廣東中山市取水在線監控系統建設與運維管理思考

鮑浣冰

（廣東省中山市堤圍管理中心，廣東 中山 528400）

加強國家水資源監控管理能力體系建設，是實施最嚴格水資源管理的重要技術保障，也是加強水資源管理與保護的有效措施。 2012年以來，國務院、水利部、廣東省政府先后提出全國要加快實行最嚴格的水資源管理制度，加強先進取水計量監控基礎設施體系建設， 加快建設國家水資源管理信息系統，逐步建立中央、流域和地方水資源監控管理信息平臺［1-2］。 2014年，水利部對取水計量監控設施建設提出新要求，各地市工業和生活取水實現在線監控率達到90%以上。 近年來，水利部明確指出，下一步水利工作將以“水利行業強監管”為重點，為當前和今后一個時期水利改革發展指明了方向，明確了目標。

1 實施背景

中山市位于廣東省中南部， 地處珠江三角洲下游。 多年平均水資源總量17.38億m3，其中地表水資源量16.86億m3，地下水資源量2.58億m3。 多年平均入境水資源量2662.94億m3， 多年平均出境水資源量2678.92億m3。中山市水資源尚屬豐富，但主要以過境客水為主，且降水量時空分布不均勻，人均占有水資源量少，不同區域之間差異大，水資源、經濟總量和人口分布不平均，加上城市化進程加快，部分經濟較為發達地區的水質污染， 以致中山市面臨水危機日益突出。

中山市自1994年就全面貫徹實施取水許可制度，1996年開征水資源費，經過多年來廣泛深入的政策宣傳、指導和教育，取水許可制度在中山市已深入民心。 2008年，進一步嚴格規范取水戶的取水計量，中山市水務局要求各取水戶自行安裝符合國家計量標準的取水計量設施。 水資源費的征收也從最初的協議計征逐步發展至裝表計量收費。據統計，中山市核發取水許可證的取水戶逾200戶，取水計量安裝率達100%。 由于取水戶自行安裝的計量水表產品質量良莠不齊，常因水表損壞、不正常運行、停行等原因導致無法準確計量取水量， 給人工抄表及水資源費征收工作帶來了諸多不便。同時，隨著最嚴格水資源管理制度的實施，水資源管理逐步走向精細化管理，依靠人工抄表已無法滿足計劃用水管理和用水總量控制預警等工作的要求。因此，在經過詳細的實地勘查和數據分析統計之后，2013—2014年期間，在全市范圍內挑選漂染紡織行業的取水大戶、 地熱水取水戶共44戶開展了取水在線監控工作。2015年，中山市積極配合廣東省水利廳開展水資源監控能力建設工作，對地表水取水量300萬m3以上、地下水年取水量50萬m3以上的非農取水戶共30戶全部納入省級取水在線監控管理［3-4］。迄今為止，中山市已實現全市95%以上的取水量納入在線監控范圍。

2 主要內容

中山市取水在線監控項目建設主要內容：設置1個中心站，建設44個取水監測站點（其中3個地熱水監測站點）， 包括34臺超聲波流量計、14臺分體式電磁流量計（含3臺分體式高溫內襯電磁流量計）和46臺智能遙測終端及相應配套的各種配件和輔材 （防雷器、控制柜、電源線及信號線等）的采購、安裝集成、調試、試運行、驗收、培訓、技術支持、售后服務。業務管理平臺應用于中山市水務局水資源管理科和中山市水政監察支隊的取水許可日常監管。 監測站點分布如圖1。

圖1 監測站點分布圖

3 簡述

中山市取水在線監控系統主要由水量量測系統、信息傳輸系統、信息存儲系統、信息管理系統4部分組成，如圖2。

圖2 監控系統總體框架

3.1 水量量測系統

水量量測系統是負責每個取水口取水流量數據的實時采集，設備主要是取水計量儀。計量儀表選用穩定性好、 精度等級高的插入式超聲波流量計和分體式電磁流量計。 插入式超聲波流量計以速度差法為原理，測量圓管內液體流量。其最大優點是在線帶壓安裝，維護現場無需停水；缺點是測量管徑不能小于DN100mm。 分體式電磁流量計是一種感應式儀表，由傳感器和轉化器兩部分構成，基于法拉第電磁感應定律進行工作， 用來測量導電性的液體或液固兩相介質。 其優點是安裝前后直管段要求低， 對管徑、管質無限制等；其缺點是需要停水安裝。 中山市取水在線監控項目是根據取水口的條件，因地制宜，分類安裝。 對取水量大且取水管徑大的監控點安裝插入式超聲波流量計； 對取水管徑小或不能停水的監控點安裝分體式電磁流量計， 抽取地熱水的監控點安裝高溫內襯電磁流量計。

3.2 信息傳輸系統

信息傳輸系統用于獲取取水計量儀表中的計量數據并將該數據通過GPRS無線網絡平臺轉輸至中心站信息儲存系統，設備包括智能遙測終端（RTU）、通信模塊（DTU）及數據傳輸平臺（中國移動GPRS網絡）。 本系統將RTU與流量計通訊時間設置為一般每隔5min接收1次流量計監測的實時流量數據，并通過3G/GPRS［5］無線網絡平臺傳輸至中心站信息存儲系統，而RTU與中心站通訊設置為1h1次。 每日8：00，自動監測站向中心站發送日平均流量、日累計水量及檢定監測站工作正常與否等狀態信息。

