非農取水在線監測建設應用

蘆韻琦

（安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學研究院 蚌埠 230000）

1 概況

安徽省滁州市來安縣非農業取水在線監測建設較早，后期經過國控、市控進行了部分補充建設。從整體看，來安縣現有非農業取水監測站12 處，其中有9處非農業取水在線監測站是2010年縣級建設。由于來安縣非農業取水在線監測站建設較早，監測站現場硬件設備大部分已經損壞，軟件技術陳舊，現已經無法滿足來安縣取水實時計量要求。為了加強來安縣的水資源管理及滿足安徽省對來安縣的水資源考核要求，來安縣水利局啟動了本次項目。

2 安裝方案

本次項目建設對象主要是管道型取水流量自動監測站。現場取水計量終端設備主要由RTU 終端控制器、DTU 通信設備（GPRS/GSM 模塊）、電源模塊、蓄電池以及電源避雷器等組成。具體實現水量及相關設備信息的現場采集，其中監測數據采集部分用于非農取水監測站點的流量等監測數據采集；RTU用于采集、存儲和處理計量設備數據，DTU 通信設備用于將RTU 采集的數據通過GPRS 無線傳輸網絡（公網專線）發送至安徽省水資源取用水監測平臺。直流電源、蓄電池、以及電源避雷器等提供系統供電保障，機箱提供全電源和數據實時傳輸部分的整體防護，如圖1 所示。

圖1 管道型數據采集監測站圖

監測站主要采集數據包含如下：

（1）實時取用水信息（流量計的瞬時、累計流量）。

（2）現場設備供電情況（是否斷電、采集蓄電池電壓等）。

（3）設備接觸器通斷狀態情況。

（4）出現異常情況，設備報警信息。

（5）網絡情況，網絡異常信息上傳。

（6）現場設備箱門開啟、關閉信息。

根據水資源監控所涉及取水口的特點，對于取水口管徑大200mm 的取水口，采用插入式或外敷式超聲波流量計，對于管徑小于200mm 的取水口，宜采用管道型超聲波流量計或電磁流量計。取用水監控體系的信息采集站點分布于市、縣廣大區域，信息傳輸通道依據站點本身特點和周邊通訊條件、前期其他水利信息化系統建設狀況，以及傳輸流量的大小進行合理選擇。由于取用水工程的監測點集中在主要供水水源地、規模以上取水口等，傳輸的信息流量都比較小，因此優先選擇公共移動通信方式。目前可以使用的公共移動通信主要有GPRS、CDMA和GSM-SMS、CDMA-SMS，有關這些通信方式的使用規定和要求應符合SL427-2008 標準。自動監測站應該具有備份信道，所配置的DTU 應具有通信主備信道的自動切換。中心站和自動監測站的數據交換是通過VPN 虛擬網絡，運營商通過通信模塊中設置的VPN 找到其設定的VPN 內部的IP 地址將數據轉發，中心站的通信是通過網絡接收和發送，以保證中心站對眾多的自動監測站的數據通信。中心站招測每個監測站的次數不超過三次。對通信規約中設置指令的密鑰和密碼的算法及數據需要約定，算法一旦定下就不可以變化，今后可以改變密鑰和密碼。

3 安裝流程

3．1 安裝之前

（1）所有安裝的設備都應該是經檢驗滿足設計要求的合格產品；（2）監測站設備安裝環境應滿足《監測設備技術要求》，不符合時應該采取相應措施滿足要求；（3）電纜應有20%的電氣冗余，線數也宜有適當的冗余，滿足設計要求；（4）接入終端的傳感器，其傳輸距離應該在改傳感器信號輸出的有效距離之內，留有的冗余應滿足設計要求；（5）監測站通信設備天線安放的室內或室外位置，應根據采用通信方式的技術要求安裝，通信信道正常。

3．2 安裝調試之中

（1）應按照設計要求施工，按照設備使用說明書要求安裝調試，施工質量要符合以下要求：①零部件應齊全、清潔、完好；②接線端，接插件及連接部位應光潔、無銹蝕；③支架及接地應牢固，無銹蝕和損傷；④監測站設備和線纜都應有明顯的標識；⑤不同回路、不同電壓等級和交流電與直流電的電線，不應穿在同一護管內，管內不可有接頭，接線處應用接線盒；⑥電纜轉彎處的最小允許彎曲半徑不小于10 倍的電纜外徑；電纜出入電纜溝、豎井、建筑物、柜（盤）、臺等通道口處應做密封處理；⑦自動監測站的傳感器與終端通信及終端與中心站通信的數據傳輸規約應該符合SL427-2008 規定。

（2）設備的調試工作在設備的安裝中或結束后進行，調試工作應該按照使用說明書和相關標準的要求安裝和調試：①安裝調試工作一般有單個設備的安裝調試，傳感器設備與數據采集終端之間的調試，數據采集終端與通信設備之間的調試，監測站與中心站之間的調試；②安裝者安裝調試中應對設備的安裝和調試做詳細的記錄，記錄內容有監測站位置坐標，安裝的設備清單、廠家和型號、監測站主要的參數配置情況、監測站場景照片等。

（3）防護監測站的防護應滿足設計要求，安裝時要檢查一下防護內容是否完整，應在安裝調試時保證落實：

①電源防雷監測站采用交流電供電時，在電源線上應加電源防雷器和隔離變壓器。電源防雷器應可靠接地。

②信號防雷為保證傳感器信號電纜不受雷電影響，所有傳感器至監測終端的信號電纜一律采用穿管，利用法拉第屏蔽效應將傳感器數據電纜受雷電的影響降低到最小。此外在傳感器信號接入端加信號避雷器，信號避雷器應可靠接地。接地電阻應不大于5Ω。

③天線防雷超短波天線在室外高處，天線應在避雷針的保護角內，同時天線電纜應配備同軸避雷器加以保護。避雷針和同軸避雷器應可靠接地。接地電阻應小于10Ω。

④安全保護措施：監測站的設計、安裝應注意防破壞。應地制宜，加強設備設施的安全保護措施；機箱要做好密封，端口采用密封插件，要設置防止非法進入功能，當檢測到有非法進入時，可發出警告。

3．3 安裝調試完成后

安裝調試完成應對照設計要求和設備使用說明書對安裝和調試結果進行檢查：（1）電纜敷設應無絞擰、鎧裝壓扁、護管斷裂和表面嚴重劃傷等缺陷；（2）電纜進入屏柜、終端機等時應預留滿足使用要求的長度，電纜接線、電纜頭成端應符合規范要求，首末端應設標示；（3）電纜絕緣阻值不低于0.5MΩ；（4）所有現場標識和設計圖紙上應完全對應；（5）所有安裝調試結果應該符合設計要求和相關標準的要求；（6）調試的結果應該符合設計指標，如果有問題應查出問題并排除。

4 結語

非農取水在線監測建設項目與傳統的水利工程項目有一定的區別，目前缺少完整的規范技術手冊指導，需要在不斷實踐中探尋、總結經驗，為水利現代化建設添磚加瓦