水資源實時監控系統的具體應用

李林娜

（齊齊哈爾市水資源中心，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

1 齊齊哈爾市水資源基本概況

齊齊哈爾是黑龍江省西部經濟、文化、交通中心，也是國家重工業基地之一，是以機械工業為主的生產型工業城市，市區總人口131.44萬人，城區總人口104.05萬人，農業人口27.39萬人。農作物以小麥、玉米、水稻、大豆為主。齊齊哈爾市多年平均本地水資源總量為42.43億m3，其中地表水資源量為19.77億m3，地下水資源量為32.81億m3，重復量為10.15億m3，地表水與地下水比為0.60。另外，嫩江干流及7條主要支流自外區流入齊齊哈爾市，多年平均過境水量約為200億m3。

2 水資源實時監控系統的建設

2.1 基本功能

GPRS的意思就是通用分組無線服務技術，是General Packet Radio Service的首字母縮寫。它是一種移動數據業務，GSM移動電話用戶可用，是第二代移動通訊中的數據傳輸技術。通俗說GPRS是上網功能，用于手機上網，GPRS通訊模塊，利用高性能、工業級無線模塊及嵌入式處理器，通過實時操作系統作為軟件支撐平臺，嵌入TCP/IP協議，為用戶進行數據傳輸，具有速度快、穩定性高等優點。

GPRS具備的功能：一是通訊功能，能使GPRS和短消息雙向傳輸數據；能與多中心進行數據通訊。二是采集功能，采集串口設備數據，如串口儀表、采集器、PLC等。三是遠程管理功能，支持遠程參數設置、程序升級。優點：一是覆蓋面廣，GPRS能覆蓋全國各省260多個城市，只要是手機能打電話的地方，就能夠通過GPRS無線上網。二是一直在線，將GPRS激活使用后，就會一直在線，相當于無線專線網絡。三是按流量計費，GPRS服務即使一直在線，也不會產生費用，發生通訊流量的時候才開始進行計價。

2.2 系統結構

水資源遠程實時監控系統由自備井計量水表、控制箱、GPRS網絡和監控中心設備等組成。控制箱，對計量數據采集并存儲，通過GPRS網絡，對數據進行無線遠程傳輸（如圖1所示）[2]。

2.3 具體實踐

水資源實時監控系統適用于水資源管理部門對地下水、地表水的水量、水位和水質進行監測，有助于水資源管理部門掌握本區域水資源現狀、水資源使用情況、加強水資源費回收力度、實現對水資源正確評價、合理調度及有效控制的目的（如圖2所示）[1]。

2.3.1 遠程水表的類別

按機電轉換方式不同分為：實時轉換式遠傳水表、直讀式遠傳水表、脈沖式遠傳水表、無源厚膜直讀式遠傳水表，按翼輪構造不同分為：螺翼式遠傳水表、旋翼式遠傳水表，按照計數機件的浸沒方式不同分為：干式遠傳水表、濕式遠傳水表、液封式遠傳水表。遠程水表：遠程輸出系統和水表共同構成，在水表內安裝遠傳輸出裝置或者在其外部配置。如果在外部配置，應該對其進行防護和加封。水表加上遠程輸出裝置后并不改變水表的計量特性。遠傳顯示、IC卡水表以及代碼交換預收費水表均是以遠程水表為基本表，再加上傳輸的顯示和控制部分。液晶顯示遠程水表：由旋翼式遠程水表和液晶顯示屏兩部分組成。旋翼式儀表安裝位置與普通水表相同，液晶顯示屏則是壁掛式或嵌墻式。不可設置IC卡水表和代碼交換預收費水表，可以設置機械水表或者液晶顯示遠傳水表，機械水表宜設置在管道井，方便集中管理、維護等，如果采用液晶顯示遠傳水表，可以設置在商水管井內，有條件宜優先設置在管道井內，方便集中管理，也可避免用水單位內私接偷水的情況發生，液晶顯示屏可以設置在弱電機房內或其他管理用房內。

2.3.2 智能水表安裝

1）選擇水表的正確口徑。

2）水平安裝，表面朝上，表殼上箭頭方向與水流方向相同。安裝位置應避免曝曬、水淹、冰凍和污染，方便拆裝、抄表。新裝管道務必把管道內的砂石，麻絲等雜物沖洗干凈后再裝水表，以免造成水表故障。

