降低管理單位人員勞動強度。同時，借助已建成的自動化管理設施，完善供水管網自動化系統建設，將垛莊水庫供水管網建設成為供水管網自動化管理典范工程，實現生態、節水、科技三位一體的現代化水利管網的建設目標。

（責任編輯 張玉燕）

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1009-6159（2014）-11-0048-02

岳秀芬（1977—），女，助理工程師