XX灌区信息化建设项目设计方案.docx
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1、XX灌区信息化建设项目设计方案XXXXXXXXX 灌区总干渠监测系统设计方案XXXX科技有限公司2010年5月编写:XXXX校对:审查:批准:文档修订历史版本编号变化状态简要说明(变更内容与变更范围)日期变更人的发生;二是通过信息技术的应用,能及时发现工程的特殊现象,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 供根据。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,这关于提高灌 区工程社会环境效益将起到积极的
2、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,对生态环境与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,关于提高灌区工程社会环境效益有着积极 的影响。要实
3、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晰的情况下才能确定 其最优方案。显而易见,要实现优化的水管理目标,灌区管理人员务必要及时掌 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,为促进管理人员与
4、管理水平的全面提高制 造了条件。由于信息系统是人类的现代科学技术,包含通信技术、传感技术、网 络技术、操纵技术、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表达。假如没有相应业务技术素养的管 理人员,就难以习惯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 员的素养将会得到全面的提高。在管理人员素养提高的情况下,灌区管理水平也 会相应地提高。不难懂得,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
5、建成应用,对区内环境的影响是 有利无弊。这是由于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与生态环境造 成破坏。因此说,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、生态环境与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,应遵循下列建设原则,为保障灌区信息化建设思路与 目标提供根据与指导。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
6、案要具有一定先进性,但要经济有用,同时性 价比好、运行保护费用低。3、高效可靠的原则:由于灌区自动化设备使用环境通常都在野外,环境温 度高,风吹雨淋环境恶劣,因此要求设备要运行可靠。4、“拿来主义”的原则:借鉴使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” 系统与水利部开发的灌区数据库系统。在此基础上进行完善进展,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
7、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:办公辅助灌溉监控人_ A灌溉经营灌溉决策人区公 灌办情测统水监系区务开统 灌水公系门控统 闸监系区费收统灌水计系区化度策统灌优调决系信息应用 U管理中心分中心计算机网络灌区 综合数据库信息采集平台系统信息管理灌区通讯网络监测站灌溉站酉己水站管理所信息传输信息采集系统渠道流量渠道闸位渠道水位 闸门监控系统视频监控系统水费信息灌溉业务数据信息采集2.3 数据信息流程灌区信息化系统包含水情信息、水费信息、调度信息、视频语音信息与其它 与灌区业务有关的信息,这些信息是
8、各级管理部门进行决策所必需的基本信息。信息源的分布包含灌区调度中心、分中心、配水点等业务有关单位。这些信 息的收集、传输与处理应用是灌区信息化系统要解决的要紧技术问题,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:灌溉监测监控终翼设备闸控设备水情信息 调度命令水情监测系统闸门 控制 系统泵站监控系统灌区综合数据库灌溉决策管理灌区办公系统测控数据调度平台监控设备水费信息测量仪器灌区水费计收系统灌区水务公开系统灌溉经营管理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要紧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
9、信息化系统的要紧建设内容为下面的几大部 分:1 .水情监测系统.克制闸视频监控系统2 .调度分中心及中心建设:3 .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有关信息的传送与接收,是信息化建设的
10、基础。灌区通信网络要承载的内容包含: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有关的信息。1、建设内容XXXX灌区要紧建设谭策屯克制闸、崔许克制闸、宫家克制闸、牛角店克 制闸到各闸房管理站光纤通讯网络。宫家克制闸至牛角店克制闸无线微波网络, 各信息点及通讯方式如下表:名称桩号帆一、中心及分中心(1)灌区管理局信息中心视频隹(2)渠首水情测点水位差(3)谭策屯管理分中心视频感(4)崔许管理分中心视频应(5)王保管理所视频必(6)宫家管理分中心视频隹(7)牛角店管理分中心视频隹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
11、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,要紧对所辖分站进行全面管理,要求达到下列几个 目的: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。根据各水位点水位,各克制闸前存水量需水量情况进行公布水闸启闭指 令。对每一条支、斗渠开停进行监测。对各分站的各项指标进行汇总分析,包含分配水量、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,给领导决策提供根据。2.4.5 应用软件系统应用软件包含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
12、体逻辑关系如下图:韩董庄灌区信息化应用软件系统调度决策部分办公自动化应用系统灌区管理决策系统 一经营管理部分灌区水务公开系统灌区水费计收系统 一-采集监测监控部分灌区监控软件系统灌区监测软件系统灌区综合数据库灌溉采集监测监控系统:包含水情监测、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:包含灌溉管理决策系统与办公网络两部分;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,使用计算机进行大量信息的快 速处理与辅助决策完成灌区的供水、配水与灌溉决策。2.4.5.1 灌
