一、［摘要］ 本方案介紹了灌區(qū)閘門自控信息化中流量信息化方案的硬件構成、軟件架構、功能特點、優(yōu)勢等。系統(tǒng)采用威控科技RTU-2600和RTU-1600（低功耗）系列智能測控終端作為監(jiān)控系統(tǒng)硬件核心，通訊上采用有線和無線結合的方式，服務器端采用基于Microsoft SQL Server 2005數據庫和VB.Net, ASP.Net開發(fā)的基于Web Enable的流量信息系統(tǒng)，從而實現了遠程水量計量，實時監(jiān)控監(jiān)測點的運行流量，根據遠程返回的數據工作人員不到現場也可以監(jiān)測灌區(qū)分水口流量情況，并對出現的不正常情況（流量不穩(wěn)定等）及時做出相應的處理。 二、 項目背景 灌區(qū)水情數據自動監(jiān)測和運行控制是灌區(qū)用水智能化管理的基礎，亦是數字化灌區(qū)建設的重要組成部分。它對于及時準確掌握灌區(qū)水情、調度配置灌溉水量、控制閘涵啟閉、提高灌區(qū)用水管理決策水平均具有重要意義。灌區(qū)水情自動監(jiān)測的內容包括河渠及閘涵的水位、流量、含沙量，閘涵泵的運行狀態(tài)以及地下水的水位及含鹽量、土壤含水量、降雨量等。 原有灌區(qū)擁有1114個斗口和138個支口，目前的情況是多半采用人工計量的方法，信息發(fā)送不及時，讀取信息需要花費大量人力物力，勞動強度大，信息的準確性和及時性不強。原有的閘門封閉性差，造成水量損失，閘門的啟閉由人工操作來完成。灌區(qū)的通訊方面，在主干鋪設了光纜，在灌區(qū)內采用模擬的無線信號實現了固定和移動電話網。 灌區(qū)閘門自控信息化的基本需求為： 1． 在1114個斗口實現信息遠傳，傳水位信號，所依賴的通訊方式可選擇固定電話網和移動網； 2． 調度中心通過B/S服務器接收水位信號，發(fā)布信息，數據分析，實現流量監(jiān)控和水量統(tǒng)計； 3． 在138個支口實現閘門控制及信息遠傳，部分支口實現視頻監(jiān)控； 4． 對于138個支口還需要選用合理的機械設備和強電自控執(zhí)行設備； 5． 支口的通訊依賴主干的光纜； 由于預算的原因，本文描述灌區(qū)1252個分水口的流量信息化方案，同時附件給出了閘門自控信息化方案。 三、 灌區(qū)流量信息化系統(tǒng)設計 根據項目需求情況整個系統(tǒng)被分成三大部分，一部分是現場數據采集裝置，實時將現場水位等數據采集到智能監(jiān)控終端內，同時根據現場情況實現采集點現場的自動報警，防止事故的發(fā)生；第二部分是上位機監(jiān)測中心，它實現對數據的接收、存儲、顯示、報表打印輸出等信息管理工作和進行特殊情況的監(jiān)控中心預警，其Web發(fā)布功能使得用戶可以方便的通過IE訪問實時和歷史數據；最后一部分是將檢測到的水位等數據以手機短信息的方式直接發(fā)送到管理人員的移動電話上，使管理人員隨時隨地都能夠了解到現場的情況。 現場水位數據的實時采集，通過以太網、GPRS、PSTN、ADSL等方式發(fā)送到監(jiān)控中心。水位計通過模擬量接口和威控科技智能測控終端RTU-2600或者RTU-1600相連接。數據采集到智能終端后，經過數據打包，再利用以上通訊方式發(fā)送到遠端的監(jiān)控中心服務器上，監(jiān)控中心服務器裝有服務器端軟件，對接收的數據進行存儲、分析、顯示。出于對信息安全、科學管理的需要，給有數據訪問需求的部門或人員配置訪問數據的不同用戶名和權限，用戶通過IE實時查看并配置監(jiān)測到的現場數據。另一方面，現場檢測的數據通過智能終端內部的程序設定可以直接發(fā)送到相關管理人員的移動電話上，通過這種主動的方式實現隨時隨地匯報現場信息。 四、系統(tǒng)示意圖 RTU-2600或者RTU-1600采集收集到的數據直接通過以太網、GPRS、PSTN、ADSL等方式傳送到監(jiān)控中心。下圖為GPRS方式樣圖。 五、灌區(qū)流量信息化系統(tǒng)組成與結構 1．現場數據采集傳輸硬件 （1）遠程測控終端 威控科技可編程遠程測控終端將采集、控制、通訊三種功能合為一體，實現對數據的采集和傳輸，它是整個系統(tǒng)的前端核心。利用自身所具有的開關量和模擬量數據采集接口采集數據，并通過自身所配備的以太網、GPRS、PSTN、ADSL通訊接口將數據發(fā)送至遠端監(jiān)控中心。由于此智能終端提供了方便的二次開發(fā)C語言平臺，可以開發(fā)各種復雜的算法并且可與組態(tài)軟件的無縫連接。我們通過智能終端內部的編程可以將傳感器或智能儀表傳輸上來的數據進行一些處理再發(fā)送至遠端管理中心，并且實現間歇性數據傳輸，降低數據傳輸的流量資費。智能儀表可以通過RS-485接口或者模擬量接口直接和智能終端進行通訊。 （2）通訊方式的選擇 a.灌區(qū)有移動網的情況下優(yōu)先選用GPRS通訊方式。 b.