3.3 信息存儲系統

信息存儲系統負責存儲前端監測站傳輸回來的所有數據，設備主要是服務器。中山市取水在線監控項目設置1個中心站，中心站是整個網絡系統的主控部分，由1臺主服務器和數據處理軟件組成。 服務器安裝有SQL Sever 2012，從各監測站發回的數據資料經整理后存入數據庫， 并通過網頁瀏覽方式提供給用戶。

3.4 信息管理系統

信息管理系統的開發， 其目的在于強化業務管理，提升管理效能。中山市取水在線監控系統主要實現功能：①數據接收與信息顯示，登錄系統后可以全覽監測站點的分布地理位置圖。 點擊任意一個取水監測站點，即可顯示實時流量、日取水量、月取水量、年取水量等詳細信息。②數據查詢與統計，系統根據不同的操作者，設置不同的查詢權限。如一取水監測站點只能查詢本監測站點的水量數據， 鎮區只能查詢本轄區內取水戶的水量數據。 實現對取水歷史數據按監測站點、鎮區、取水點和河段等不同分類方式查詢統計，可以通過列表、曲線的圖形式顯示。 可以對不同取水時段（日、月、年、自定義）的數據進行綜合統計，分析用水趨勢。查詢數據統計結果文件可以導出、 編輯和打印。 ③監測站點管理與異常情況報警，提供各監測站點設備運行情況。如果前端監測站出現設備斷電、故障時，系統立即警示（在地理位置圖亮紅燈）， 并通過短信方式及時告知相關管理人員，以便及時解決存在問題。

4 運行管理建議

高效的運維管理是確保取水在線監控系統安全穩定運行，發揮長久效益的關鍵。根據近幾年來的取水在線監控系統運維經驗，總結以下幾點建議。

4.1 建立運維管理制度

制度體系建設始終是系統安全穩定運行的重要保證。①制定崗位責任制，落實系統運行、管理、維護工作人員的崗位責任和權力， 明確各崗位具體負責人。 ②制定設備管理制度，對監控現場硬件設備、中心站服務器的相關設備的保養、維護、故障處理等規定。③制定系統備份和恢復制度，加強監控系統中數據的安全保護管理。④加強賬號安全管理規定，強化賬號使用（安全）約束。

4.2 加強技術培訓，提高管理水平

管理人員、 技術人員的整體業務水平直接影響著監控系統的效益。①拓寬培訓模式，不斷提升人員的專業化水平。通過組織學習監控系統體系架構、安裝、配置、系統操作、日常維護規范和監控管理要求，讓管理人員清楚掌握監控系統的專業知識， 并將其運用到本項目的管理中去，保證工作效率，提高管理水平。②定期組織技術人員研討運維管理問題，加快系統的更新速度，使用新技術、新思想做好軟件更新與維護工作，及時彌補設計漏洞，最大限度地維護監控系統平穩運行。 ③組織取水戶開展取水在線監控系統操作使用、硬件設施使用和保養等培訓講座。同時廣泛深入開展以取水戶為主的水資源保護宣傳教育， 營造保護水資源的良好氛圍， 增強人民節水意識，加快推進節水型社會建設。④開展職業道德專題教育活動， 無論是管理人員還是技術人員都必須嚴格按照監控系統操作規程， 依托專業知識進行系統設備的操作，保證水資源費征收的真實、準確。

4.3 運用新技術提升運維管理效率

隨著科技不斷進步， 監控系統運維模式應積極利用5G 通信、大數據、人工智能等實用先進技術手段相結合，逐步完善維護管理模式。①采用遠程維護模式。通過故障診斷、故障甄別，確認為參數設置、設備斷電、數據故障等問題的，可采用遠程方式進行維護。遠程維護模式有效地提升運維效率，縮短運維時間、成本、壓力。②通過大數據計算分析，掌握監控系統運行狀態，根據監控數據信息、歷史故障信息、維護頻率及設備更換情況等， 預判監控系統將出現故障，智能分析問題，提出維修維護方案，指導維護人員提前做好故障跟蹤服務， 保障取水在線監控系統的高效運行。

4.4 規范計量設施使用與檢定

取水在線監控設施屬國有資產， 設施正式交付給各取水戶使用前必須簽訂《取水在線監控設施使用管理協議》。明確取水在線監控設施的使用、維護、故障處理的具體權責，監測數據爭議處理方法，監測設施老化、自然破壞、故意損壞、遺失等情況的責任條款。 取水計量設施的準確度直接影響取水戶水資源費的繳納、 計劃用水量甚至是整個區域的用水總量考核工作，加強取水計量設施的檢定，定期委托具有相應資質的第三方機構進行取水計量檢定， 并經檢定合格后方可繼續使用。

4.5 落實維護經費

項目建成后保證足夠的年運行維護費， 是實現項目達到預期目標的基本條件。 一方面是項目日常運行維護管理，包含了日常維修養護費、檢查費、設施非正常損壞的售后維修費、技術培訓等。另一方面由于項目建設時為了節約成本， 采用取水戶原有電子計量設施數據輸出，接入RTU模塊。 需考慮計量設施維護改造費用，有效保障系統持久運行。

5 結語

（1） 中山市取水在線監控系統的開發建設與投入使用，為節約用水、水資源費征收、地下水保護、水資源信息統計等工作提供了準確高效的決策支撐，成為中山市水資源“強監管”的“殺手锏”。

（2）為保障取水在線監控系統的安全穩定運行，需要不斷地進行技術分析、總結，逐步完善、優化建設標準體系，并結合科學技術的進步，提高監控系統的運行管理水平。