水资源实时监控系统的具体应用

李林娜

（齐齐哈尔市水资源中心，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

1 齐齐哈尔市水资源基本概况

齐齐哈尔是黑龙江省西部经济、文化、交通中心，也是国家重工业基地之一，是以机械工业为主的生产型工业城市，市区总人口131.44万人，城区总人口104.05万人，农业人口27.39万人。农作物以小麦、玉米、水稻、大豆为主。齐齐哈尔市多年平均本地水资源总量为42.43亿m3，其中地表水资源量为19.77亿m3，地下水资源量为32.81亿m3，重复量为10.15亿m3，地表水与地下水比为0.60。另外，嫩江干流及7条主要支流自外区流入齐齐哈尔市，多年平均过境水量约为200亿m3。

2 水资源实时监控系统的建设

2.1 基本功能

GPRS的意思就是通用分组无线服务技术，是General Packet Radio Service的首字母缩写。它是一种移动数据业务，GSM移动电话用户可用，是第二代移动通讯中的数据传输技术。通俗说GPRS是上网功能，用于手机上网，GPRS通讯模块，利用高性能、工业级无线模块及嵌入式处理器，通过实时操作系统作为软件支撑平台，嵌入TCP/IP协议，为用户进行数据传输，具有速度快、稳定性高等优点。

GPRS具备的功能：一是通讯功能，能使GPRS和短消息双向传输数据；能与多中心进行数据通讯。二是采集功能，采集串口设备数据，如串口仪表、采集器、PLC等。三是远程管理功能，支持远程参数设置、程序升级。优点：一是覆盖面广，GPRS能覆盖全国各省260多个城市，只要是手机能打电话的地方，就能够通过GPRS无线上网。二是一直在线，将GPRS激活使用后，就会一直在线，相当于无线专线网络。三是按流量计费，GPRS服务即使一直在线，也不会产生费用，发生通讯流量的时候才开始进行计价。

2.2 系统结构

水资源远程实时监控系统由自备井计量水表、控制箱、GPRS网络和监控中心设备等组成。控制箱，对计量数据采集并存储，通过GPRS网络，对数据进行无线远程传输（如图1所示）[2]。

2.3 具体实践

水资源实时监控系统适用于水资源管理部门对地下水、地表水的水量、水位和水质进行监测，有助于水资源管理部门掌握本区域水资源现状、水资源使用情况、加强水资源费回收力度、实现对水资源正确评价、合理调度及有效控制的目的（如图2所示）[1]。

2.3.1 远程水表的类别

按机电转换方式不同分为：实时转换式远传水表、直读式远传水表、脉冲式远传水表、无源厚膜直读式远传水表，按翼轮构造不同分为：螺翼式远传水表、旋翼式远传水表，按照计数机件的浸没方式不同分为：干式远传水表、湿式远传水表、液封式远传水表。远程水表：远程输出系统和水表共同构成，在水表内安装远传输出装置或者在其外部配置。如果在外部配置，应该对其进行防护和加封。水表加上远程输出装置后并不改变水表的计量特性。远传显示、IC卡水表以及代码交换预收费水表均是以远程水表为基本表，再加上传输的显示和控制部分。液晶显示远程水表：由旋翼式远程水表和液晶显示屏两部分组成。旋翼式仪表安装位置与普通水表相同，液晶显示屏则是壁挂式或嵌墙式。不可设置IC卡水表和代码交换预收费水表，可以设置机械水表或者液晶显示远传水表，机械水表宜设置在管道井，方便集中管理、维护等，如果采用液晶显示远传水表，可以设置在商水管井内，有条件宜优先设置在管道井内，方便集中管理，也可避免用水单位内私接偷水的情况发生，液晶显示屏可以设置在弱电机房内或其他管理用房内。

2.3.2 智能水表安装

1）选择水表的正确口径。

2）水平安装，表面朝上，表壳上箭头方向与水流方向相同。安装位置应避免曝晒、水淹、冰冻和污染，方便拆装、抄表。新装管道务必把管道内的砂石，麻丝等杂物冲洗干净后再装水表，以免造成水表故障。

3）水表上下游应安装阀门，使用时应确保全部打开。

4）水表上下游要安装必要的直管段或其等效的整流器，要求上游直管段的长度不小于10D，下游直管段的长度不小于5D（D为水表公称口径）。对于由弯管或离心泵所引起的涡流现象，必须在直管段前加装整流器。