3）水表上下游應安裝閥門，使用時應確保全部打開。

4）水表上下游要安裝必要的直管段或其等效的整流器，要求上游直管段的長度不小于10D，下游直管段的長度不小于5D（D為水表公稱口徑）。對于由彎管或離心泵所引起的渦流現象，必須在直管段前加裝整流器。

5）水表安裝時，應注意水表下游管道出水口高于水表0.5 m以上，以防水表因管道內水流不足而引發計量不正確。

6）該水表防堵塞性能優良，但對管道內淤留泥沙及雜草反映敏感，在使用過程中應盡量避免。如果管道內有淤留泥沙及雜草應及時清理，否則將影響水表正常計量。

3 遠程智能水表的優勢

物聯網卡技術的成熟應用，不僅為人們生活的各個方面提供了極大的便利同時也給人們帶來了新的生活體驗。以下是遠程抄表流量卡所帶來的新的改變。

1）抄表執行更方便，數據更準確。物聯網將表具與信息處理緊密聯合起來，利用傳感、測量等技術，自動采水表數據，上傳數據中心，數據更精確。

2）智能化管理，提高工作效率。水表內置物聯網卡之后，不僅可以實時查看使用數據，而且可以通過物聯網云平臺對設備進行遠程監控和管理，出現問題會自動上報，極大的提高了工作效率。

3）網絡穩定，覆蓋范圍廣。采用專用號段和獨立網元,高速穩定。同時運用物聯卡管理平臺提供多種套餐選擇，價格實惠，能夠有效降低管理部門的運營成本。

無線遠程監控水表是用于計量流經管道水的體積總量的儀表，除具有普通水表的功能外，同時還具有無線通訊功能，和無線采集設備組成無線抄表網絡，實現遠程抄表。水表內集成有微功率多通道嵌入式無線數傳模塊，可通過空間的無線信道實現數據的傳送。無線遠程監控水表能夠和無線采集器、路由器、集中器、抄表軟件組成無線遠傳抄表系統，從而實現水表遠程控制開關閥、遠程抄表、欠費提醒等功能。此種抄表方式與其他一些有線方式相比最為節約成本、操作簡單、占用空間小、維護方便。無線遠程監控水表計量并存儲用戶的用水量，檢測水表電池狀態、儀表運行狀態等信息，每天定時向上級設備發送用水量等數據，通過管理軟件可以抄收水表累計水量、電池電壓、工作狀態等數據。

4 水資源監控系統建設

齊齊哈爾市在遠程控制智能水表安裝啟用基礎上，形成市級監控中心，同時和省控監測點國控監測信息共享。水資源管理系統進一步將計劃用水指標的下達考核等業務納入進來。隨著取水許可電子證照及取水口專項整治平臺的建立，水資源監控系統深化融合，為水資源管理工作提供更加高效便捷的有力支撐。重點做好以下工作：一是強化水資源監測體系建設。水行政主管部門根據事權劃分，按照分級負責、分步推進原則，加快水資源監測設施建設。強化取水單位和個人計量主體責任，對未安裝計量設施、計量設施不合格或者運行不正常的，利用專項行動，限期責令整改。二是做好國家水資源監控能力建設項目實施。水行政主管部門要保質保量完成項目建設，并確定設備設施持續良好運行。關鍵是做好設備的維護運行，一定要確保非農取用水站點正常運行率、數據上報率、完整率、及時率達到規定要求。

5 水資源監控系統的拓展

水利水務智能體，作為水利行業智能升級的參考架構，以云為基礎，AI為核心，通過云網邊端協同，構建立體感知、全域協同、精確判斷和持續進化的、開放的智能系統，架構包括四層：智能交互、智能聯接、智能中樞及智慧應用，幫助水利水務行業管好水、用好水。可以從下幾個模塊展開以及智慧水務綜合運行指揮中心，包括綜合水務運行態勢感知、智能決策分析、聯動指揮在內的水務管理全景一張圖。綜合運行指揮中心（IOC），融合業務邊界、打通業務流程，構建水利運行監測、智能分析決策、平戰結合指揮3個中心，利用水聯網、大數據、視頻AI、GIS+BIM、華為云及融合通信等技術，構建可視化智慧化平臺，實現水利水務的綜合態勢感知、決策分析及聯動指揮等全局掌控能力。

6 結語

隨著物聯網、大數據、人工智能、云計算、融合通信等新一代信息技術的蓬勃發展，水利水務行業正逐步邁向數字化、智慧化，為經濟社會高質量發展提供堅實的水利支撐和保障，打好堅實基礎的，不斷向更高更空層次的水資源管理邁進，全面實現智慧水務。