水资源监控管理系统

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1、 1 水资源监控管理系统建设水资源监控管理系统建设 技术方案技术方案 唐山平升电子技术开发发展有限公司 地址：唐山国家高级技术研发中心创业大楼 电话：03157872691 传真：03157746232 网址： E- mail： 2 目录 一、需求概述 二、解决方案 1、系统组成 1.1、省、市、县三级管理系统构成示意图 1.2、县水资源监控系统构成示意图 1.3、县水资源监控系统组成 2、计量测量设备 2.1、流量计 2.2、水位计 3、水资源测控设备 3.1、水资源测控设备的安装位置 3.2、水资源测控设备的配置 3.3、水资源测控设备的功能 3.4、水资源测控设备的特点 3.5、水资源测

2、控设备的主要参数 3.6、水资源测控设备的使用环境 3.7、水资源测控设备符合的国家和行业标准 3.8、水资源测控设备安装注意事项 附件： 附件*：水资源测控设备内的水资源控制器说明 附件*+1：水资源测控设备内的 GPRS 模块说明 4、通信网络 4.1、水资源测控设备与区县管理中心的通信网络 5、水务监控中心 5.1、水务监控中心硬件设备 5.2、水务监控中心软件介绍 3 一、需求概述 据悉，目前某省地下水位下降速度越来越快。全省 22 个城市和 70 个县城缺水，440 万农村人口饮水困难。从目前发展趋势看，今后某省水资源供需矛盾将更加突出，到 2010 年，某省中等干旱年预计缺水将达

3、50 亿立方米。 水是关系人类生存和社会发展的基本物质，是一种有限的、不可替代的宝贵资源，是实现经济社会可持续发展的重要保证。为了有效保护水资源，合理利用水资源，省水资源管理委员会计划在全省范围内建立“水资源远程监控管理系统”。通过收费的手段、通过计划用水的手段、通过强制控制手段来加强人们的节水意识，逐步改变的现状。 二、解决方案 本公司根据水务行业的需要，成功推出“水资源监控管理系统”，该系统是专门为区县级水务部门开发的管理系统。它集 IC 卡预收水费、流量监测、水位监测、 用水管理等多种功能于一体，是目前国内水务行业中比较先进的系统解决方案。 针对某省的水资源状况及远景目标，提出“某省水资

4、源实时监控管理系统”建议方案。 1、系统组成 建议系统建成三级管理模式。县级水资源管理部门直接管理用水单位，直接收取水资源费、直接控制用水单位取水；市水资源管理委员会管理所辖区县水资源管理部门，掌控全市地下水、地表水利用信息；省水资源委员会管理所辖市水资源管理委员会，掌控全省地下水、地表水利用信息，进行科学决策。 1.1、省、市、县三级管理系统构成示意图 如下图所示： 省、市、县通过内部专网相互浏览对方的公布信息，通过内部专网传递数据。 取水单位通过 INTERNET 公网可以浏览其上级管理水资源管理部门公布的信息，使用用户名和密码可以查询自己的备案信息。 县水资源管理部门通过中国移动通信公司

5、的 GPRS-VPN 专网实现对用水单位的监控。 4 1.2、县级水资源监控系统构成示意图 如下图所示： 县级水资源监控系统组成：监控中心、通信介质、水资源测控设备、计量测量设备。 监控中心：主要由服务器、工作站、UPS 电源、打印机、IC 卡读写器、移动数据专线、水资源管理系统软件、操作系统软件、数据库软件及防火墙组成。 通信介质：非接触式 IC 卡、中国移动通信公司 GPRS-VPN 网络。 水资源测控设备：水资源测控箱。 计量测量设备：流量计，水位计 用水单位 用水单位 水利厅内部网络 水利厅内部网络 省信息中心 市信息分中心 县监控中心 移动专线 中国移动 GPRS- VPN 专网 I

