張虹飛

（山西省漳澤水庫管理局 山西長治 046021）

漳澤水庫供水監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

張虹飛

（山西省漳澤水庫管理局 山西長治 046021）

文中敘述了漳澤水庫供水監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計。供水監(jiān)測系統(tǒng)接收到流量計瞬時流量和累積水量數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)存于不同原始數(shù)據(jù)庫中，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，具有圖形顯示、實時查詢、打印報表等功能，使管理者能實時掌握用水單位用水狀況，為科學(xué)配置水資源提供數(shù)據(jù)支撐。

供水；監(jiān)測；設(shè)計

1 漳澤水庫概況

漳澤水庫位于山西省長治市北郊，是海河流域漳衛(wèi)南運河水系濁漳南源干流上的一座以工業(yè)、城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉、防洪為主兼顧養(yǎng)殖、旅游等綜合利用的大（Ⅱ）型水利工程。

水庫于1959年11月動工興建，1960年4月竣工蓄水。1989年10月至1995年6月進(jìn)行了除險加固改擴(kuò)建。壩址以上控制流域面積3 176 km2，水庫改建后總庫容4.273億m3。年設(shè)計供水能力1億m3。

2 水庫供水管理現(xiàn)狀

水庫供水的工業(yè)企業(yè)有山西漳澤電力股份有限公司漳澤發(fā)電分公司、首鋼長治鋼鐵有限公司、山西魯晉王曲發(fā)電有限公司、山西漳山發(fā)電有限公司、潞城興水工業(yè)供水有限責(zé)任公司等工礦企業(yè)，供水站點分布見圖1。

目前各用水企業(yè)均已安裝了流量計，實現(xiàn)了科學(xué)計量。但采用人工抄表觀測方式，工作量大且不方便。

圖1 供水站點分布示意圖

3 監(jiān)測系統(tǒng)安裝的必要性

水庫雖然安裝了流量計，但由于沒有實現(xiàn)實時監(jiān)控，在流量計出現(xiàn)故障時不能及時發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致計量結(jié)果不能真實反映實際用水狀況。供水實時監(jiān)測系統(tǒng)的建立能對供水情況進(jìn)行實時監(jiān)測，確保計量的科學(xué)化，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

4 系統(tǒng)建立目標(biāo)

系統(tǒng)能將流量計的瞬時流量和累積水量數(shù)據(jù)，通過GSM網(wǎng)自動傳輸?shù)街行恼?。中心站將搜集到的?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，形成管理者所需的數(shù)據(jù)格式。達(dá)到供水管理科學(xué)化和自動化的目標(biāo)。

5 系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)由測站和中心站組成。測站由流量計和發(fā)射機(jī)組成，流量計與發(fā)射機(jī)通過RS232通訊口連接后，發(fā)射機(jī)將收到的水量數(shù)據(jù)通過GSM網(wǎng)傳至中心站，由中心軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

5.1 測站設(shè)備和工作模式

測站由流量計和發(fā)射機(jī)組成，流量計實時測量管道流量情況。發(fā)射機(jī)由主板、電源板、GSM通信模塊和數(shù)顯模塊組成，發(fā)射機(jī)將采集到的流量數(shù)據(jù)傳送至中心站。數(shù)據(jù)采集時間長短可由用戶依據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。測站設(shè)備采用太陽能浮充蓄電池的直流供電方式，以防因電網(wǎng)電壓不穩(wěn)，或由交流電源引入雷電，造成設(shè)備損壞。測站工作結(jié)構(gòu)圖見圖2。

圖2 測站工作結(jié)構(gòu)圖

5.2 中心站設(shè)備

中心站有接收機(jī)和服務(wù)器。接收機(jī)由電源板、GSM通信模塊、接收模塊和儲存模塊組成，具有接收、儲存和傳輸功能。接收機(jī)和中心站服務(wù)器通過COM1口連接，在單位內(nèi)網(wǎng)可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。中心站有安全可靠的交流電源，接收機(jī)采用交流充電，電池供電方式，后臺服務(wù)器采用交流供電方式。中心臺工作結(jié)構(gòu)圖見圖3。

5.3 中心軟件

中心軟件對采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一收集、歸類、整理，形成管理者需要的各種表格、圖形等。

