垛庄水库灌区管网供水自动化监控系统

岳秀芬，刘宁，杨娇丽

（章丘市水务局，山东章丘 250200）

垛庄水库灌区管网供水自动化监控系统

岳秀芬，刘宁，杨娇丽

（章丘市水务局，山东章丘 250200）

垛庄水库灌区已实现多级管网供水，因库水位、用水量实时变化，管道压力变化大，人工控制管理不及时，极易出现管道和闸阀破坏。建设水库供水管网自动化监控系统，可全面实时监测来水、取水、用水信息，提高工作效率，降低管理成本，保证管网安全运行。

高山水库；供水；监控系统

垛庄水库位于章丘市南部山区，是一座典型的高山水库，始建于1966年，2010年底完成除险加固工程建设。现状总库容1 421万m3，兴利库容1 094万m3。垛庄水库水域宽广，水质优良，水质符合生活饮用地表水标准，是章丘市唯一的地表饮用水源地。除险加固后水库供水保障能力得到进一步提高，年可供水量900万m3以上，联合上游的百丈崖水库、龙王岭水库，可供水量达1 200万m3。

1 供水工程情况

垛庄水库2002年建成管道输水灌区，由水库放水洞出口，实行5级管网重力流输水，供水落差200 m，覆盖垛庄、文祖、埠村3个镇的3333.33 hm2耕地,田间实现自压喷灌、微灌和管灌，同时供给沿线22个村3万人饮水。2003年又实施了调水保泉工程，将垛庄水库水引入明水城区，向济南植物园、明水城区景观河道、大学园区、绣源河提供生态景观用水，同时向明水开发区部分企业提供地表水源替代地下水，为实现水资源的优化配置、保泉发挥了重要作用。整个供水管网包括各类主管道6条44.8 km，沿线支管分水口72处，供水口180个，各类建筑物140余座。供水主管道由水库放水洞至明水城区的双山大街南端，管径由1.0m逐步降为0.4 m，因水位落差大，在南明(距水库放水洞6.3 km处)、长青(距南明10.4 km)两处设有减压站，安装有大口径减压阀。

2 供水管网自动化监控系统需求分析

垛庄水库供水工程是高山水库全程管网输水的典范工程，运行多年来在灌溉、饮水、生态供水方面发挥了重要作用。然而，随着信息技术的不断发展，垛庄水库供水管网现有的人工管理操作模式已不能及时收集各测水点的准确数据，管理人员劳动强度高、效率低，水量调配不够及时，造成水量损失较大，水资源浪费现象严重；同时，由于水库水位和用水量变化大，出现多次管道爆裂、闸阀破坏等问题，严重困扰着管理者的工作效率和工程的安全有效运行。因此，加快管网信息化建设，加强管网及行业管理能力，提高管理水平，已成为当务之急。为此，建设水库供水管网自动化监控系统十分必要，可实现水资源的合理配置和供水系统的优化调度，实现适时、适量地计划用水、提高供水利用效率和节约用水，大大提高水库供水管网信息采集和传输的时效性，保障管网各部位安全运行。

3 系统总体设计目标及关键建设内容

系统采用当前领先的设备、网络、数据库技术，从而保证系统技术先进性。在具体产品的选择上，尽量选择先进的技术方案，提高系统的生存周期。系统建设遵循灵活性原则，可以按照不同的需求进行相关方案调整。

3.1 设计目标

1）建成较为完善的供水管网远程监控网络，实现水资源信息的互联互通和数据采集控制的标准化管理。

2）建成基本满足取水计量监控应用需求的公共平台和信息平台。搭建一个具有较强开放性和可扩展性的统一平台，实现各业务应用系统的数据交换、资源共享和集中管理。

3）建设功能比较完备的业务应用系统，全面推进测水、量水等监控业务应用系统建设，逐步实现各业务子系统的协同应用。

4）具备较强的水资源信息化保障能力。理顺管理体制和运行机制，建立信息安全保障体系、运行维护体系、技术标准体系和专业人才队伍，提高全市水资源管理能力和服务水平。

5）精心设计的人性化用户界面，操作方便、舒适；多站点Web登录、连接，数据高度共享。

3.2 主要技术路线

通过对项目建设内容的分析，同时考虑系统的技术先进性和可扩展性，采用层次化进行方案设计，即将整个系统分为设备层、数据传输层、信息层。各层之间既紧密联系又相互独立，最终实现整个系统的高内聚、低耦合特性，从而保证整个系统的灵活性和可扩展性。

1）设备层。设备层以监测现场的流量传感器、压力传感器、摄像机、电源系统、防雷系统为主，主要实现现场数据的自动采集和远程控制功能。

2）数据传输层。数据传输层依然以硬件设备为主，包括信号调理器、信号接收发射装置等。该层的主要功能是将信号转换为特定的格式，以有线或无线方式进行远程数据传输。

3）信息层。信息层由硬件和软件两部分组成，硬件主要包括中心站点，数据服务器、视频服务器、网络服务器等，软件主要包括信息采集终端软件、数据分析处理软件、数据库管理软件、网络浏览分发处理软件。

3.3 项目主要内容

1）供水管网自动化监控信息平台建设。在章丘市水务管理服务中心，新建1处垛庄水库供水管网自动化监控信息平台，现场监控终端与信息平台通过GPRS通信实现数据传输。该平台可实现各业务应用系统的数据交换、资源共享和集中管理，实现计量信息的互联互通和数据采集控制的标准化管理，大幅提高水资源的管理能力。信息平台建设从系统工程的角度出发，充分考虑系统建设后的长期可维护性、可扩充性和可升级性等要求，建设一个综合运用多学科、多种现代信息处理技术，具有先进水平和较高技术含量的平台。

2）现场监控系统。建设2处智能一体化监测及减压系统。在供水管网的南明、长青两处减压管理站，各新建1处智能一体化监控系统及减压系统，实现2个减压管理站的流量、压力、视频监测，改造原管道减压系统。

视频监控采用流媒体控制技术，提供实时媒体流的转发服务，并能提供媒体流的存储、历史媒体信息的检索和点播功能。同时在2个减压站建立自动减压系统，控制阀门的固定出口压力，使阀门的出口压力不受进口压力以及流量的变化影响，能够获得精确、稳定的出口压力。

3）流量监控终端建设。在主干管的主要分水口和重要用水户，进行现场流量监控终端建设，安装插入式电磁水表或法兰式电磁水表、脉冲型远程水表，以直径大小分类采用不同形式终端设备。

4 结语

垛庄水库供水管网自动化监控系统的实施，实现了用水量实时监测与科学管理的目标，保证了测水、量水的精度，有效减少因水量计算误差大而引起的纠纷；有效提升用水单位的节水意识，提高供水利用效率，减轻管理负担，每年可节省大量的人员、车辆及燃油等开支；及时调整管道承压力，保证管道和闸阀运行安全；大大提高供水管网的科学管理和调度能力，有效降低管理单位人员劳动强度。同时，借助已建成的自动化管理设施，完善供水管网自动化系统建设，将垛庄水库供水管网建设成为供水管网自动化管理典范工程，实现生态、节水、科技三位一体的现代化水利管网的建设目标。

（责任编辑 张玉燕）

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1009-6159（2014）-11-0048-02

岳秀芬（1977—），女，助理工程师