高唐县水资源计量管理自动化系统建设

李春玉，刘 伟，杜金平

（高唐县水务局，山东 高唐 252800）

近年来，高唐县工业迅猛发展，工业需水也不断加大，水资源供需矛盾日益突出。由于高唐县工业用水目前全部采用地下水，且80%以上为400～600m的深层地下水，开采量不断增加势必会对地下水环境造成不利影响。自1998年以来，企业机井数量不断增加，取水量逐年加大，随着开采量的增加，地下水埋深逐年加大，单井出水量日趋减少，地下水漏斗区面积不断加大，已形成浅层中度漏斗区和深层中度漏斗区各2处。水资源供需矛盾十分突出，管理任务繁重。目前管理方式及手段远不适用于落实最严格水资源管理制度的基本要求，推广应用自动化技术非常必要。

1 建设原则

高唐县水资源计量管理自动化系统的推广应用可提高全县水资源管理现代化，提高管理及决策水平。根据项目建设的实际情确定如下基本原则：

1）水资源计量管理系统建设应基于当前先进的计算机及网络技术和设备，充分考虑到将来业务发展和技术更新的要求，同时应符合山东省水利信息化建设规划和信息系统工程的规范要求。

2）满足水资源日常业务管理，在现有设施和成果的基础上加以整合和提高，充分利用现有社会公共资源，避免重复性建设。

3）系统的规模要便于扩展，设备要便于升级换代，具有可继承性。

4）系统具有开放性、可靠性、安全性的特点。易于推广应用，实用性强。

2 建设内容

建设水资源管理控制中心，水资源监测配套设施，安装水资源监控箱，图像实时传输设备，水量监测设施明细，建立起企业用水水源井信息管理与决策支持系统。

对城区主要用水单位的机井安装标准的水量采集监测设备，通过中国移动通讯公司GPR/GSM网络通讯介质服务平台，对水资源进行远程监测管理，建立水资源监控中心数据采集和实时监控系统，实现网络互联互通、信息共享，实现水资源信息的自动采集和传输，为水资源的合理配置调控管理提供决策依据。确保用水总量平衡，提高用水效率，同时使用水单位能及时足额缴纳水资源费、及时掌控地下水，实现水资源管理与监控自动化和一体化。

监控中心主要组成为：水资源控制中心、通讯介质、水资源测控设备、水量计量设备。其中，水资源监控中心主要由服务器、工作站、UPS电源、打印机、网络数据专线、防火墙、操作系统软件、数据系统软件及水资源远程管理系统软件组成。通讯介质采用中国移动通讯公司GPR/GSM网络。水资源测控设备为水资源测控箱。水量计量设备采用各类流量计（要求带远程传接口对城区机井安装水量监测设备）。

2.1 计量设备

水流量是水务管理系统的重要参数，正确计量水流量是水务系统生产管理和能源考核的必备手段，在提高生产效率，保障生产可持续发展和杜绝能源浪费等方面发挥着无可替代的作用。

超声波流量计的特点是可以在线安装，不用停水，但长期使用精度会有偏差。超声波流量计要求被测量液体必须是清水，不允许有气泡或者杂质，管道不允许有强烈的机械震动。超声波流量计有外部供电和电池供电两种类型。

2.2 水资源测控设备

水资源测控设备是水资源远程管理系统，安装在遥测站的核心设备。

1）工作原理。流量计安装在水泵出水口，信号线接到测控设备上；测控设备相当于一个智能开关安装在水泵启动柜的进线上。水资源测控箱可通过监控中心采集流量计测量水流量数据，实施监测地下水动态数据，为决策提供数据。

2）设备配置。根据用水单位的现场情况和水资源监控中心的系统要求，水资源测控设备可以有不同种类配置。根据安装位置分，有室内型、室外型。室内型机箱不做特殊处理，一般挂在墙上。室外型机箱需要做防尘、防雨、防晒处理。根据电源分，有普通供电型和带备用电源型。根据外围设备分，有流量仪表安装在机箱内部，为内置型；流量仪表安装在机箱外部，为外置型。水资源测控设备的配置如表1示。

表1 水资源测控设备配置表

2.3 图像实时传输设备

1）工作原理。图像实时传输设备安装在设备正斜上方，实施监控设备运转。

2）设备配置。根据用水单位的现场情况配置监控探头，图像传输系统。

3 水资源测控设备的特点

1）兼容性强。可采集任何一家公司生产的脉冲水表、4～20mA模拟量输出水表和带串口的流量计直接测量的用水量，0动控制水资源的使用。该设备可以采集现场水泵的开关时间及状态，根据水泵运行时间和水泵流量计算出用水量，自动控制水资源的使用。

2）维护方便。该设备内部为模块化结构，主要有水资源控制模块、0即3通信模块、电源模块、供电线路控制模块（接触器）、计量模块（可以安装在箱外），如其中一个模块发生故障，方便拆卸更换。作为核心的水资源控制模块具备远程维护和软件升级的功能。当自备井前端现场需要更换增加计量、测量设备，或扩展设备功能时，维护人员可以远程更改设置该模块的参数，必要时可以远程升级程序；提高了维护效率，降低了维护成本。

3）可靠性高。设备为工业级设计，采用工业级的核心通信模块，采用隔离和专业抗干扰设计技术，可以安装使用在现场环境比较复杂的地方。

4）扩展性强。该设备具备强大的扩展功能，如，该设备可以接水质、温度、压力、电流、电压变送器，可以挂接各种智能串口仪表；必要时可以并入用水单位的“水源井远程测控系统”，实现水资源监控中心与用水单位设备共享以及部分信息共享，避免设备重复投资。

建设水资源实时监控及决策支持系统是实现水资源科学调度的基础，该技术的目标是建立全县企业用水自备水源井信息管理与决策支持系统，通过对工业用水井安装自动观测计量系统的推广应用，对企业用水全面监控和调度，更有效地实现对城区地下水供水系统科学调度和管理，使整个工业水资源信息管理实现自动化，为水资源优化调度提供决策支持，以取得最佳的经济、社会和环境效益。