圖3 中心臺工作結(jié)構(gòu)圖

5.3.1 程序設(shè)計

1）設(shè)計思路

計算機(jī)通過串行口接收各測站發(fā)來的水量數(shù)據(jù)。每個原始數(shù)據(jù)存于原始數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)存于原始數(shù)據(jù)庫中的原始數(shù)據(jù)2 h內(nèi)接受不到數(shù)據(jù)時，軟件將進(jìn)行壞站報警，提示管理人員需對設(shè)備進(jìn)行檢修。對于缺省的數(shù)據(jù)，管理人員可通過手動數(shù)據(jù)修改插入數(shù)值生成連續(xù)的時段數(shù)據(jù)。以后的實時顯示數(shù)據(jù)、過程線繪制、柱狀圖顯示、年月日報表等數(shù)據(jù)均來源于時段數(shù)據(jù)庫。

2）處理流程

測站發(fā)送過的原始數(shù)據(jù)包括有站號、日期、時間、數(shù)據(jù)等信息，中心站服務(wù)器接收到這些特征數(shù)據(jù)后，將這些特征數(shù)據(jù)處理后保存在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表中。例如站點域名、日期和時間域名、采集數(shù)據(jù)域名等，其中瞬時流量以m3/s為單位，精確到小數(shù)點后兩位，累積水量以m3為單位。測站每發(fā)來一個數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫表中增加一個記錄，數(shù)據(jù)庫管理軟件首先對這些不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計。以小時為單位將所有數(shù)據(jù)取出來可生成日報表，同樣，以天為單位可生成月報表，以月為單位可生成年報表。所有日報表、月報表、年報表均以數(shù)據(jù)庫的方式存盤，供以后查詢修改、報表輸出打印之用。數(shù)據(jù)處理流程圖見圖4。

圖4 數(shù)據(jù)處理流程圖

3）查詢打印設(shè)計

軟件具有數(shù)據(jù)查詢打印功能。數(shù)據(jù)查詢打印功能可以查詢打印任意時段報表、年月日逐時報表、水量年報表、設(shè)備狀態(tài)月表、等時段日報表、原始數(shù)據(jù)報表等。其中任意時段報表、年月日逐時報表、庫水位年報表、設(shè)備狀態(tài)月表、等時段日報表的數(shù)據(jù)來源為時段數(shù)據(jù)庫，原始數(shù)據(jù)報表的數(shù)據(jù)來源為原始數(shù)據(jù)庫。

4）圖形顯示設(shè)計

按主菜單中的圖形標(biāo)簽可進(jìn)入圖形顯示頁面。有“動態(tài)”顯示和“靜態(tài)”顯示。在“動態(tài)”顯示方式下，每來一個瞬時流量和累積水量數(shù)據(jù)，相應(yīng)位置的測站數(shù)據(jù)自動由綠色變?yōu)榧t色。如果選擇了“靜態(tài)”選項，該處的數(shù)據(jù)表示從起始年月日時到終止年月日時之間的水量，可用于隨意查詢過去任一時段內(nèi)供水情況。

5）壞站告警設(shè)計

軟件具有壞站告警功能，如果測站二小時內(nèi)沒有發(fā)來數(shù)據(jù)，則相應(yīng)測站位置的數(shù)據(jù)閃爍，提示管理人員注意該站的運行狀況。

6）數(shù)據(jù)備份設(shè)計

使用導(dǎo)入導(dǎo)出的方法將數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。導(dǎo)出功能可導(dǎo)出任一時段內(nèi)的原始數(shù)據(jù)或時段數(shù)據(jù)，作為部分時段數(shù)據(jù)或原始數(shù)據(jù)的備份；導(dǎo)入功能可將備份的原始數(shù)據(jù)或時段數(shù)據(jù)覆蓋過來。數(shù)據(jù)備份需由系統(tǒng)維護(hù)人員進(jìn)行。

7）測站設(shè)置設(shè)計

測站設(shè)置設(shè)計用于修改系統(tǒng)測站設(shè)置、增加或減少測站數(shù)目?？梢栽O(shè)置系統(tǒng)由幾個測站組成，每個測站的站號、站名、類別等信息，所有測站的站名、站號唯一，不得同站名、同站號。測站的站號必須與測站發(fā)射機(jī)中的地址開關(guān)的設(shè)置一致。整個系統(tǒng)中不得有相同的站號。系統(tǒng)設(shè)置只能由系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)。

