PAGEPAGE1水庫灌區續建配套與節水改造項目（二標段）施工設計說明1工程概況2用水量測設計2.1現狀調查及需求分析（1）灌區用水量測及信息化現狀調查本項目建設內容包含對毛狗坡提灌站、碴口石二級提灌站、衛星2#提灌站等3座提灌站進行重建，同時新建衛星1#提灌站和喻家壩提灌站，并新建輸水管道以及對自流渠進行整治。目前碴口石灌區缺乏用水量測設施，灌區信息化程度較低，主要表現在灌區提灌站及輸水管線末端分水口眾多、而且地理位置分散、偏遠，若靠人工手動控制和記錄數據，不方便實現整個灌區的統一管理。碴口石灌區管理用房位于水庫大壩右壩肩，管理房現狀較為完好，供電、防雷設施齊備，本次可以將調度指揮中心設置于灌區管理用房內。另合川區水務局現配備有灌區信息化管理平臺。（2）需求分析灌區現狀用水量測設施極不完善，迫切需要建立完善的的用水計量基礎設施，能夠實施監控灌區主要取水口及干支渠交接水斷面的用水量，從而為灌區科學調配水資源和制定年度用水計劃提供依據。2.2建設目標本方案將全面實現灌區主要節點以及分水界面的用水計量，為灌區用水總量控制、水費計收，灌溉水有效利用水平的提升等，提供有效的管理信息支撐，并努力提高灌區綜合管理、數字化、智慧化水平。2.3建設內容本工程擬新建的用水量測設施共有346處：包含有渠道量測水系統2處，管道量測水系統326處，管道自動化測控系統7處，泵站自動化測控系統11處。2.4用水量測設施設計2.4.1主要建設思路根據輸水通道類型和管理單位與農民用水組織的管理界面關系，擬定分別采用渠道量測水系統，管道量測水系統，管道自動化測控系統，泵站自動化測控系進行本灌區的用水量測，以實現灌區管理的主要取水口的用水計量率達到100%的目標。為兼顧設計技術方案的系統性，其中，管道自動化測控系統以及泵站自動化測控系統的設計內容，將在第3章“灌區信息化設計”中描述。2.4.2渠道量測水系統（1）系統概述水位流量監測系統可遠程監測渠道的水位、流量數據，采用無線通訊方式實時傳送數據信息，幫助管理人員及時了解水位情況、干渠及支渠流量情況，為灌區的防汛、配水調度提供數據支撐。（2）站點布設渠道量水設施在碴口石水庫自流渠渠首以及右支渠渠首各設置一套，可實時遠程監測渠道的水位、流速數據，換算得渠道流量后采用無線通訊方式實時傳送數據信息。（3）系統組成渠道量測水系統采用自動監測水位、流量、監測站以無人值守、有人看管的管理模式建設。主要由雷達水位流速一體機、遙測終端（RTU）、供電設計、避雷設備等構成。雷達水位流速一體機作為前端設備采集水位、流速數據，通過遙測終端與GPRS的通訊方式，將測得的數據傳送至云服務器進行數據解析，并通過智慧灌區運管平臺進行展示，從而達到自動采集、自動傳輸和自動顯示信息的目的。圖2-1水位流量監測系統系統圖1）雷達水位流速一體機雷達水位流速一體機采用平面微波技術，用多普勒雷達原理測量水流的表面流速，利用內置的微帶雷達技術測量水位。依據流速-面積法，先測得水位換算出斷面面積，再由表面流速結合斷面參數換算出平均流速，通過建立圓形、矩形和梯形等明渠斷面流速分布的經驗公式，結合水力模型算法來求取流量；是一種非接觸式的，在不改變渠道、河道、管道等邊界條件下準確測量流量的測流儀器。2）遙測終端（RTU）遙測終端和雷達水位流速一體機連接在一起，能夠采集設備測得的信號，并通過一定技術將信號轉換成可發送至通信媒體的數據格式進行傳輸。同時，它也能將監控中心發來的數據轉換成命令，直接作用于現場設備。遙測終端機根據遙測站點呈分散式分布，可以長期工作在無人值守的環境中，具有發射信號和編程的功能。遙測終端機的主要功能如下：①數據自動上報。遙測站按設定策略自報。遙測站可定時自報或按設定的條件主動上傳數據；②自動響應中心站召測指令。遙測站響應中心站要求或指令，上傳數據；③現場全中文顯示數據水位數據。包括當前數據、歷史數據、系統信息（靜態數據存儲容量：不低于1年）；④具有記錄功能，可按設定的要求，記錄各類數據。大容量數據固態存儲，可由中心站遠端調用或現場讀取（靜態數據存儲容量：不低于1年）；⑤現場手動設置各種運行模式和參數；⑥接受中心站遠程設置和控制指令；⑦實時時鐘自動校對和調整功能；⑧通訊規約應符合水利部水資源監測數據通訊規約SZY206-2016；3）供電設計監測系統中的遠程數據采集終端，全部采用低功耗設計，蓄電池能在日照不充分的情況下，維持自身約45天以上正常運行，經測算，本系統全部匹配100Ah蓄電池，150W太陽能板。4）網絡通訊網絡通訊方式選擇4G無線通訊（10年）。工業化通信標準模塊，通過RS-232C與RTU連接，4G通信模塊由RTU操作控制。