水位水量测报系统在盐龙湖工程中的应用

水位水量测报系统在盐龙湖工程中的应用

项鹏海

(上海宏波工程咨询管理有限公司， 上海200232)

【摘要】2013年，江苏省盐龙湖工程大胆尝试将水位水量测报系统运用于生态净化工程中，精确地掌握水位、流量等，从而实现生态净化系统的最佳净化效果及水力调度工况，该项措施在国内尚属首次。本文梳理了水位水量测报系统在盐龙湖生态净化工程中的运用方式及方法，为今后类似工程的科学化管理提供新思路。

【关键词】盐龙湖； 水位水量测报； 饮用水源； 生态净化工程

中图分类号：TV12文献标志码： B

Application of Water Level and Water Volume Forecasting System in

Yanlong Lake Project

XIANG Peng-hai

(ShanghaiHongboEngineeringConsultingManagementCo.,Ltd.,Shanghai200232,China)

Abstract：In 2013, Jiangsu Yanlong Lake Project boldly attempted to apply water level and water volume forecasting system in water ecological purification system project. Water level, flow capacity, etc. can be accurately mastered, thereby realizing the best purification effect and water dispatch condition of ecological purification system. The measure is the first in China. In the paper, application mode and method of water level and water volume forecasting system in Yanlong Lake ecological purification project are described, thereby providing new idea for scientific management in similar projects in the future.

Keywords：Yanlong Lake; water level and water volume forecasting; source of drinking water; ecological purification project

随着现代电子技术、传感技术、通信技术和计算机技术的发展，水文监测技术自动化也得到迅速发展[1]。在水文监测系统中，常常需要对众多的水位点进行实时监测，大部分监测数据需要实时发送到管理中心进行处理。由于监测点分散，分布范围广，通过GPRS无线网络进行数据传输，成为水文部门选择的通信手段之一[2]。

目前，水位水量测报系统的应用对象一般是大江大河、蓄能水库等，目的是为了准确测报水文参数，为洪涝灾害的预测提供基础数据。2013年，江苏省盐龙

湖工程大胆尝试将水位水量测报系统运用于生态净化工程中，通过精确地掌握水位、流量等，从而实现生态净化系统的最佳净化效果及水力工况调度，该项措施在国内应用尚属首次。

1项目背景

盐城市区饮用水源生态净化工程(盐龙湖)位于盐都区龙冈镇境内，蟒蛇河南岸，东侧以通冈河为界，西南侧以朱沥沟及东涡河为界。工程占地222.8hm2，由Ⅰ预处理区、Ⅱ生态湿地净化区及Ⅲ深度净化区三个区块组成，同时包括堤防、泵站、涵闸、渠道、跌水堰及管理区等。设计供水规模60万m3/d，总库容500万m3，有效库容460万m3[3]。

盐龙湖工程采用强化预处理+人工生态湿地为主的工艺净化河道原水，使不达标的原水经过生态净化后稳定达到地表Ⅱ～Ⅲ类水质标准。然而，生态系统的净化效果有其复杂的机理，水力停留时间、水力负荷等参数的波动都会使生态净化的效果产生变化。为了精确地掌握生态净化系统中的关键水文参数，科学合理地调度水位水量，2013年, 盐龙湖工程建设处成功地将水位水量测报系统应用在了盐龙湖生态净化系统中, 并通过了专家评比验收, 测量结果稳定可靠, 满足精度要求。

