取水在線計(jì)量終端  非農(nóng)取水計(jì)量  管網(wǎng)流量計(jì)量  流量監(jiān)測(cè)平臺(tái)

河北當(dāng)曲電子科技有限公司 陳

對(duì)非農(nóng)取用水戶的取水量進(jìn)行有效在線監(jiān)控，不僅是落實(shí)壓采地下水政策的需要，更是獲取水資源稅征收重要依據(jù)的需要，針對(duì)河北省現(xiàn)有非農(nóng)取用水戶在線監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題，設(shè)計(jì)歸納了在線監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)控設(shè)計(jì)方案，以準(zhǔn)確、有效在線監(jiān)測(cè)非農(nóng)取用水量。

河北省屬于水資源緊缺省份，自列入全國(guó)壓減地下水開(kāi)采量以及水資源稅征收試點(diǎn)省份以來(lái)，不斷推陳出新，利用多種途徑降低地下水開(kāi)采量。非農(nóng)取用水戶是取用水系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)其取水量進(jìn)行有效在線監(jiān)控，不僅是落實(shí)壓采政策的需要，更是獲取水資源稅征收重要依據(jù)的需要。

在線計(jì)量監(jiān)控安裝設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

2014年至今，國(guó)家以及河北省陸續(xù)投資建設(shè)了非農(nóng)取用水戶在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)以及河北省水資源管理信息平臺(tái)。國(guó)家以及省級(jí)資金建設(shè)的在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)均通過(guò)政務(wù)外網(wǎng)將數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸至河北省水資源管理信息平臺(tái)。今年，在河北省大力推進(jìn)下河北省水資源監(jiān)控覆蓋率快速增長(zhǎng)，規(guī)模以上取用水戶基本實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控全覆蓋。但在監(jiān)控體系建設(shè)過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題，影響了已建在線監(jiān)控體系在水資源稅改革過(guò)程中效能的完整發(fā)揮，

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不健全

在水資源監(jiān)控能力建設(shè)的前期設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)方案中技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不夠健全，設(shè)備相關(guān)技術(shù)參數(shù)不明確，極有可能導(dǎo)致承建單位提供的設(shè)備技術(shù)參數(shù)達(dá)不到要求，甚至出現(xiàn)部分承建單位在投標(biāo)過(guò)程中降低部分技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致標(biāo)中標(biāo)情況的出現(xiàn)設(shè)計(jì)方案無(wú)法對(duì)在線監(jiān)控體系建設(shè)發(fā)揮很好的指導(dǎo)作用。

精細(xì)化水平不足

現(xiàn)狀情況下，多數(shù)設(shè)計(jì)方案僅僅考慮設(shè)備的成本，不考慮現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量設(shè)施的安裝環(huán)境精細(xì)化水平不足。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)量設(shè)施在標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)環(huán)境下，才能夠滿足其計(jì)量精度。但是由于前期設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中并未進(jìn)行逐點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，導(dǎo)致設(shè)計(jì)過(guò)程中典型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的缺失，因此現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量設(shè)施的安裝多數(shù)無(wú)法滿足計(jì)量設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)安裝要求，影響了在線監(jiān)控效力的發(fā)揮。

部分設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)缺失

在線監(jiān)控信息的傳輸過(guò)程中，被采集到的信息（主要包含水量、水位、經(jīng)緯度）需要通過(guò)固定的編碼找到制定的數(shù)據(jù)地址，這種固定的編碼稱為測(cè)站編碼。測(cè)站編碼相當(dāng)于監(jiān)控站點(diǎn)的身份ID，具備性。目前，設(shè)計(jì)方案中缺失對(duì)測(cè)站編碼的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，造成后期承建單位和平臺(tái)運(yùn)行商之間編碼沖突，出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備編碼與平臺(tái)編碼不對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象。