5）水表安装时，应注意水表下游管道出水口高于水表0.5 m以上，以防水表因管道内水流不足而引发计量不正确。

6）该水表防堵塞性能优良，但对管道内淤留泥沙及杂草反映敏感，在使用过程中应尽量避免。如果管道内有淤留泥沙及杂草应及时清理，否则将影响水表正常计量。

3 远程智能水表的优势

物联网卡技术的成熟应用，不仅为人们生活的各个方面提供了极大的便利同时也给人们带来了新的生活体验。以下是远程抄表流量卡所带来的新的改变。

1）抄表执行更方便，数据更准确。物联网将表具与信息处理紧密联合起来，利用传感、测量等技术，自动采水表数据，上传数据中心，数据更精确。

2）智能化管理，提高工作效率。水表内置物联网卡之后，不仅可以实时查看使用数据，而且可以通过物联网云平台对设备进行远程监控和管理，出现问题会自动上报，极大的提高了工作效率。

3）网络稳定，覆盖范围广。采用专用号段和独立网元,高速稳定。同时运用物联卡管理平台提供多种套餐选择，价格实惠，能够有效降低管理部门的运营成本。

无线远程监控水表是用于计量流经管道水的体积总量的仪表，除具有普通水表的功能外，同时还具有无线通讯功能，和无线采集设备组成无线抄表网络，实现远程抄表。水表内集成有微功率多通道嵌入式无线数传模块，可通过空间的无线信道实现数据的传送。无线远程监控水表能够和无线采集器、路由器、集中器、抄表软件组成无线远传抄表系统，从而实现水表远程控制开关阀、远程抄表、欠费提醒等功能。此种抄表方式与其他一些有线方式相比最为节约成本、操作简单、占用空间小、维护方便。无线远程监控水表计量并存储用户的用水量，检测水表电池状态、仪表运行状态等信息，每天定时向上级设备发送用水量等数据，通过管理软件可以抄收水表累计水量、电池电压、工作状态等数据。

4 水资源监控系统建设

齐齐哈尔市在远程控制智能水表安装启用基础上，形成市级监控中心，同时和省控监测点国控监测信息共享。水资源管理系统进一步将计划用水指标的下达考核等业务纳入进来。随着取水许可电子证照及取水口专项整治平台的建立，水资源监控系统深化融合，为水资源管理工作提供更加高效便捷的有力支撑。重点做好以下工作：一是强化水资源监测体系建设。水行政主管部门根据事权划分，按照分级负责、分步推进原则，加快水资源监测设施建设。强化取水单位和个人计量主体责任，对未安装计量设施、计量设施不合格或者运行不正常的，利用专项行动，限期责令整改。二是做好国家水资源监控能力建设项目实施。水行政主管部门要保质保量完成项目建设，并确定设备设施持续良好运行。关键是做好设备的维护运行，一定要确保非农取用水站点正常运行率、数据上报率、完整率、及时率达到规定要求。

5 水资源监控系统的拓展

水利水务智能体，作为水利行业智能升级的参考架构，以云为基础，AI为核心，通过云网边端协同，构建立体感知、全域协同、精确判断和持续进化的、开放的智能系统，架构包括四层：智能交互、智能联接、智能中枢及智慧应用，帮助水利水务行业管好水、用好水。可以从下几个模块展开以及智慧水务综合运行指挥中心，包括综合水务运行态势感知、智能决策分析、联动指挥在内的水务管理全景一张图。综合运行指挥中心（IOC），融合业务边界、打通业务流程，构建水利运行监测、智能分析决策、平战结合指挥3个中心，利用水联网、大数据、视频AI、GIS+BIM、华为云及融合通信等技术，构建可视化智慧化平台，实现水利水务的综合态势感知、决策分析及联动指挥等全局掌控能力。

6 结语

随着物联网、大数据、人工智能、云计算、融合通信等新一代信息技术的蓬勃发展，水利水务行业正逐步迈向数字化、智慧化，为经济社会高质量发展提供坚实的水利支撑和保障，打好坚实基础的，不断向更高更空层次的水资源管理迈进，全面实现智慧水务。