董俊營，李艷麗

(1.賓縣水務(wù)局，黑龍江賓縣150400;2.肇源縣河道管理處，黑龍江肇源166500)

1 工程概況

桃山水庫擔負著城市供水和農(nóng)業(yè)供水。水庫農(nóng)業(yè)供水包括桃山水庫下游1市3縣，共有6處取水口直接從河道中取水，分屬于長興灌區(qū)、中鮮灌區(qū)、大鮮灌區(qū)、倭肯灌區(qū)、公心集灌區(qū)和安興灌區(qū)，從水庫處至最遠的安興灌區(qū)渠首的直線距離為72.5 km。

2 系統(tǒng)建設(shè)原則

桃山水庫農(nóng)業(yè)供水管理系統(tǒng)本著選擇結(jié)構(gòu)簡單、性能先進、可靠性高、防雷省電、便于維護的系統(tǒng)設(shè)備原則，選用定型產(chǎn)品，以縮短建設(shè)周期并確保設(shè)備質(zhì)量，同時保證系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備有足夠備份。

在系統(tǒng)制式和組網(wǎng)方式上，力求簡單，適合工程管理要求，做到先進實用;做好防雷措施及其它管理保護措施，減少故障發(fā)生;各站設(shè)備采用太陽能浮充供電方式，中心站配置有安全可靠的交流電源;充分考慮工程現(xiàn)狀和特點，合理安排管理站和遙測站的關(guān)系，力求無人值守和就近管理相結(jié)合;充分利用現(xiàn)有工程和通信系統(tǒng)資源，發(fā)揮原有資源效益，降低系統(tǒng)造價;系統(tǒng)建設(shè)各項指標符合SL61－2003《水文自動測報系統(tǒng)規(guī)范》要求。

3 監(jiān)測項目及工作體制選擇

3.1 監(jiān)測項目

桃山水庫農(nóng)業(yè)供水管理系統(tǒng)設(shè)計有1個中心站，6個觀測站，18個測控項目。

1)中心站:桃山水庫管理處監(jiān)控中心。

2)測控項目:6個閘位計、6個水位計、6個流量計，總計18個測控項目。各遙測站將數(shù)據(jù)傳輸至中心站，詳見表1。

3.2 系統(tǒng)工作體制

遙測站對中心站采用自報/應(yīng)答體制。

4 系統(tǒng)主要技術(shù)指標

1)系統(tǒng)測控參數(shù):水位、流量、閘位。

2)系統(tǒng)精度:①水位:10 m量程時，≤±0.2%FS;②閘位:10 m量程時，≤±0.2%FS;③流量:≤±5%。

表1 桃山水庫農(nóng)業(yè)供水管管理系統(tǒng)觀測項目一覽表

3)遙測站、中繼站、中心站等單站設(shè)備平均無故障工作時間應(yīng)>6 300 h。

4)系統(tǒng)暢通率>95%。

5)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信誤碼率<10－5。

5 通信信道的選擇

桃山水庫農(nóng)業(yè)供水管理系統(tǒng)組網(wǎng)方案采用GPRS通信。中心站與遙則站之間通過GPRS短信實現(xiàn)自報/應(yīng)答式工作方式。

根據(jù)目前轄區(qū)內(nèi)可利用的通信資源和現(xiàn)有的實現(xiàn)情況:有線程控電話未到達各灌區(qū)遙測站。灌區(qū)遙測站與中心站之間直線距離最大達到72.5 km組建超短波網(wǎng)絡(luò)需設(shè)中繼站，從而導(dǎo)致設(shè)備費、土建費增加。同時中心站和各個遙測站所在地均處在移動通信的覆蓋區(qū)，考慮充分利用現(xiàn)有資源和當今通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢，同時考慮到建成后便于運行管理，保證本系統(tǒng)信息流暢、有效和實用，節(jié)省投資，確保系統(tǒng)的可靠性，在本次建設(shè)中，采用無線移動通信(GPRS和GMS短信)作為農(nóng)業(yè)供水系統(tǒng)通信的主要信道。優(yōu)點是:避免了自建專用網(wǎng)的維護、管理工作;出現(xiàn)問題時由郵電系統(tǒng)維護，還避免了無線通信的同頻干擾問題，傳輸質(zhì)量高;設(shè)備簡單，不要專門配備電源;設(shè)備投資低于其它地面無線信道。所以，本組網(wǎng)方案是可行的，也是可靠的?，F(xiàn)農(nóng)業(yè)供水系統(tǒng)主要為水資源調(diào)度及水費收繳服務(wù)，信息采樣頻率很低，采用GPRS信道最具有經(jīng)濟實用性。

6 系統(tǒng)構(gòu)成及設(shè)備配置

6.1 系統(tǒng)構(gòu)成

桃山水庫農(nóng)業(yè)供水管理系統(tǒng)由遙測站和中心站兩部分組成。

遙測站是現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、存儲和上傳的基本單元，主要由閘位計、水位計、流量計、數(shù)據(jù)采集單元和GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端及電源等部件構(gòu)成。