缺乏科學(xué)的資金測(cè)算方案

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案中，僅僅是針對(duì)擬安裝設(shè)備類型進(jìn)行簡(jiǎn)單的資金測(cè)算，但是由于期末考慮現(xiàn)場(chǎng)管道環(huán)境對(duì)計(jì)量設(shè)施準(zhǔn)確性的影響，無(wú)法做到有針對(duì)性地進(jìn)行資金測(cè)算，造成資金不合理利用；同時(shí)已安裝在線計(jì)量或者在線計(jì)量部分設(shè)備損壞的計(jì)量點(diǎn)，往往片面地考慮整體更新方式，造成資金浪費(fèi)。

為此，本文從前期設(shè)計(jì)入手，為水資源管理人員普及基礎(chǔ)知識(shí)，并系統(tǒng)總結(jié)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)所需要的技術(shù)要求。

設(shè)計(jì)思路

設(shè)計(jì)原則

標(biāo)準(zhǔn)化：系統(tǒng)整體架構(gòu)、硬件組成、各類編碼生成、報(bào)文格式以及數(shù)據(jù)接口方面應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家與行業(yè)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，保證新建各類測(cè)站間、新建測(cè)站與原有測(cè)站間以及新建測(cè)站源信息平臺(tái)間的無(wú)縫對(duì)接。

適應(yīng)性：應(yīng)充分考慮氣候、主要用水行業(yè)、水資源管理需求等特征情況，針對(duì)自身特點(diǎn)和功能需求，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、施工方案設(shè)備和后期運(yùn)行維護(hù)方案確定等環(huán)節(jié)進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，確保方案可事實(shí)、易達(dá)效。

*性：系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)要充分貼合在線監(jiān)控領(lǐng)域的水平，在水量計(jì)量設(shè)備、RTU設(shè)備、系統(tǒng)防護(hù)設(shè)備以及安裝改造方案設(shè)計(jì)等方面，應(yīng)高標(biāo)準(zhǔn)確定流量計(jì)測(cè)量精度、設(shè)備功耗、保護(hù)等級(jí)等主要技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)濟(jì)性：方案設(shè)計(jì)應(yīng)監(jiān)測(cè)*性與實(shí)用性并重，在監(jiān)測(cè)實(shí)用和統(tǒng)一高標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，以最小的投入獲得的產(chǎn)出。

可維護(hù)性和安全性：系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案應(yīng)便于建設(shè)單位后期管理和維護(hù)，同時(shí)降低建設(shè)施工、后期運(yùn)行和管理維護(hù)過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。

監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)站是利用流量監(jiān)測(cè)設(shè)備采集數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集終端RTU，數(shù)據(jù)采集終端RTU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、整理實(shí)時(shí)在線的數(shù)據(jù)，通過(guò)通信終端DTU將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心，供電設(shè)備為遙測(cè)終端機(jī)的運(yùn)行提供電源。監(jiān)控系統(tǒng)可分為分體式和一體式兩種結(jié)構(gòu)

對(duì)于分體式監(jiān)測(cè)站，流量計(jì)量設(shè)施和遙測(cè)終端機(jī)分開(kāi)安裝，一般計(jì)量設(shè)施含內(nèi)置鋰電池，遙測(cè)終端機(jī)利用蓄電池或者市電交流電供電，蓄電池利用太陽(yáng)能供電系統(tǒng)或者市電充電控制汽車充電，電池容量需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。該類監(jiān)測(cè)站適用于計(jì)量設(shè)施安裝位置信號(hào)較差或者計(jì)量設(shè)施耗電較大的情況。

對(duì)于一體式監(jiān)測(cè)站，將遙測(cè)終端集成至流量計(jì)上，直接將一體式流量計(jì)量設(shè)施安裝在管道上，設(shè)備要求流量計(jì)和遙測(cè)終端分別有獨(dú)立的大容量鋰電池組供電，同時(shí)要求電池組更換方便，電池容量需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。該類監(jiān)測(cè)站安裝簡(jiǎn)單，保護(hù)方便，但是不適用于地下或者室內(nèi)等信號(hào)不好的環(huán)境。

