非农取水在线监测建设应用

芦韵琦

（安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院 蚌埠 230000）

1 概况

安徽省滁州市来安县非农业取水在线监测建设较早，后期经过国控、市控进行了部分补充建设。从整体看，来安县现有非农业取水监测站12 处，其中有9处非农业取水在线监测站是2010年县级建设。由于来安县非农业取水在线监测站建设较早，监测站现场硬件设备大部分已经损坏，软件技术陈旧，现已经无法满足来安县取水实时计量要求。为了加强来安县的水资源管理及满足安徽省对来安县的水资源考核要求，来安县水利局启动了本次项目。

2 安装方案

本次项目建设对象主要是管道型取水流量自动监测站。现场取水计量终端设备主要由RTU 终端控制器、DTU 通信设备（GPRS/GSM 模块）、电源模块、蓄电池以及电源避雷器等组成。具体实现水量及相关设备信息的现场采集，其中监测数据采集部分用于非农取水监测站点的流量等监测数据采集；RTU用于采集、存储和处理计量设备数据，DTU 通信设备用于将RTU 采集的数据通过GPRS 无线传输网络（公网专线）发送至安徽省水资源取用水监测平台。直流电源、蓄电池、以及电源避雷器等提供系统供电保障，机箱提供全电源和数据实时传输部分的整体防护，如图1 所示。

图1 管道型数据采集监测站图

监测站主要采集数据包含如下：

（1）实时取用水信息（流量计的瞬时、累计流量）。

（2）现场设备供电情况（是否断电、采集蓄电池电压等）。

（3）设备接触器通断状态情况。

（4）出现异常情况，设备报警信息。

（5）网络情况，网络异常信息上传。

（6）现场设备箱门开启、关闭信息。

根据水资源监控所涉及取水口的特点，对于取水口管径大200mm 的取水口，采用插入式或外敷式超声波流量计，对于管径小于200mm 的取水口，宜采用管道型超声波流量计或电磁流量计。取用水监控体系的信息采集站点分布于市、县广大区域，信息传输通道依据站点本身特点和周边通讯条件、前期其他水利信息化系统建设状况，以及传输流量的大小进行合理选择。由于取用水工程的监测点集中在主要供水水源地、规模以上取水口等，传输的信息流量都比较小，因此优先选择公共移动通信方式。目前可以使用的公共移动通信主要有GPRS、CDMA和GSM-SMS、CDMA-SMS，有关这些通信方式的使用规定和要求应符合SL427-2008 标准。自动监测站应该具有备份信道，所配置的DTU 应具有通信主备信道的自动切换。中心站和自动监测站的数据交换是通过VPN 虚拟网络，运营商通过通信模块中设置的VPN 找到其设定的VPN 内部的IP 地址将数据转发，中心站的通信是通过网络接收和发送，以保证中心站对众多的自动监测站的数据通信。中心站招测每个监测站的次数不超过三次。对通信规约中设置指令的密钥和密码的算法及数据需要约定，算法一旦定下就不可以变化，今后可以改变密钥和密码。

3 安装流程

3．1 安装之前

（1）所有安装的设备都应该是经检验满足设计要求的合格产品；（2）监测站设备安装环境应满足《监测设备技术要求》，不符合时应该采取相应措施满足要求；（3）电缆应有20%的电气冗余，线数也宜有适当的冗余，满足设计要求；（4）接入终端的传感器，其传输距离应该在改传感器信号输出的有效距离之内，留有的冗余应满足设计要求；（5）监测站通信设备天线安放的室内或室外位置，应根据采用通信方式的技术要求安装，通信信道正常。

3．2 安装调试之中

（1）应按照设计要求施工，按照设备使用说明书要求安装调试，施工质量要符合以下要求：①零部件应齐全、清洁、完好；②接线端，接插件及连接部位应光洁、无锈蚀；③支架及接地应牢固，无锈蚀和损伤；④监测站设备和线缆都应有明显的标识；⑤不同回路、不同电压等级和交流电与直流电的电线，不应穿在同一护管内，管内不可有接头，接线处应用接线盒；⑥电缆转弯处的最小允许弯曲半径不小于10 倍的电缆外径；电缆出入电缆沟、竖井、建筑物、柜（盘）、台等通道口处应做密封处理；⑦自动监测站的传感器与终端通信及终端与中心站通信的数据传输规约应该符合SL427-2008 规定。

（2）设备的调试工作在设备的安装中或结束后进行，调试工作应该按照使用说明书和相关标准的要求安装和调试：①安装调试工作一般有单个设备的安装调试，传感器设备与数据采集终端之间的调试，数据采集终端与通信设备之间的调试，监测站与中心站之间的调试；②安装者安装调试中应对设备的安装和调试做详细的记录，记录内容有监测站位置坐标，安装的设备清单、厂家和型号、监测站主要的参数配置情况、监测站场景照片等。

（3）防护监测站的防护应满足设计要求，安装时要检查一下防护内容是否完整，应在安装调试时保证落实：

①电源防雷监测站采用交流电供电时，在电源线上应加电源防雷器和隔离变压器。电源防雷器应可靠接地。

②信号防雷为保证传感器信号电缆不受雷电影响，所有传感器至监测终端的信号电缆一律采用穿管，利用法拉第屏蔽效应将传感器数据电缆受雷电的影响降低到最小。此外在传感器信号接入端加信号避雷器，信号避雷器应可靠接地。接地电阻应不大于5Ω。

③天线防雷超短波天线在室外高处，天线应在避雷针的保护角内，同时天线电缆应配备同轴避雷器加以保护。避雷针和同轴避雷器应可靠接地。接地电阻应小于10Ω。

④安全保护措施：监测站的设计、安装应注意防破坏。应地制宜，加强设备设施的安全保护措施；机箱要做好密封，端口采用密封插件，要设置防止非法进入功能，当检测到有非法进入时，可发出警告。

3．3 安装调试完成后

安装调试完成应对照设计要求和设备使用说明书对安装和调试结果进行检查：（1）电缆敷设应无绞拧、铠装压扁、护管断裂和表面严重划伤等缺陷；（2）电缆进入屏柜、终端机等时应预留满足使用要求的长度，电缆接线、电缆头成端应符合规范要求，首末端应设标示；（3）电缆绝缘阻值不低于0.5MΩ；（4）所有现场标识和设计图纸上应完全对应；（5）所有安装调试结果应该符合设计要求和相关标准的要求；（6）调试的结果应该符合设计指标，如果有问题应查出问题并排除。

4 结语

非农取水在线监测建设项目与传统的水利工程项目有一定的区别，目前缺少完整的规范技术手册指导，需要在不断实践中探寻、总结经验，为水利现代化建设添砖加瓦