漳泽水库供水监测系统设计

张虹飞

（山西省漳泽水库管理局 山西长治 046021）

漳泽水库供水监测系统设计

张虹飞

（山西省漳泽水库管理局 山西长治 046021）

文中叙述了漳泽水库供水监测系统的设计。供水监测系统接收到流量计瞬时流量和累积水量数据后，将数据存于不同原始数据库中，系统对数据进行分析处理后，具有图形显示、实时查询、打印报表等功能，使管理者能实时掌握用水单位用水状况，为科学配置水资源提供数据支撑。

供水；监测；设计

1 漳泽水库概况

漳泽水库位于山西省长治市北郊，是海河流域漳卫南运河水系浊漳南源干流上的一座以工业、城市供水、农业灌溉、防洪为主兼顾养殖、旅游等综合利用的大（Ⅱ）型水利工程。

水库于1959年11月动工兴建，1960年4月竣工蓄水。1989年10月至1995年6月进行了除险加固改扩建。坝址以上控制流域面积3 176 km2，水库改建后总库容4.273亿m3。年设计供水能力1亿m3。

2 水库供水管理现状

水库供水的工业企业有山西漳泽电力股份有限公司漳泽发电分公司、首钢长治钢铁有限公司、山西鲁晋王曲发电有限公司、山西漳山发电有限公司、潞城兴水工业供水有限责任公司等工矿企业，供水站点分布见图1。

目前各用水企业均已安装了流量计，实现了科学计量。但采用人工抄表观测方式，工作量大且不方便。

图1 供水站点分布示意图

3 监测系统安装的必要性

水库虽然安装了流量计，但由于没有实现实时监控，在流量计出现故障时不能及时发现，导致计量结果不能真实反映实际用水状况。供水实时监测系统的建立能对供水情况进行实时监测，确保计量的科学化，具有显著的经济效益和社会效益。

4 系统建立目标

系统能将流量计的瞬时流量和累积水量数据，通过GSM网自动传输到中心站。中心站将搜集到的数据进行分析处理，形成管理者所需的数据格式。达到供水管理科学化和自动化的目标。

5 系统设计

系统由测站和中心站组成。测站由流量计和发射机组成，流量计与发射机通过RS232通讯口连接后，发射机将收到的水量数据通过GSM网传至中心站，由中心软件对数据进行分析。

5.1 测站设备和工作模式

测站由流量计和发射机组成，流量计实时测量管道流量情况。发射机由主板、电源板、GSM通信模块和数显模块组成，发射机将采集到的流量数据传送至中心站。数据采集时间长短可由用户依据需要进行调整。测站设备采用太阳能浮充蓄电池的直流供电方式，以防因电网电压不稳，或由交流电源引入雷电，造成设备损坏。测站工作结构图见图2。

图2 测站工作结构图

5.2 中心站设备

中心站有接收机和服务器。接收机由电源板、GSM通信模块、接收模块和储存模块组成，具有接收、储存和传输功能。接收机和中心站服务器通过COM1口连接，在单位内网可以对数据进行查询。中心站有安全可靠的交流电源，接收机采用交流充电，电池供电方式，后台服务器采用交流供电方式。中心台工作结构图见图3。

5.3 中心软件

中心软件对采集来的数据进行统一收集、归类、整理，形成管理者需要的各种表格、图形等。

图3 中心台工作结构图

5.3.1 程序设计

1）设计思路

计算机通过串行口接收各测站发来的水量数据。每个原始数据存于原始数据库中。当存于原始数据库中的原始数据2 h内接受不到数据时，软件将进行坏站报警，提示管理人员需对设备进行检修。对于缺省的数据，管理人员可通过手动数据修改插入数值生成连续的时段数据。以后的实时显示数据、过程线绘制、柱状图显示、年月日报表等数据均来源于时段数据库。

2）处理流程

测站发送过的原始数据包括有站号、日期、时间、数据等信息，中心站服务器接收到这些特征数据后，将这些特征数据处理后保存在相应的数据库表中。例如站点域名、日期和时间域名、采集数据域名等，其中瞬时流量以m3/s为单位，精确到小数点后两位，累积水量以m3为单位。测站每发来一个数据，数据库表中增加一个记录，数据库管理软件首先对这些不同类型的数据进行分类统计。以小时为单位将所有数据取出来可生成日报表，同样，以天为单位可生成月报表，以月为单位可生成年报表。所有日报表、月报表、年报表均以数据库的方式存盘，供以后查询修改、报表输出打印之用。数据处理流程图见图4。