6、NTERNET公网 用水单位 公众 5 2、计量测量设备 水流量是水务管理系统的重要参数， 正确计量是水务系统管理生产和能源考核的必备手段。现今水流量计量仪表种类繁多，合理的选择流量仪表对于水务管理系统是至关重要的。在提高生产效率，保障生产可持续发展和杜绝能源浪费等方面发挥着无可替代的作用。 2.1、流量计 常用流量计包括超声波流量计、超声波流量水表、远传脉冲水表、电磁流量计、涡街流量计等。 GPRS- VPN 通信网络 IC 卡读写器 领导 水泵启动设备 超声波流量计 县水务局局域网 水位计 服务器 管理人员 收费人员 IC 卡 监控中心 通信介质 测控设备 计量测量设备 6 他们的主要作用

7、是测量管道内水流的瞬时流量、瞬时流速、累计流量等多种测量数据，通过信号线将采集的数据发送给水资源测控设备进行计算机控制管理。 2.1.1、超声波流量计 超声波流量计是用来测量封闭管路液体流量， 用户基于被测管路和流体的特点来选择非接触、附着式、插入式的传感器，将两个传感器按照一定距离安装在管道外侧即可，可以使用两次声程的 V 法，四次声程的 W 法，或者采用声波直接穿过被测管路的 Z 法安装。 超声波流量计主板中央处理器控制两个传感器轮流接收和发射超声波并测量其间的传播时间，计算时间差值，得到的时差与流体的流速有直接的关系，如下表述： downupTTTMDV=2sin其中 是声束于液体流动方

8、向的夹角 M 是声束在液体中的直线传播次数 D 是管道内径 Tup 是声束在正方向上的传播时间 Tdown 是声束在逆方向上的传播时间 T=Tup Tdown 详细功能介绍使用说明参见附录详细功能介绍使用说明参见附录 2.1.2、超声波水表 超声波水表是一种根据欧盟 EN1434 标准、采用超声波时差原理进行流量测量而设计的仪表，无任何活动的机械部件，因此没有磨损，具有长期测量精度不Tup Tdown 流向流向 上游传感器上游传感器 下游传感器下游传感器 安装距离安装距离 7 发生变化并且稳定运行可靠的特点。 2.1.3、远传脉冲水表 远传脉冲水表采用高灵敏度传感器装置， 抗干扰性强；采用四芯

9、线、双信号输出； 能远距离采集水表用水量，数据可靠准 确；保留了原水表字轮读水的计量功能， 并可以与计算机连接，便于计算机管理。 2.1.4、电磁流量计 电磁流量计是一种根据法拉第电磁感应定 律来测量管内导电介质体积流量的感应式 仪表，采用单片机嵌入式技术实现数字励 磁。电磁流量计在满足现场显示的同时， 还可以输出 4-20mA 电流信号和 RS485 以 供记录、调节和控制使用。电磁流量计除 可测量一般导电液体的流体外，还可测量 液固两相流，高粘度液流及盐类、强酸、 强碱液体的体积流量。 电磁流量计的性能特点 1）、仪表结构简单、可靠，无可动部件，工作寿命长。 2）、智能化设计，有显示介质流

10、向和仪表故障自诊断功能。 8 3）、无机械故障，响应快速，稳定性好，可应用于自动检测、调节和程控系统。 4）、测量精度不受被测介质的温度、粘度、压力等物理参数的影响。 5）、采用 EEPROM 存储器，测量、运算数据存储保证安全可靠。 6）、具有 MODBUS 协议,RS-485 通信接口和 HART 协议通信接口。 电磁流量计的技术参数 1）、仪表精度 ：管道式 0.5 级（0.3 级可选）；1.0 级 插入式 2.5 级（1.5 级可选） 2）、测量介质 ：电导率大于 5us/cm 的各种液体和液固两相流体。 3）、流速范围 ：0.2-8m/s 4）、工作压力 ：1.0MPa/1.6MPa

11、/2.5MPa/4.0MPa(高压可订制) 5）、环境温度 ：-4050 6）、介质温度 ：聚四氟乙烯衬里180；橡胶材质衬里65 7）、输出信号 ：4-20mA,负载电阻 0-750 2.1.5、涡街流量计 涡街流量计是基于流体振动发展起 来的，根据旋涡的不同，检测方式从热丝 式、热敏式逐渐发展了应力式、磁敏式及 差动开关电容式、超声波式等。它几乎可 用于一切可形成旋涡列的场合，不仅可用 于封闭的管道，还可用于开放的沟槽。涡 街流量计没有可动的机械部件，维护工作 量小，仪表常数稳定；测量范围大，压力 损失小，准确度高，安装与维护简单。 涡街流量计性能特点 1）、具有对被测介质温度、压力跟踪补