同時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)要求具備防雷系統(tǒng)，包括防雷設(shè)備（含電源防雷器、信號(hào)防雷器、同軸防雷器）和接地系統(tǒng)，同時(shí)具備政務(wù)外網(wǎng)傳輸能力的專用物聯(lián)卡、設(shè)備箱、支架及輔料等相關(guān)設(shè)備

計(jì)量設(shè)施選型設(shè)計(jì)

流量監(jiān)控設(shè)備是監(jiān)測(cè)站點(diǎn)整體結(jié)構(gòu)的基本組成和核心部件，一方面，流量監(jiān)測(cè)設(shè)備的準(zhǔn)確性決定了整個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的效能和有效性；另一方面，流量監(jiān)測(cè)設(shè)備的類型、結(jié)構(gòu)和參數(shù)對(duì)站點(diǎn)整體方案中諸如RTU系統(tǒng)選擇、供電系統(tǒng)能力需求、管道環(huán)境改造方案等環(huán)節(jié)產(chǎn)生決定性影響，因此根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇適當(dāng)流量監(jiān)控設(shè)備尤為重要。

電子遠(yuǎn)傳水表

電子遠(yuǎn)傳水表的基本原理適宜普通的機(jī)械冷熱水表為基礎(chǔ)，加上元傳輸出系統(tǒng)構(gòu)成，一般分為脈沖發(fā)訊水表、脈沖直度水表、光電直度水表3種

電子遠(yuǎn)傳水表的優(yōu)點(diǎn)是成本低、采集技術(shù)成熟、外部數(shù)據(jù)線路損壞或斷電不影響脈沖計(jì)量，可靠性較高；缺點(diǎn)是受水錘、壓力不穩(wěn)等影響會(huì)產(chǎn)生累計(jì)誤差，線纜和維護(hù)成本高，在外磁場(chǎng)或管道的抖動(dòng) 下易丟數(shù)或家屬，造成水表的機(jī)械顯示和系統(tǒng)電子讀數(shù)不一致。這類水表機(jī)芯防水密度要求高，電子部分和基表嵌入組裝設(shè)計(jì)對(duì)制造工藝要求高，周撿換表成本較高，適用于周邊無(wú)較強(qiáng)磁場(chǎng)、管道無(wú)抖動(dòng)的環(huán)境。

超聲波水表及聲學(xué)時(shí)差法管道流量計(jì)

該類計(jì)量設(shè)施的原理相同，均為當(dāng)聲波在液體中傳播時(shí)，液體的流動(dòng)會(huì)使順流以及逆流的傳播時(shí)間產(chǎn)生變化，并且其傳播時(shí)間的變化與液體的流速成正比，因此，可通過(guò)計(jì)算傳播時(shí)間的差距獲得水流的流速，從而求出流量。

超聲波水表可分單聲道和雙聲道兩種類型，其優(yōu)點(diǎn)是靜態(tài)功耗低、始動(dòng)流量小、流量范圍寬、計(jì)量精度較電子遠(yuǎn)傳水表高，缺點(diǎn)是電池6年左右就要更換一次。該類水表適用于水中有些雜志、現(xiàn)場(chǎng)無(wú)供電、對(duì)測(cè)量精度要求不高的環(huán)境，聲學(xué)時(shí)差法管道流量計(jì)可分為插入式、外夾式、管段式3中類型，其優(yōu)點(diǎn)是計(jì)量精度高、無(wú)阻流件設(shè)計(jì)、壓力損失小，可雙向計(jì)量、功適中，外夾式和插入式可實(shí)現(xiàn)不斷水在線安裝；缺點(diǎn)是對(duì)流場(chǎng)敏感度高，易受干擾，同時(shí)對(duì)直管段長(zhǎng)度

要求較高，外夾是需定期維護(hù)耦合劑。