农业供水管理系统在桃山水库工程中的应用

董俊营，李艳丽

(1.宾县水务局，黑龙江宾县150400;2.肇源县河道管理处，黑龙江肇源166500)

1 工程概况

桃山水库担负着城市供水和农业供水。水库农业供水包括桃山水库下游1市3县，共有6处取水口直接从河道中取水，分属于长兴灌区、中鲜灌区、大鲜灌区、倭肯灌区、公心集灌区和安兴灌区，从水库处至最远的安兴灌区渠首的直线距离为72.5 km。

2 系统建设原则

桃山水库农业供水管理系统本着选择结构简单、性能先进、可靠性高、防雷省电、便于维护的系统设备原则，选用定型产品，以缩短建设周期并确保设备质量，同时保证系统关键设备有足够备份。

在系统制式和组网方式上，力求简单，适合工程管理要求，做到先进实用;做好防雷措施及其它管理保护措施，减少故障发生;各站设备采用太阳能浮充供电方式，中心站配置有安全可靠的交流电源;充分考虑工程现状和特点，合理安排管理站和遥测站的关系，力求无人值守和就近管理相结合;充分利用现有工程和通信系统资源，发挥原有资源效益，降低系统造价;系统建设各项指标符合SL61－2003《水文自动测报系统规范》要求。

3 监测项目及工作体制选择

3.1 监测项目

桃山水库农业供水管理系统设计有1个中心站，6个观测站，18个测控项目。

1)中心站:桃山水库管理处监控中心。

2)测控项目:6个闸位计、6个水位计、6个流量计，总计18个测控项目。各遥测站将数据传输至中心站，详见表1。

3.2 系统工作体制

遥测站对中心站采用自报/应答体制。

4 系统主要技术指标

1)系统测控参数:水位、流量、闸位。

2)系统精度:①水位:10 m量程时，≤±0.2%FS;②闸位:10 m量程时，≤±0.2%FS;③流量:≤±5%。

表1 桃山水库农业供水管管理系统观测项目一览表

3)遥测站、中继站、中心站等单站设备平均无故障工作时间应>6 300 h。

4)系统畅通率>95%。

5)系统数据通信误码率<10－5。

5 通信信道的选择

桃山水库农业供水管理系统组网方案采用GPRS通信。中心站与遥则站之间通过GPRS短信实现自报/应答式工作方式。

根据目前辖区内可利用的通信资源和现有的实现情况:有线程控电话未到达各灌区遥测站。灌区遥测站与中心站之间直线距离最大达到72.5 km组建超短波网络需设中继站，从而导致设备费、土建费增加。同时中心站和各个遥测站所在地均处在移动通信的覆盖区，考虑充分利用现有资源和当今通信及网络技术的发展趋势，同时考虑到建成后便于运行管理，保证本系统信息流畅、有效和实用，节省投资，确保系统的可靠性，在本次建设中，采用无线移动通信(GPRS和GMS短信)作为农业供水系统通信的主要信道。优点是:避免了自建专用网的维护、管理工作;出现问题时由邮电系统维护，还避免了无线通信的同频干扰问题，传输质量高;设备简单，不要专门配备电源;设备投资低于其它地面无线信道。所以，本组网方案是可行的，也是可靠的。现农业供水系统主要为水资源调度及水费收缴服务，信息采样频率很低，采用GPRS信道最具有经济实用性。

6 系统构成及设备配置

6.1 系统构成

桃山水库农业供水管理系统由遥测站和中心站两部分组成。

遥测站是现场数据采集、存储和上传的基本单元，主要由闸位计、水位计、流量计、数据采集单元和GPRS无线数据传输终端及电源等部件构成。

中心站是系统核心，设置在水库管理处(监测中心)是由工作站、GPRS无线数据传输终端、UPS、控制中心局域网、公共服务器等设备及相关软件组成。遥测站同中心站之间通过GPRS短信服务实现信息传送，共同组成一个性能优越、经济性好、运行灵活、扩展方便的远程数据监测网络。

6.2 设备配置

1)传感器及其设备要求:①需有断电记忆功能，软件硬件方面要有较强的抗干扰能力，工作稳定可靠，可长期连续运行;②输出功能;③工作方式:连续工作，自动监测项目有:闸位计——监测闸门开度;水位计——测量渠道内水位;流量计——累计渠道内水流流量。

2)数据采集单元:数据采集单元是整个数据自动采集系统的关键设备，负责整个遥测站的数据的采集、存储、处理、上传、接收中心站指令等工作。该装置采用完全模块化结构，多CPU并行运行;整个单元由数据采集智能模块、通信模块、电源模块和防雷模块等组成，采集智能模块均独立运行，互不干扰。该设备必须能够兼容多种信号的数据采集和处理能力。

3)GPRS无线数据传输终端设备需能够提供高速、永远在线、透明数据传输服务和虚拟专用数据通信网络服务。可进行点对点数据传输、中心点对多数据传输等服务。

4)监控主机选用进口 PIV2.4G工控机 1台，内存256MG/硬盘40GB，配有10/100M以太网卡、UPS不间断电源等。监控主机设在水库管理处(监测中心)。

5)遥测站电源采用交流电源220V±10%，每个遥测站配有蓄电池及配套充电设备一套，保证自动化设备待机功耗。

6)避雷设施:每处遥测站接地电阻≤4 Ω。系统构成见图1。

图1 系统构成图

7 系统功能要求

7.1 遥测站功能

1)遥测站工作在微工耗值守状态，遥测站按设定的采样周期时间采集流量、水位、闸位等数据。当流量、水位等数据变化超出设定区间或闸门闸位发生变化时立即向中心站发送最新信息。

2)遥测站按设定时间采集电池电压、交流电源电压数据，向中心站发送电源状态等信息。

3)遥测站在接到中心站命令后发送本站存储信息。

4)系统运行人员在现场人工观测其他数据，用人工置数的方式将观测数据、观测时间、数据类型等参数发回中心站，存入工作站数据库。

5)遥测站具有数据存储功能，每5 min存储一次监测值，能存储1 a的监测信息量。

7.2 中心站功能

中心站是农业供水管理系统的监控核心，中心站的功能是由硬件设备和软件系统共同配合实现的，需具备以下基本功能:

1)数据接收、处理

实时接收遥测站发来的数据包，自动检查数据帧格式，并进行合理性判断，分类自动存储。

2)实时监测

值班表监视:在屏幕上以表格的形式显示各站最近一次来报信息和各站的特征值。

立即图监视:以图形的形式将采集的信息直观的表现出来。

流域图监视:实时显示各站遥测信息的分布情况，告警信息等。3)历史记录查询4)图表自动生成5)网络功能

遥测系统中使用的数据库为网络数据库，工作站采集的遥测信息存储在服务器上，与该服务器联网的所有客户机都能够共享服务器内信息。

6)数据管理

7)数据库维护

8 结语

通过上述关于农业供水管理系统的设计建设，实现了以信息采集系统为基础，通信传输系统为保障，计算机网络为依托，决策支持系统为核心，高效可靠，先进实用。系统建成徨，将可以实现各类水情、工情的自动采集、实时传输、在线分析、综合调度。

[1]吕捷.GPRS技术[M].北京:北京邮电大学出版社，2001.