8）系統(tǒng)簡介設(shè)計

簡介頁面顯示有系統(tǒng)方面的以文字說明和圖解提示方式表示的簡介位圖。鼠標(biāo)單擊簡介頁面中的位圖圖片的任一位置，可循環(huán)顯示各種位圖簡介畫面。簡介畫面有全息照片、文字簡介、設(shè)備組網(wǎng)等。

9）系統(tǒng)幫助設(shè)計

需要實時幫助的可選擇主菜單中的“幫助”標(biāo)簽可進(jìn)入幫助頁面。幫助頁面顯示有關(guān)軟件操作方面的以文字說明和圖解提示方式表示的幫助位圖。鼠標(biāo)左擊幫助位圖的任一位置可更換下一幅幫助位圖，單擊鼠標(biāo)左鍵可循環(huán)顯示五個位圖文件。系統(tǒng)提供設(shè)置步驟、圖形數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)修改、數(shù)據(jù)查詢、原始數(shù)據(jù)查詢功能等五項幫助的幫助位圖。

10）菜單設(shè)計

計算機(jī)接通電源啟動，屏幕上出現(xiàn)操作系統(tǒng)界面后，自動啟動程序組中的系統(tǒng)軟件啟動。軟件啟動后自動進(jìn)入主菜單。主菜單由“簡介”、“設(shè)置”、“圖形”、“修改”、“查詢”、“原始數(shù)據(jù)”、“幫助”等標(biāo)簽組成。選擇不同的標(biāo)簽可進(jìn)入相應(yīng)的功能處理模塊頁面。主菜單的首頁為“簡介”頁面，并顯示與供水管理有關(guān)的照片。標(biāo)題欄為“漳澤水庫供水監(jiān)測系統(tǒng)”。當(dāng)需要運行其它軟件時，可將監(jiān)測系統(tǒng)軟件最小化運行，系統(tǒng)仍可同時接收各測站發(fā)來的數(shù)據(jù)。進(jìn)入設(shè)置頁面按“退出”按鈕可退出系統(tǒng)，返回操作系統(tǒng)。退出系統(tǒng)后計算機(jī)將不接收測站發(fā)來的數(shù)據(jù)。

5.3.2 軟件功能

中心站的軟件具有下列功能：

1）實時接收各測站發(fā)來的原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過檢糾錯、加注時標(biāo)后形成暫存文件。

2）數(shù)據(jù)處理。由中心站的計算機(jī)完成。主要是對接收到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分解、檢錯、換碼、分類、超限判斷等一系列處理后，寫入數(shù)據(jù)庫。

3）信息查詢。管理人員可以使用這一功能模塊以交互方式查看所存水量數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行狀況、測站和系統(tǒng)的特征參數(shù)等，進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、檢索、水情圖表顯示、繪制和打印。

4）進(jìn)行月、年平均值、最大、最小值等特征數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、計算。

5）編制水量圖表。按照預(yù)定的項目和圖表格式顯示和打印各類水量數(shù)據(jù)的日報表，測站分布圖，指定時段的水量分布圖，過程線圖等。

6）數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫由水量數(shù)據(jù)、系統(tǒng)和測站特征參數(shù)二類數(shù)據(jù)文件組成。

6 結(jié)語

供水監(jiān)測系統(tǒng)可實時監(jiān)測用水單位的用水狀況，科學(xué)分析用水單位用水特點，提高供水管理的科學(xué)化和自動化水平，對供水單位科學(xué)配置水資源有重大意義。

Design of Water Supply Monitoring System of Zhangze Reservoir

ZHANG Hong-fei

Design of water supply monitoring system was introduced in this paper.This system could store data in different original database after receiving the instantaneous delivery data and cumulative water quantity data monitored by flow meter.It has graphical display，real-time query，reports printing and other functions after data analysis and treatment.Consequently，managers can master the water consumption of water users in real time.The results could provide data support for scientific allocation of water resources.

water supply；monitor；design

TV697

B

1006-8139（2017）02-074-03

2017-02-08

2017-03-01

張虹飛（1977-），男，2003年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，工程師。