灌區(qū)無移動網的情況下，選用固定電話PSTN或者ADSL通訊方式，其中PSTN方式另配威控科技DCM-100嵌入式通訊模塊，ADSL方式配ADSL Modem。 c.在主干具備光纜通訊條件，使用以太網通訊方式。 （3）現場數據顯示、操作終端使用串口通訊方式和Microsoft超級終端。 其作用為方便灌區(qū)管理人員或者工作人員在現場對設備進行一些參數的設置和調整。包括數據傳輸間隔、查詢當前水位數據等。 （4）現場箱體 （5）電源供電 a.現場具備AC220，可用開關電源供電，用RTU-2600。 b.現場無法供電，可用蓄電池供電，定期更換，更換周期為2年，用威控科技低功耗RTU-1600，休眠時功耗可到100uA。 （6）水位傳感器 傳統(tǒng)的水位采集方法是人工從安放在河渠岸邊的水尺上讀數據，后來采用了以機械或電氣傳動的模擬式自動水位計?，F在自動數傳監(jiān)測系統(tǒng)中，已廣泛應用了水位傳感器。用于河渠水位測量的傳感器有：浮子式水位傳感器、水位跟蹤式傳感器、超聲波水位傳感器、壓力式水位傳感器等。 超聲波水位計屬于非接觸式的傳感器，測量精度高，運行穩(wěn)定，但是部署比較麻煩，要求有足夠的發(fā)射角才能工作。由于現場目前只是在測量井里裝備了連通器，所以如果要使用超聲波水位計必須要擴大連通器的直徑，這給施工帶來很多不便。 由于灌區(qū)為黃河水質，含沙量大，所以采用壓力式水位傳感器，在有自由出流條件的監(jiān)測渠段，直接測出水位，再利用Q～H曲線進行查算得到流量數據，進而獲得水量統(tǒng)計。 六、灌區(qū)流量信息化系統(tǒng)功能 監(jiān)控系統(tǒng)按照功能可分為二部分：監(jiān)控中心（MCC）、本地站（LCM）。監(jiān)控中心（MCC）相對于管理站，本地站（LCM）相對于計量站。監(jiān)控中心（MCC）與本地站（LCM）之間采用混合組網方式進行數據傳輸。 1、監(jiān)控中心（MCC）的主要功能： 1） 系統(tǒng)登陸 提供登陸界面，用戶以不同身份登陸，訪問權限內的界面和數據。 2） 操作員管理 管理員可以添加、刪除、瀏覽所有用戶。 操作員管理 3） 檔案管理 管理現場的區(qū)域檔案、終端檔案、計量點檔案以及設置抄表計劃。 配置檔案 4） 全網監(jiān)視 在線監(jiān)視全網運行工況和具體參數，數據與現場保持同步，并用數字、趨勢圖、表格、棒圖等方式顯示數據。 GIS界面 數據查詢 直方圖 5） 報警 對各類故障、事故、參數超限提供報警。 6） 數據存儲 對實時數據、報警信息進行存儲，可隨時調用、檢索、查詢、打印以供分析參考。 7） 報表打印 可打印班、日、月、年生產報表、運行趨勢圖。 報表處理 2、本地站（LCM）的主要功能 LCM是指分水口測量站。LCM是自主的、功能完善的智能單元，是由智能遠程測控終端和現場顯示設備、數據采集傳感器及儀表組成，這些單元安裝在不同類型的計量站內。 LCM的功能如下： a. 現場數據采集、數據處理、數據顯示、流量累計計算。可對水位、流量等參數實現就地監(jiān)視控制。 b. 獨立完成本地調節(jié)，閉環(huán)監(jiān)控。 c. 獨立完成開環(huán)控制，聯鎖控制。 d. 配備必要的軟硬件及人機接口，可現場設定、修改參數,可以最大限度地提計量站的自控水平。 e. 設置各種報警參數、報警處理及報警確認。 f. 數據上傳監(jiān)控中心計算機并接受監(jiān)控中心計算機指令，完成控制任務。 g. 通過GSM短信息的方式向管理人員主動匯報現場實時流量，達到真正的無人職守作業(yè)。 七、關于系統(tǒng)整體可執(zhí)行性和安全性的描述 系統(tǒng)現場數據采集傳輸設備均選用達到工業(yè)級標準且適合灌區(qū)監(jiān)控安全作業(yè)規(guī)范的硬件產品，在電器外部加套密封電器箱，到達防風、防潮、防塵的作用。 上位機管理軟件采用Microsoft SQL Server 2005數據庫和VB.Net可視化編程軟件來設計、構架。 系統(tǒng)運行如采用GPRS無線數傳的方式，需要向中國移動交納GPRS信息流量費用。根據系統(tǒng)運行情況和數據傳輸的情況現列無線運行費用如下： GPRS月基本數據費 5 元，流量 20MB ；超過按 0.01 元 /KB 計收。 注：以上數據來自北京移動通訊公司，如需外地服務，漫游費請咨詢當地1860。 灌區(qū)節(jié)水改造、水情自動監(jiān)測、運行自動控制，應是傳統(tǒng)水利向現代水利轉變的重要標志，現代傳感技術、計算機技術、通信技術、網絡技術是實現這一轉變的重要手段。它對于節(jié)約用水和提高用水效率，解決水資源供需矛盾，實現水資源優(yōu)化配制和可持續(xù)利用具有革命性的意義?？梢韵嘈?，在穩(wěn)步引進和積極消化吸收西方發(fā)達國家技術和經驗的同時，一個有中國特色的、多樣化的灌區(qū)水情及運行自動監(jiān)控技術體系會很快發(fā)展起來。