取水在線計量終端  非農取水計量  管網流量計量  流量監測平臺

河北當曲電子科技有限公司 陳

對非農取用水戶的取水量進行有效在線監控，不僅是落實壓采地下水政策的需要，更是獲取水資源稅征收重要依據的需要，針對河北省現有非農取用水戶在線監測設備安裝設計中存在問題，設計歸納了在線監測設備監控設計方案，以準確、有效在線監測非農取用水量。

河北省屬于水資源緊缺省份，自列入全國壓減地下水開采量以及水資源稅征收試點省份以來，不斷推陳出新，利用多種途徑降低地下水開采量。非農取用水戶是取用水系統的重要組成部分，對其取水量進行有效在線監控，不僅是落實壓采政策的需要，更是獲取水資源稅征收重要依據的需要。

在線計量監控安裝設計存在的問題

2014年至今，國家以及河北省陸續投資建設了非農取用水戶在線監測點以及河北省水資源管理信息平臺。國家以及省級資金建設的在線監測點均通過政務外網將數據統一傳輸至河北省水資源管理信息平臺。今年，在河北省大力推進下河北省水資源監控覆蓋率快速增長，規模以上取用水戶基本實現在線監控全覆蓋。但在監控體系建設過程中仍存在一些問題，影響了已建在線監控體系在水資源稅改革過程中效能的完整發揮，

技術標準不健全

在水資源監控能力建設的前期設計環節，設計方案中技術標準不夠健全，設備相關技術參數不明確，極有可能導致承建單位提供的設備技術參數達不到要求，甚至出現部分承建單位在投標過程中降低部分技術參數標準，導致標中標情況的出現設計方案無法對在線監控體系建設發揮很好的指導作用。

精細化水平不足

現狀情況下，多數設計方案僅僅考慮設備的成本，不考慮現場計量設施的安裝環境精細化水平不足。根據國家標準，計量設施在標準的建設環境下，才能夠滿足其計量精度。但是由于前期設計環節中并未進行逐點現場調研，導致設計過程中典型設計環節的缺失，因此現場計量設施的安裝多數無法滿足計量設施的標準安裝要求，影響了在線監控效力的發揮。

部分設計環節缺失

在線監控信息的傳輸過程中，被采集到的信息（主要包含水量、水位、經緯度）需要通過固定的編碼找到制定的數據地址，這種固定的編碼稱為測站編碼。測站編碼相當于監控站點的身份ID，具備性。目前，設計方案中缺失對測站編碼的設計環節，造成后期承建單位和平臺運行商之間編碼沖突，出現現場設備編碼與平臺編碼不對應的現象。

缺乏科學的資金測算方案

傳統的設計方案中，僅僅是針對擬安裝設備類型進行簡單的資金測算，但是由于期末考慮現場管道環境對計量設施準確性的影響，無法做到有針對性地進行資金測算，造成資金不合理利用；同時已安裝在線計量或者在線計量部分設備損壞的計量點，往往片面地考慮整體更新方式，造成資金浪費。

為此，本文從前期設計入手，為水資源管理人員普及基礎知識，并系統總結設計環節所需要的技術要求。

設計思路

設計原則

標準化：系統整體架構、硬件組成、各類編碼生成、報文格式以及數據接口方面應嚴格執行國家與行業相應的標準和規范，保證新建各類測站間、新建測站與原有測站間以及新建測站源信息平臺間的無縫對接。

適應性：應充分考慮氣候、主要用水行業、水資源管理需求等特征情況，針對自身特點和功能需求，在系統設計、設備選型、施工方案設備和后期運行維護方案確定等環節進行適應性調整，確保方案可事實、易達效。

*性：系統方案設計要充分貼合在線監控領域的水平，在水量計量設備、RTU設備、系統防護設備以及安裝改造方案設計等方面，應高標準確定流量計測量精度、設備功耗、保護等級等主要技術參數標準。

經濟性：方案設計應監測*性與實用性并重，在監測實用和統一高標準的基礎上，以最小的投入獲得的產出。

可維護性和安全性：系統設計方案應便于建設單位后期管理和維護，同時降低建設施工、后期運行和管理維護過程中的安全風險。

監控系統結構設計

監測站是利用流量監測設備采集數據，并將其傳輸到數據采集終端RTU，數據采集終端RTU對數據進行存儲、整理實時在線的數據，通過通信終端DTU將數據發送到監控中心，供電設備為遙測終端機的運行提供電源。監控系統可分為分體式和一體式兩種結構

對于分體式監測站，流量計量設施和遙測終端機分開安裝，一般計量設施含內置鋰電池，遙測終端機利用蓄電池或者市電交流電供電，蓄電池利用太陽能供電系統或者市電充電控制汽車充電，電池容量需根據實際情況進行參數設置。該類監測站適用于計量設施安裝位置信號較差或者計量設施耗電較大的情況。

對于一體式監測站，將遙測終端集成至流量計上，直接將一體式流量計量設施安裝在管道上，設備要求流量計和遙測終端分別有獨立的大容量鋰電池組供電，同時要求電池組更換方便，電池容量需要根據實際情況進行參數設置。該類監測站安裝簡單，保護方便，但是不適用于地下或者室內等信號不好的環境。

同時，監控系統要求具備防雷系統，包括防雷設備（含電源防雷器、信號防雷器、同軸防雷器）和接地系統，同時具備政務外網傳輸能力的專用物聯卡、設備箱、支架及輔料等相關設備

計量設施選型設計

流量監控設備是監測站點整體結構的基本組成和核心部件，一方面，流量監測設備的準確性決定了整個監測站點的效能和有效性；另一方面，流量監測設備的類型、結構和參數對站點整體方案中諸如RTU系統選擇、供電系統能力需求、管道環境改造方案等環節產生決定性影響，因此根據現場實際情況選擇適當流量監控設備尤為重要。

電子遠傳水表

電子遠傳水表的基本原理適宜普通的機械冷熱水表為基礎，加上元傳輸出系統構成，一般分為脈沖發訊水表、脈沖直度水表、光電直度水表3種

電子遠傳水表的優點是成本低、采集技術成熟、外部數據線路損壞或斷電不影響脈沖計量，可靠性較高；缺點是受水錘、壓力不穩等影響會產生累計誤差，線纜和維護成本高，在外磁場或管道的抖動 下易丟數或家屬，造成水表的機械顯示和系統電子讀數不一致。這類水表機芯防水密度要求高，電子部分和基表嵌入組裝設計對制造工藝要求高，周撿換表成本較高，適用于周邊無較強磁場、管道無抖動的環境。

超聲波水表及聲學時差法管道流量計

該類計量設施的原理相同，均為當聲波在液體中傳播時，液體的流動會使順流以及逆流的傳播時間產生變化，并且其傳播時間的變化與液體的流速成正比，因此，可通過計算傳播時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，其優點是靜態功耗低、始動流量小、流量范圍寬、計量精度較電子遠傳水表高，缺點是電池6年左右就要更換一次。該類水表適用于水中有些雜志、現場無供電、對測量精度要求不高的環境，聲學時差法管道流量計可分為插入式、外夾式、管段式3中類型，其優點是計量精度高、無阻流件設計、壓力損失小，可雙向計量、功適中，外夾式和插入式可實現不斷水在線安裝；缺點是對流場敏感度高，易受干擾，同時對直管段長度

要求較高，外夾是需定期維護耦合劑。