自动明渠量测水监测——农业水价综合改革量测水设施、信息化建设

自动明渠量测水监测

需求背景

“灌区量水”是节约灌溉用水、提高灌溉质量和灌溉效率的有力措施，是实行计划用水和准确引水、输水和配水的重要手段。        

灌区量水虽然不是直接的节水措施，但它是灌区农业用水合理分配、采取高效节水措施的前提性工作。农业灌区量水工作的全面推广势在必行。

建设内容

通过软、硬件产品的集成和信息采集、传输、处理、发布等多项技术的综合运用，构建一套面向农业灌区取用水量的自动监测、预警及信息发布系统。

建设目标

形象、直观地为管理部门提供灌渠实时流量查询、报表管理等服务，确保管理人员迅速、及时、准确地掌握灌渠的流量、雨量信息，为农田水利管理工作提供有效支撑，提升农田水利信息化水平。

系统架构

平升电子自动明渠量测水监测系统主要由监测现场、通信网络和监测中心三部分组成。           1、监测现场：       ◆ 利用测流堰、水位计采集渠道水位，经数据采集终端（RTU）处理、转化为渠道流量。       ◆ 利用雨量筒采集降雨量，并同步汇集到数据采集终端（RTU）。       2、通信网络：       利用GPRS/GSM（或CDMA、4G、光纤）网络将现场数据信息实时发送给监测中心。       3、监测中心       中心服务器布设“灌溉渠道流量监测系统”软件，接收、存储、展示、分析相关数据和信息。

监测现场设备       典型渠道流量监测站主要由数据采集终端（RTU）、水位/流量检测设备、雨量检测设备、供电设备及避雷设备等组成。

监测站主要设备构成

监测中心软件

监测中心软、硬件产品构成

“自动明渠量测水监测”软件将监测结果以直观的方式在WEB端、移动端进行展示，供用户实时了解水位、流量、雨量等信息，并可对历史数据进行查询、统计、分析。

实时数据及气象信息展示界面

历史数据分析界面

应用案例：

案例1—山西省运城市北赵引黄灌溉信息化监控系统

  该项目为运城市北赵引黄工程灌区信息化项目，整个灌区环线全部架设了光纤，总长150公里，实现了泵船/提升泵站、明渠流量和视频同步监控。

项目规模：

   ◆ 泵船/提升泵站

   3级（共5个），采用“DATA-9201型泵船/泵站监控终端”监测提升泵组的运行状态、运行电压/电流、功率、耗电量和电机轴温；同时监测站前水池水位、总出水口瞬时和累计流量。

  ◆ 明渠流量监测点

   共75个，采用“DATA-9201型渠道流量监测终端+明渠流量计”来监测渠道水位、瞬时和累计流量。

  ◆ 视频监控点

   共81个，主要分布在3条主干渠上，采用“视频摄像头+硬盘录像机”来采集、存储现场视频，并实时上传给监控中心。

监控现场：    

明渠流量监测现场

        泵船监测现场                     视频监控现场

监控中心及部分软件界面：

监控中心

提升泵站监控界面

   明渠流量监测界面

干渠视频监控界面

历史数据分析界面

项目特点：

1、太阳能供电

   ◆ 明渠流量监测点、视频监控点全部采用太阳能供电，解决了现场无市电难题。

   ◆ 保障了监测数据和监控视频的实时传输。

2、与多个系统无缝对接

   监控软件通过开放数据库与多个系统实现对接，包括：      

   ◆ 3D模型系统

   ◆ 数字沙盘系统

   ◆ 办公自动化系统

   ◆ 营业收费系统

案例2—山西省回龙灌区引黄灌溉信息化监控系统

   回龙灌区位于山西省运城市临猗县，是一个五级五站规模（含水源浮船站）的中型灌区，灌溉水源来自黄河。

监控现场：

泵船、级站监控现场

渠道流量和气象监测现场

监控中心及部分软件界面：

监控中心

级站监控界面

明渠流量监测界面

土壤墒情监测界面

   该项目中，所有监测/监控站与监控中心之间均采用GPRS通信，站点类型如下：

  ◆ 泵船监测站：共2个泵船取水点，每个泵船上有四台水泵，采集电机温度、泵两端轴承温度、耗电量、泵运行状态等，支持越限和故障报警。

  ◆ 级站监控站：现场均为10KV水泵机组，采集电机温度、泵两端轴承温度、耗电量、泵运行状态、进口水位等，并支持远程启/停泵和越限报警。

  ◆ 灌溉提升泵站监控站：共9个站（16台泵），采集电机温度、泵两端轴承温度、耗电量、泵运行状态等，支持远程启/停泵和越限报警。

  ◆ 渠道监测站：共10个测点，每个测点采集2个明渠水位，根据水位自动计算流量，支持水位越限报警。

  ◆ 墒情监测站：共10个测点，每个测点采集三层土壤湿度，支持越限报警。

  ◆ 气象监测站：共1个测点，采集温度、湿度、风向、风速、雨量、光照度等数据，支持越限报警。

案例3—海口市灌区渠道流量监测

   海口市某灌区信息化项目中，选取了10个重点水闸/分水口布置监测站，远程监测其水位、流量和现场图像；并在其中4个监测站同时对墒情、雨量、温湿度、风速、风向等信息进行监测。  

监测现场：      

明渠流量监测现场

项目特点：

   ◆ 明渠流量计：巴歇尔槽式流量计，通过RS485输出水位和流量数据。

   ◆ 图像监控设备：130万像素的室外工业照相机。

   ◆ 供电方式：太阳能供电。

   ◆ 通信方式：GPRS。

   ◆ 监控软件：组态王监控软件（与渠道流量监测终端DATA-9201完美兼容）。

   灌区管理部门通过长期的数据积累、统计分析，逐步制定出了动态用水计划，提高了灌区管理能力和取用水的精细化管理水平。