中心站是系統(tǒng)核心，設(shè)置在水庫管理處(監(jiān)測中心)是由工作站、GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端、UPS、控制中心局域網(wǎng)、公共服務(wù)器等設(shè)備及相關(guān)軟件組成。遙測站同中心站之間通過GPRS短信服務(wù)實現(xiàn)信息傳送，共同組成一個性能優(yōu)越、經(jīng)濟性好、運行靈活、擴展方便的遠程數(shù)據(jù)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

6.2 設(shè)備配置

1)傳感器及其設(shè)備要求:①需有斷電記憶功能，軟件硬件方面要有較強的抗干擾能力，工作穩(wěn)定可靠，可長期連續(xù)運行;②輸出功能;③工作方式:連續(xù)工作，自動監(jiān)測項目有:閘位計——監(jiān)測閘門開度;水位計——測量渠道內(nèi)水位;流量計——累計渠道內(nèi)水流流量。

2)數(shù)據(jù)采集單元:數(shù)據(jù)采集單元是整個數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，負責整個遙測站的數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理、上傳、接收中心站指令等工作。該裝置采用完全模塊化結(jié)構(gòu)，多CPU并行運行;整個單元由數(shù)據(jù)采集智能模塊、通信模塊、電源模塊和防雷模塊等組成，采集智能模塊均獨立運行，互不干擾。該設(shè)備必須能夠兼容多種信號的數(shù)據(jù)采集和處理能力。

3)GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸終端設(shè)備需能夠提供高速、永遠在線、透明數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)和虛擬專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)?？蛇M行點對點數(shù)據(jù)傳輸、中心點對多數(shù)據(jù)傳輸?shù)确?wù)。

4)監(jiān)控主機選用進口 PIV2.4G工控機 1臺，內(nèi)存256MG/硬盤40GB，配有10/100M以太網(wǎng)卡、UPS不間斷電源等。監(jiān)控主機設(shè)在水庫管理處(監(jiān)測中心)。

5)遙測站電源采用交流電源220V±10%，每個遙測站配有蓄電池及配套充電設(shè)備一套，保證自動化設(shè)備待機功耗。

6)避雷設(shè)施:每處遙測站接地電阻≤4 Ω。系統(tǒng)構(gòu)成見圖1。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成圖

7 系統(tǒng)功能要求

7.1 遙測站功能

1)遙測站工作在微工耗值守狀態(tài)，遙測站按設(shè)定的采樣周期時間采集流量、水位、閘位等數(shù)據(jù)。當流量、水位等數(shù)據(jù)變化超出設(shè)定區(qū)間或閘門閘位發(fā)生變化時立即向中心站發(fā)送最新信息。

2)遙測站按設(shè)定時間采集電池電壓、交流電源電壓數(shù)據(jù)，向中心站發(fā)送電源狀態(tài)等信息。

3)遙測站在接到中心站命令后發(fā)送本站存儲信息。

4)系統(tǒng)運行人員在現(xiàn)場人工觀測其他數(shù)據(jù)，用人工置數(shù)的方式將觀測數(shù)據(jù)、觀測時間、數(shù)據(jù)類型等參數(shù)發(fā)回中心站，存入工作站數(shù)據(jù)庫。

5)遙測站具有數(shù)據(jù)存儲功能，每5 min存儲一次監(jiān)測值，能存儲1 a的監(jiān)測信息量。

7.2 中心站功能

中心站是農(nóng)業(yè)供水管理系統(tǒng)的監(jiān)控核心，中心站的功能是由硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)共同配合實現(xiàn)的，需具備以下基本功能:

1)數(shù)據(jù)接收、處理

實時接收遙測站發(fā)來的數(shù)據(jù)包，自動檢查數(shù)據(jù)幀格式，并進行合理性判斷，分類自動存儲。

2)實時監(jiān)測

值班表監(jiān)視:在屏幕上以表格的形式顯示各站最近一次來報信息和各站的特征值。

立即圖監(jiān)視:以圖形的形式將采集的信息直觀的表現(xiàn)出來。

流域圖監(jiān)視:實時顯示各站遙測信息的分布情況，告警信息等。3)歷史記錄查詢4)圖表自動生成5)網(wǎng)絡(luò)功能

遙測系統(tǒng)中使用的數(shù)據(jù)庫為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，工作站采集的遙測信息存儲在服務(wù)器上，與該服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)的所有客戶機都能夠共享服務(wù)器內(nèi)信息。

6)數(shù)據(jù)管理

7)數(shù)據(jù)庫維護

8 結(jié)語

通過上述關(guān)于農(nóng)業(yè)供水管理系統(tǒng)的設(shè)計建設(shè)，實現(xiàn)了以信息采集系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通信傳輸系統(tǒng)為保障，計算機網(wǎng)絡(luò)為依托，決策支持系統(tǒng)為核心，高效可靠，先進實用。系統(tǒng)建成徨，將可以實現(xiàn)各類水情、工情的自動采集、實時傳輸、在線分析、綜合調(diào)度。

[1]呂捷.GPRS技術(shù)[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社，2001.