灌区取水流量监测系统 技术建议方案

一、项目背景

       灌区是由水库、河流、渠道、田地、农作物组成的一个综合体。由于我国灌区大多兴建于新中国成立初期，灌区工程设施老化失修严重，处于超期服役或带病运行状态，致使灌区水资源浪费严重，灌溉水利用率低，灌溉效益大幅度衰减。为确保灌区工程的安全运行，提高管理人员效率，提高水资源优化配置及用水效率，近年我国非常重视灌区信息化的改造和建设。

二、系统组成

       灌区信息化监测系统是从灌区管理现状及需要出发，结合我公司十余年水利水务方面的项目服务及运维经验，研发总结的一套系统管理方案。灌区信息化监测系统主要由数据采集、网络传输、数据存储、数据处理、应用交互以及安全保障等几方面构成。信息采集属于系统建设的基础，负责采集灌区取用水数据；网络传输是系统监测平台与各底层监测站通信的媒介；数据存储、处理均属监测平台，其包含汇集、存储、处理数据的软硬件设施；应用交互即为系统的服务对象提供所需服务；安全保障是系统正常运行、安全运行的保障。

三、系统结构

四、灌区信息化系统平台

灌区信息化平台将现场所采集到的数据进行集中展示、分析、存储。并可以形成各种分析报表，供管理部门使用。

软件特点：

开放式结构：具有良好的扩展性，便于后续系统的升级完善；

GIS模块：以GIS技术为支撑，实现地图查询管理，界面友好，操作灵活；

通讯方式灵活：根据现场情况可以灵活选择4G，GPRS或光纤等通讯方式；

低功耗设计：支持实时测报，定时测报，唤醒功能等，限度降低系统功耗；

供电方式灵活：可选择市电供电，市电太阳能互补供电，太阳能供电，电池供电；

分级管理：可设置不同级别管理权限，做到安全有效管理。

软件支持水利部《SL651-2014水文监测数据通信规约》、《SZY206-2016水资源监测数据传输规约》

五、监测点建设

        灌区的渠道主要有干渠、支渠、斗渠、农渠、毛渠等类型。根据类型和现场情况不同，现场的取水计量设备也有所不同，项目需要根据灌区现场情况来配置计量设备。一般来讲，系统主要监测取水量、设备运行状态、现场图像视频等，并可根据实际需要实现远程控制水泵/闸门开关。不同类型的监测站均采用无线采集、实时监测的工作方式，标准监测站主要设备包括数据采集终端、流量计量设备、通信设备、蓄电池、太阳能电池板（可选）等组成。

       根据现场情况不同，一般来讲有以下几种设备选型方案：

5.1在水闸附近建设监测点

可以用水位闸门开度特性曲线法（淹没流/自由流）计算流量

       此现场为渠道水面宽50米，3孔闸门，现场有交流电，使用太阳能为备用电源。本监测点可以使用水位闸门开度特性曲线法（淹没流）计算流量，现场监测设备清单。

5.2渠道水面平缓，但是表面流速和渠底流速不一致，水较深的监测点，可选用多普勒明渠流量计进行监测，根据渠面宽窄选择使用单垂线或双垂线监测法。

       渠道水面宽10米，现场有交流电，使用太阳能做为备用电源，本渠道流量监测选用单垂线测流法测量，监测点设备清单为：

六、核心硬件产品

6.1MGTR-W型遥测终端机(4G通讯）用于视频监测现场

       MGTR-W4040 Linux 4G智能安全遥测终端机采用四核 ARM Cortex-A7 处理器，linux操作系统。支持嵌入式数据库SQLite3、WEB SERVER服务，支持chrome，firefox等主流浏览器远程访问查看并设置参数。硬件方面终端机全部采用工业级部件，内嵌工业级4G模块向下兼容GPRS。集数据采集、北斗/GPS/Glonass定位、Wifi、433Mhz无线通讯、移动侦测、加密通讯、液晶显示（触摸屏）、大容量存储和远程管理为一体的安全终端设备，拥有广泛的适用性。

6.2MGTR-W4X21型遥测终端机，用于只监测流量的现场

       MGTR-W4X21遥测终端，在硬件设计上采用ARM处理内核，同时配套工业级AD采集电路、开关量采集电路、RS485/232/Mbus通讯电路以及控制电路，配有GPRS/4G/NB远程传输模块保证产品的功能多样性。同时还在外围配有其他高效电路，使其具备稳定性、抗干扰性、短路自保护、操作简单方便等特点。产品具有采集种类多，远程控制能力强，体积小巧，安装方便等特点，非常适合对水资源进行监控，广泛应用于水文、水利、农业用水等领域。

6.3明渠流量计

       明渠流量计测量系统的组成方法一般由一台流量显示仪、一台流速计、一台液位计组成;也可由一台流量显示仪、四台流速计、一台液位计组成的多点流速测量的明渠流量系统。明渠流量计系统，适用于水库、河流、水利工程、城市供水、污水处理、农田灌溉、水政水资源等矩形、梯形明渠及涵洞的流量测量。明渠流量计品种很多，常见的有堰式明渠流量计和槽式明渠流量计两大类。

七、案例分享

国家水资源监测能力建设（2016-2018）2017年度实施能力建设-淠史杭灌区

国家水资源监测能力建设项目2018年度灌区取水监控项目-淠史杭灌区

甘肃石羊河总干渠民调干渠监测项目

吉林省明渠取水计量监测项目

辽宁营口灌区取水计量监测项目

辽宁盘锦大洼灌区取用水计量监测项目

新疆农六师、农七师灌区计量监测项目......

八、现场照片