高唐縣水資源計量管理自動化系統建設

李春玉，劉 偉，杜金平

（高唐縣水務局，山東 高唐 252800）

近年來，高唐縣工業迅猛發展，工業需水也不斷加大，水資源供需矛盾日益突出。由于高唐縣工業用水目前全部采用地下水，且80%以上為400～600m的深層地下水，開采量不斷增加勢必會對地下水環境造成不利影響。自1998年以來，企業機井數量不斷增加，取水量逐年加大，隨著開采量的增加，地下水埋深逐年加大，單井出水量日趨減少，地下水漏斗區面積不斷加大，已形成淺層中度漏斗區和深層中度漏斗區各2處。水資源供需矛盾十分突出，管理任務繁重。目前管理方式及手段遠不適用于落實最嚴格水資源管理制度的基本要求，推廣應用自動化技術非常必要。

1 建設原則

高唐縣水資源計量管理自動化系統的推廣應用可提高全縣水資源管理現代化，提高管理及決策水平。根據項目建設的實際情確定如下基本原則：

1）水資源計量管理系統建設應基于當前先進的計算機及網絡技術和設備，充分考慮到將來業務發展和技術更新的要求，同時應符合山東省水利信息化建設規劃和信息系統工程的規范要求。

2）滿足水資源日常業務管理，在現有設施和成果的基礎上加以整合和提高，充分利用現有社會公共資源，避免重復性建設。

3）系統的規模要便于擴展，設備要便于升級換代，具有可繼承性。

4）系統具有開放性、可靠性、安全性的特點。易于推廣應用，實用性強。

2 建設內容

建設水資源管理控制中心，水資源監測配套設施，安裝水資源監控箱，圖像實時傳輸設備，水量監測設施明細，建立起企業用水水源井信息管理與決策支持系統。

對城區主要用水單位的機井安裝標準的水量采集監測設備，通過中國移動通訊公司GPR/GSM網絡通訊介質服務平臺，對水資源進行遠程監測管理，建立水資源監控中心數據采集和實時監控系統，實現網絡互聯互通、信息共享，實現水資源信息的自動采集和傳輸，為水資源的合理配置調控管理提供決策依據。確保用水總量平衡，提高用水效率，同時使用水單位能及時足額繳納水資源費、及時掌控地下水，實現水資源管理與監控自動化和一體化。

監控中心主要組成為：水資源控制中心、通訊介質、水資源測控設備、水量計量設備。其中，水資源監控中心主要由服務器、工作站、UPS電源、打印機、網絡數據專線、防火墻、操作系統軟件、數據系統軟件及水資源遠程管理系統軟件組成。通訊介質采用中國移動通訊公司GPR/GSM網絡。水資源測控設備為水資源測控箱。水量計量設備采用各類流量計（要求帶遠程傳接口對城區機井安裝水量監測設備）。

2.1 計量設備

水流量是水務管理系統的重要參數，正確計量水流量是水務系統生產管理和能源考核的必備手段，在提高生產效率，保障生產可持續發展和杜絕能源浪費等方面發揮著無可替代的作用。

超聲波流量計的特點是可以在線安裝，不用停水，但長期使用精度會有偏差。超聲波流量計要求被測量液體必須是清水，不允許有氣泡或者雜質，管道不允許有強烈的機械震動。超聲波流量計有外部供電和電池供電兩種類型。

2.2 水資源測控設備

水資源測控設備是水資源遠程管理系統，安裝在遙測站的核心設備。

1）工作原理。流量計安裝在水泵出水口，信號線接到測控設備上；測控設備相當于一個智能開關安裝在水泵啟動柜的進線上。水資源測控箱可通過監控中心采集流量計測量水流量數據，實施監測地下水動態數據，為決策提供數據。

2）設備配置。根據用水單位的現場情況和水資源監控中心的系統要求，水資源測控設備可以有不同種類配置。根據安裝位置分，有室內型、室外型。室內型機箱不做特殊處理，一般掛在墻上。室外型機箱需要做防塵、防雨、防曬處理。根據電源分，有普通供電型和帶備用電源型。根據外圍設備分，有流量儀表安裝在機箱內部，為內置型；流量儀表安裝在機箱外部，為外置型。水資源測控設備的配置如表1示。

表1 水資源測控設備配置表

2.3 圖像實時傳輸設備

1）工作原理。圖像實時傳輸設備安裝在設備正斜上方，實施監控設備運轉。

2）設備配置。根據用水單位的現場情況配置監控探頭，圖像傳輸系統。

3 水資源測控設備的特點

1）兼容性強。可采集任何一家公司生產的脈沖水表、4～20mA模擬量輸出水表和帶串口的流量計直接測量的用水量，0動控制水資源的使用。該設備可以采集現場水泵的開關時間及狀態，根據水泵運行時間和水泵流量計算出用水量，自動控制水資源的使用。

2）維護方便。該設備內部為模塊化結構，主要有水資源控制模塊、0即3通信模塊、電源模塊、供電線路控制模塊（接觸器）、計量模塊（可以安裝在箱外），如其中一個模塊發生故障，方便拆卸更換。作為核心的水資源控制模塊具備遠程維護和軟件升級的功能。當自備井前端現場需要更換增加計量、測量設備，或擴展設備功能時，維護人員可以遠程更改設置該模塊的參數，必要時可以遠程升級程序；提高了維護效率，降低了維護成本。

3）可靠性高。設備為工業級設計，采用工業級的核心通信模塊，采用隔離和專業抗干擾設計技術，可以安裝使用在現場環境比較復雜的地方。

4）擴展性強。該設備具備強大的擴展功能，如，該設備可以接水質、溫度、壓力、電流、電壓變送器，可以掛接各種智能串口儀表；必要時可以并入用水單位的“水源井遠程測控系統”，實現水資源監控中心與用水單位設備共享以及部分信息共享，避免設備重復投資。

建設水資源實時監控及決策支持系統是實現水資源科學調度的基礎，該技術的目標是建立全縣企業用水自備水源井信息管理與決策支持系統，通過對工業用水井安裝自動觀測計量系統的推廣應用，對企業用水全面監控和調度，更有效地實現對城區地下水供水系統科學調度和管理，使整個工業水資源信息管理實現自動化，為水資源優化調度提供決策支持，以取得最佳的經濟、社會和環境效益。