图4 数据处理流程图

3）查询打印设计

软件具有数据查询打印功能。数据查询打印功能可以查询打印任意时段报表、年月日逐时报表、水量年报表、设备状态月表、等时段日报表、原始数据报表等。其中任意时段报表、年月日逐时报表、库水位年报表、设备状态月表、等时段日报表的数据来源为时段数据库，原始数据报表的数据来源为原始数据库。

4）图形显示设计

按主菜单中的图形标签可进入图形显示页面。有“动态”显示和“静态”显示。在“动态”显示方式下，每来一个瞬时流量和累积水量数据，相应位置的测站数据自动由绿色变为红色。如果选择了“静态”选项，该处的数据表示从起始年月日时到终止年月日时之间的水量，可用于随意查询过去任一时段内供水情况。

5）坏站告警设计

软件具有坏站告警功能，如果测站二小时内没有发来数据，则相应测站位置的数据闪烁，提示管理人员注意该站的运行状况。

6）数据备份设计

使用导入导出的方法将数据进行备份。导出功能可导出任一时段内的原始数据或时段数据，作为部分时段数据或原始数据的备份；导入功能可将备份的原始数据或时段数据覆盖过来。数据备份需由系统维护人员进行。

7）测站设置设计

测站设置设计用于修改系统测站设置、增加或减少测站数目。可以设置系统由几个测站组成，每个测站的站号、站名、类别等信息，所有测站的站名、站号唯一，不得同站名、同站号。测站的站号必须与测站发射机中的地址开关的设置一致。整个系统中不得有相同的站号。系统设置只能由系统管理员负责。

8）系统简介设计

简介页面显示有系统方面的以文字说明和图解提示方式表示的简介位图。鼠标单击简介页面中的位图图片的任一位置，可循环显示各种位图简介画面。简介画面有全息照片、文字简介、设备组网等。

9）系统帮助设计

需要实时帮助的可选择主菜单中的“帮助”标签可进入帮助页面。帮助页面显示有关软件操作方面的以文字说明和图解提示方式表示的帮助位图。鼠标左击帮助位图的任一位置可更换下一幅帮助位图，单击鼠标左键可循环显示五个位图文件。系统提供设置步骤、图形数据显示、数据修改、数据查询、原始数据查询功能等五项帮助的帮助位图。

10）菜单设计

计算机接通电源启动，屏幕上出现操作系统界面后，自动启动程序组中的系统软件启动。软件启动后自动进入主菜单。主菜单由“简介”、“设置”、“图形”、“修改”、“查询”、“原始数据”、“帮助”等标签组成。选择不同的标签可进入相应的功能处理模块页面。主菜单的首页为“简介”页面，并显示与供水管理有关的照片。标题栏为“漳泽水库供水监测系统”。当需要运行其它软件时，可将监测系统软件最小化运行，系统仍可同时接收各测站发来的数据。进入设置页面按“退出”按钮可退出系统，返回操作系统。退出系统后计算机将不接收测站发来的数据。

5.3.2 软件功能

中心站的软件具有下列功能：

1）实时接收各测站发来的原始数据，经过检纠错、加注时标后形成暂存文件。

2）数据处理。由中心站的计算机完成。主要是对接收到的原始数据进行分解、检错、换码、分类、超限判断等一系列处理后，写入数据库。

3）信息查询。管理人员可以使用这一功能模块以交互方式查看所存水量数据、系统运行状况、测站和系统的特征参数等，进行数据查询、检索、水情图表显示、绘制和打印。

4）进行月、年平均值、最大、最小值等特征数据的统计、计算。

5）编制水量图表。按照预定的项目和图表格式显示和打印各类水量数据的日报表，测站分布图，指定时段的水量分布图，过程线图等。

6）数据库和数据库管理。数据处理系统的数据库由水量数据、系统和测站特征参数二类数据文件组成。

6 结语

供水监测系统可实时监测用水单位的用水状况，科学分析用水单位用水特点，提高供水管理的科学化和自动化水平，对供水单位科学配置水资源有重大意义。

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

张虹飞（1977-），男，2003年毕业于太原理工大学，工程师。