2水位水量测报系统的功能及特点

自动测报系统采用最新微控制器、电源管理模块以及全新的设计理念，设计的低功耗遥测终端机，可广泛应用在河道、水库等工程的水位、流量等指标的测量中。

2.1水位流量自动测报系统遥测站主要功能特点

a.能进行24h连续在线监测，水位及流量监测信息采用定时自报、事件自报或召测工作方式。每日监测次数和工作方式可进行本地及远程设置。

b.能自动采集到激光水位计1mm的水位变化值和1.0mm的降雨量；水位采样间隔可编程设置，并具有数字滤波功能。

c.水位水量自动监测站所采集的数据通过ZIGBEE2.4G无线通信网络传输到中心站。

d.配置大容量存储模块，存储容量为4Mb。数据可以到测站用便携机读取, 也可以通过遥测信道远程读取。

e.具有定时工况报告、低电压报警、掉电保护以及自动复位等自维护功能。

f.通过置数键盘现场显示测量参数和设备运行状态。

g.有现地、远程参数配置功能。

h.水位及流量监测站能支持ZIGBEE2.4G无线通信对系统的配置参数进行读取或修改,参数至少包括：定时自报时段值、目的地址、雨量、水位、报阈值等。

i.应能在雷电、暴雨、停电的恶劣条件下正常工作。

j.远程控制，无人值守。

k.可嵌入各种渠道类型的流量计算参数或水位流量关系曲线。

l.具有高可靠性、密封、强度高、三防处理、抗腐蚀、内部安装牢固、无外部引线等特点，适合野外无人环境应用。

m.特低功耗，无需外部供电，采样时间短，非采样时功耗极低。

n.内置实时时钟，可以准确记录采样时刻的时间。

o.仪表内配有大容量的数据存储器，对采样数据进行长久保存。将所有设置的参数保存在自身的芯片内，可掉电保存。

2.2水位流量自动测报系统中心站主要功能特点

a.能实时接收系统内各水位及流量监测站发送的信息，完成一次所属监测站数据采集的时间不超过1s。

b.对原始数据进行合理分析、排错，并分类存入实时数据库和运行档案数据库。

c.对突出点进行甄别剔除功能。

d.可监控遥测站工作状态，包括时钟校准等运行参数及电压报警等。

e.有实时信息查询、维护、备份数据的功能。

f.中心站数据接收处理系统将收集的水位、流量、闸门开度等数据录入公用、统一的数据库供综合自动化管理系统查询和调用。

g.中心站通过以太网经已有自动化系统直接采集23孔闸门的闸门开度，实时显示，并通过闸门前后水位差实时计算出各孔闸门过闸流量，录入数据库。

h.在中心站上以动态的画面在盐龙湖水库的GIS地理图上实时显示各个区域的水位、各个闸门(共23孔)的过闸流量、水库的总进水和总出水量。

i.水位、流量和水量的月、年统计表格输出功能。

j.为盐龙湖水库水处理提供数据支撑，并为水位和闸门提供调度预案服务。

3水位水量测报系统在盐龙湖工程中的运用情况

3.1建设内容

盐城市区饮用水源生态净化工程(盐龙湖)水位水量自动测报系统设备采购与安装工程措施项目的建设任务就是在盐龙湖建设流量监测系统、水位监测系统、闸门开度监测系统，主要建设内容包括：

水库水情自动测报系统建设规模为1∶45，中心站1个，用来管理区中控室。遥测站45个，其中1个在线流量站、21个水位站、5个闸门开度自动测量站、水位闸门开度自动测量一体站18个。通过测量闸门上下游水位和闸门开高，实时计算过闸流量。数据传输采用无线电通信方式。系统中所收集的水位、流量、闸门开度数据进入公用、统一的数据库，水位、流量、闸门开度信息供综合自动化管理系统查询和调用。详见下表。

盐龙湖水位水量自动测报系统站网及建设情况一览表

续表

3.2系统结构

水位流量监测站主要设备包括：激光水位计、在线流量计、通信模块、遥测终端机和中心站计算机及软件。水位、闸位和流量站的实时信息通过ZIGBEE2.4G无线通信设备发送到中心站计算机中。详见图1，下页图2。

图1　水位及流量测站位置

图2　水位水量综合信息管理系统的登录界面

4水位水量测报系统作用分析

a.测量各区水位，共设39个水位测站。ⓐ预处理区1个，设计水深2m；ⓑ挺水植物区东西两组A、B、C区，共27个，滩面设计水深0.3～0.5m，渠道最大水深2m；ⓒ沉水植物区1个，设计水深1.2～2.0m；ⓓ深度净化区10个，设计水深5.2m。可以随时掌握各区的水位变化情况，并作相应的处理。

b.测量各闸门开度情况。共设23个闸门开度自动测量站，其中配水渠道上管道蝶阀18个，生态湿地净化区到深度净化区的螺杆闸门5个，通过测量可实时反映不同闸门的开度情况。

c.测量重要节点的流量。共设24个在线流量测量站：ⓐ挺水植物区配水渠道起端设置1个在线流量测站，可实时反映工程的处理流量，即水泵的取水规模；ⓑ在配水渠道18个进水闸门上设置上下游水位站和闸门开度仪进行流量推算，实时反映进入各净化单元的流量；ⓒ在深度净化区5个进水闸门处设置上下游水位站和闸门开度仪进行流量推算，实时反映不同闸门进入该区的流量。

5结语

水位水量测报系统可以将盐龙湖各功能区的水文条件通过无线传输技术输送到盐龙湖监控管理室的大屏上，使工作人员足不出户即可准确掌握水情变化情况，信息及时可靠。该系统成功运行于盐龙湖工程，可总结如下经验：

a.由于水位水量测报系统涉及到通信、计算机网络基本建设、管理等方方面面，系统科技含量高，在建设及管理过程中更要注重人才培养，这是工程良性运行、发挥作用的基础。

b.为了充分发挥已建工程的作用，为水位水量自动测报系统提供信息保障，建议：由于该系统采用了在线流量测量设备、高精度的激光水位计/闸位计，2.4G的无线通信方案，属先进的高科技设备，试运行期间施工单位有专人维护，建设单位须跟进学习，加强沟通，待竣工验收后，能够做到自行维护并及时解决运行中的实际问题，以满足系统正常运行的需要。

参考文献

[1]孙晶晶.新型远程无线水位测报系统的研制[J]. 水利水电技术,2011,42(8):90-91.

[2]洪翠，杨耿杰，郭谋发. 微机型无线水位遥测装置设计[J].闽江学院学报，2007(5) : 72-75.

[3]上海勘测设计研究院. 盐城市市区饮用水水源地(盐龙湖)工程初步设计报告[R].2011.