12、偿运算功能，可以准确测量介质的质量流量。 2）、环境温度 ：-40+60；相对湿度85%RH 3)、介质温度 ：-40+100 9 4）、流速范围 ：液体 0.57m/s 5)、测量精度 ：满管式1.0%、插入式2.5% 6）、输出信号 ：二线制 420mA 模拟电流（负载电阻750） 7）、流体压力 ：04MPa(DN25DN100) 02.5MPa(DN125DN2000) 其他高压定制 2.2、水位计 水位计用于测量水井水位的高度， 将测量的数据通过信号线传送给水资源控制器。 水位压力传感器中内置扩散硅敏感元件，利用压力电阻效应，将承受的液压转换成电信号，再由电压电流转换器，把电信号变换

13、成 4-20mA 标准远传信号。 计算公式：P=PI+Q*H 其中 P:被测液体压力；PI:大气压力；H:液体深度；Q:被测液体比重 由于大气压随地理位置高度的不同而变化， 为了消除大气压变化引起的测量误差，传感器采用导气电缆，将大气压 PI 导入敏感元件另一侧，导气电缆的导气孔于大气连通。从而使计算公式变为：P=Q*H 这样就消除了大气压力变化引起的测量误差，测量精度可达 0.5% 10 对于波动较大的水池的液位测量，可以根据具体情况采用防波管、固定支架等手 段固定变送器，见图 3(c)、图 3(d)。 图 3a 图 3b 附件：超声波流量计使用说明 附件：超声波水表使用说明 3、水资源测控

14、设备 水资源测控设备是水资源实时监控系统中安装在遥测站中的核心设备。 介绍11 如下： 3.1、水资源测控设备的安装位置 以自备井远程测控为例，介绍水资源测控设备的安装位置 流量计（水表）安装在水泵出水口，信号线接到测控设备上；测控设备相当于一个智能开关安装在水泵启动柜的进线上，它预存水费，采集水表数据，出一吨水就扣除一吨水费，预存水费扣完了，它就自动切断水泵启动柜电源。水位信号线也接到测控设备上。 3.2、水资源测控设备的配置 根据用水单位的现场情况和水资源监控中心的系统要求， 水资源测控设备可以有不同种配置。 根据安装位置分： 一般可分为： 室内型、 室外型。 室内型机箱不做特殊处理，一般

15、挂在墙上。室外型机箱需要做防尘、防雨、防晒处理。 12 根据功能分：一般可分为 IC 卡型、GPRS 通信型、IC 卡型+ GPRS 通信型。 根据电源分：普通供电型和带备用电源型。 根据外围设备分：测量变送器与计量仪表安装在该机箱内部，为内置型；测量变送器与计量仪表安装在该机箱外部，为外置型。 一个室内型、IC 卡型+ GPRS 通信型、带备用电源型、外置型的水资源测控设备的配置如下： 金属机箱（室内型） 对内部电器进行防护 水资源控制器 水资源测控设备中的核心装置 接触器 切断、闭合水泵启动柜的电源线 继电器 连接水资源控制器和接触器，控制接触器 GPRS 数据传输模块 负责水资源测控设备

16、与监控中心、信息中心之间的通信 电参数采集模块 检测水泵的起停状态 位置开关 检测设备的门被打开情况 开关电源 把 220/380VAC 变成 24VDC 备用电源 现场停电情况下，测控设备可以继续工作一段时间 接线端子 接入除启动柜电源线之外的所有信号线 空开、插座 方便检修 3.3、水资源测控设备的功能 采集功能： 、可以采集本公司生产的全系列超声波流量计、超声波水表等计量数据。 、可以采集其它公司生产的各种超声波流量计、超声波水表及其它串口智13 能仪表（包括电表）的数据。 、 可以采集其它公司生产的 4-20mA 及其它标准信号输出的计量仪表数据。 、可以采集其它公司生产的各种脉冲水表（包括电表）的数据。如：单脉冲信号输出表、双脉冲信号输出表、防磁攻击脉冲信号输出表、带短路及断路报警功能的脉冲信号输