13、区综合数据库系统灌区综合数据库是灌区信息化的基础与重要支撑,数据是应用的基础,为了 掌握灌区水雨墙情信息、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,根据“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:灌区综合数据库行政信息资源机构人员信息用水系统信息水情信息工程设施信息基础特征信息2.4.5.2 灌溉监测监控系统灌溉监测监控系统包含数据采集平台、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
14、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。2.453视频监控软件远程,近地视频监控,基础设施改造土建工程涉及信息采集部分的测站与测点的配套设施、网络通信的配套设 施、视频监控的配套设施与泵站监控的配套设施等。涉及水情监测系统的要紧为 现场安装设备的量水支架、线杆与线缆铺设。网络通信系统要紧为光纤的线杆采 购运输、埋设、线缆布设等;微波工程要紧为天线塔杆、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:办公辅助灌溉监控灌溉经营入_灌区办公自动化系统情测统水监系门控统闸监系TTU管
15、理中心分中心监测站渠道流量渠道闸位渠道水位频测统视监系区务开统灌水公系区费收统灌水计系计算机网络信息采集平台系统灌区通讯网络灌溉站配水站闸门监控系统视频监控系统区化度策统灌优调决系灌区综合数据库管理所灌溉业务管理系统水费信息灌溉业务数据信息应用信息管理信息传输信息采集V0. 1C XXXX初稿*变化状态:c创建,A增加,M修改,D删除目录1 综合说明1.1 信息化建设内容1.2 投资概算1投资概算1122工程量清单11.3效果评价52 建设内容82.1 信息化建设原则82.2 信息化总体结构82.3 数据信息流程92.4 建设内容10J水情监测系统11242视频监视系统11243网络及通讯系统
16、112.4 .4信息中心建设12245应用软件系统72246基础设施改造143 技术方案153.1 信息化总体结构15数据信息流程163.2 水情监控系统16系统体系结构17322水情信息采集系统173.3 视频监控系统设计23建设内容233.3.1 各站建设内容及布局24数据信息流程灌区信息化系统包含水情信息、水费信息、调度信息、视频语音信息与其它 与灌区业务有关的信息,这些信息是各级管理部门进行决策所必需的基本信息。信息源的分布包含灌区调度中心、分中心、配水点等业务有关单位。这些信 息的收集、传输与处理应用是灌区信息化系统要解决的要紧技术问题,根据信息 源及其特性对信息进行分类并分析各自的
17、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:灌溉监测监控/情测统出船系.站控统 泵监系测量仪器监控设备水情信息 调度命令灌溉决策管理灌区水费计收系统灌区水务公开系统灌溉经营管理3.2水情监控系统本次要紧建设灌区管辖的4个重要水闸的运行情况监测。内容如下表:序号安装点水位测点通讯方式1渠首1个水位计CDMA无线传输2崔许管理站2个水位计公网接入3王保管理站2个水位计公网接入4宫家管理站(将原有2处水位 采集点接入系统)公网接入5牛角店管理站1个水位计公网接入6合计6处水位监控系统体系结构水情信息采集系统3.221技术实现方式根据灌区的现场情况,渠道中泥沙含量很大,因此我们选用超
18、声波式明渠智 能水位流量计。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,如测距仪与物位测量仪等都能够通过超声波来实现。利用超 声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时操纵,同时在测量精度 方面能达到工业有用的要求。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者水位-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,受渠道的坡降比与表面糙度影响。在渠 道内安装量水堰槽,产生节流作用,使明渠内的
19、流量与水位有固定的对应关系。 这种对应关系要紧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,假如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,探头接收反射波称之回波。探 头下边的校正棒也产生反射被探头接收称之校正波。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,
20、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(或者 通过上位机软件)输入主操纵器。仪器的主操纵器由测出的水位,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:主控制器r 侬射、接收超声波)丁报警输出I _ I(水位李量表)IRS-485(扩充功能)电台调制解调器GSM/GPRS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: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:32231交流供电设计有市电供应的测站使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
21、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。3.224关键技术说明在许多非满水、大流量(或者小流量)、自然流淌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者夹带一些杂质, 使用通常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,明渠流量检测特别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,使流体遵循某种流淌原理, 形成均匀稳固的亚临界流。这种装置能够是堰(如溥壁堰、矩形堰、全宽堰、梯 形堰、三角堰等)、槽(巴歇尔槽、文丘
22、里槽、PB槽等)或者使用流速面积法、 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,应用较广的还是堰与槽。堰式流量计尽管结构简单,但会产生流淌阻力, 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。因此,1922年 美国的R. Lparshall对最初的文丘里槽进行了深入研究与很大的改进,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,但流淌缺失只 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
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