5）防雷設計①直擊雷保護最外層是直接雷擊區域，危險性最高，應在室外傳感器或者遙測終端附近安裝能保傳感器和遙測終端的通用避雷針，并做出相應地網接地；同時，建造一組小于10歐的地網，使雷電及過電壓快速對地泄放。②接地體制作接地體的埋設盡量選擇低凹、潮濕的地方，按垂直方式敷設。采用6個接地體（如果級地地阻不夠需增加接地體），每個接地體用50×50×5鍍鋅角鋼，1.5m長，豎直鉆坑埋入地下。角鋼頂部用40×4的鍍鋅扁鋼相聯，扁鋼的埋設深度不低于80cm，角鋼間距不低于2倍的垂直接地體長度。接地體統一采用“一字形”加工，埋設時采用“一字形”排列，組合后接地體的各連接點必須滿焊。接地電阻≤10Ω。電源線采用三芯電纜，在電力母線的兩端分別與地網連接。通信母線的電纜屏蔽層在兩端也與地網連接。（4）水位流量關系率定基于本項目施測流量用于水資源計量，對準確性要求較高等原因，需要在項目建設期開展自動測流系統與流速儀法的水位流量關系的率定，即：在“水位流量監測系統”安裝的渠段，按照《河流流量測驗規范》中的轉子式流速儀法對高、中、低水同步開展水文要素的率定。初次率定的施測次數應不小于30次，且高、中、低水均有分布，依據率定成果計算的流量與實測流量之間的誤差應滿足表2-1的要求。表2-1標準斷面水位流量關系式率定誤差限值累積頻率95%累積頻率75%系統誤差±5%±3%±0.5%后期運行時，若遇渠道斷面淤積、歲修型變、沖刷等可能引起率定成果發生變化時，應及時進行校測和率定成果的修正。校測變幅應控制高、中、低水，且不應少于5～7個測次。校測點的上圖數據若出現系統偏離（點位于曲線同側），且平均誤差超過±2.5%時，應增加測次，并根據具體情況修正原率定成果，校核與修正時后的流量誤差應滿足上表要求，否則應重新進行完整的率定工作，建立滿足精度要求的率定成果。因項目進行水位流量關系率定，采購儀器設備存在成本高，且現有灌區管理人員編制也不滿足購買儀器和自行率定的能力。綜合考慮，率定采取購買服務的形式進行，不單獨配設率定儀器儀表。（5）典型安裝圖2-2水位流量監測系統安裝示意圖（6）主要設備配置水位流量監測系統設備配置見表2-2。表2-2渠道量測水系統設備配置表序號項目技術參數單位數量1雷達水位流速一體機測量范圍：0~15m；分辨率：0.001m/s；測量精度：±0.001m/s；工作頻率：26GHz；防護等級：IP68；天線波束角：≤10°；發射功率：≤70uW；測量時間：20秒（SDI12）或30秒（4-20Ma）；存放溫度：-40℃+85℃；天線材質：PP或不銹鋼；具有微波處理整合系統功能；自帶波動補償，消除風力及振動影響。臺22遙測終端（RTU）數據采集、傳輸一體化設計。（通訊模塊采用插接模式）GPRS實時在線功耗低，在線平均電流≤10mA。支持水資源監測數據傳輸規約、水文監測數據通信規約等。支持各家組態軟件和用戶自行開發軟件系統。通信功能：支持GPRS、短消息,IP等多種通訊方式；支持與多中心進行數據通信；支持實時在線、定時喚醒兩種工作模式。（并接受遠程指令響應和招測）采集功能：采集水位的標準信號；采集降水量等雨情信號。遠程管理功能：支持遠程參數設置、程序升級。報警功能：監測數據越限，立即上報告警信息。存儲功能：本機循環存儲監測數據，掉電不丟失。靜態數據存儲容量：不低于1年值守功耗：小于等于3mA（電池電壓12V時）臺23太陽能板輸出功率：150W；工作電壓：18V；峰值電流：5.55A；開路電壓：22V；短路電流：5.95A；功率偏差：3%左右；轉換效率：18%；工作溫度：-40℃-+85℃；防護等級：IP65。塊24蓄電池12V，150Ah。（在日照不充分條件下，能獨立續航45天以上）套25充電控制器系統電壓：自動識別；控制器屬性：峰值功率點追蹤（MPPT)；MPPT效率：≥99.5%；空載靜態損耗：0.5W~1.2W；PV開路電壓（VOC）：≤DC150V；起動充電電壓點：高于蓄電池電壓3V；輸入低壓保護點：高于電池當前電壓2V；輸入過壓保護墊：DC150V；LOAD控制方式：常開/關模式，雙時段模式、光控+時控模式；工作環境溫度：-20℃~150℃；儲存溫度：-40℃~75℃。臺26信號防雷器標稱工作電壓Un：5V、12V、24V沖擊耐受能力C2：10kV&5kA（1.2/50μs,&8/20μs）最大放電電流：10kA插入損耗：≤0.5dB保護路數：2線插入損耗：≤0.5dB防護等級:IP20臺27電源避雷器標稱工作電壓Un：12VDC最大工作電流：2A標稱放電電流In(8/20μs)：5kA最大放電電流Imax(8/20μs):10kA響應時間：25ns工作環境：－40℃～＋85℃臺28防水設備箱304不銹鋼，400*500*250mm，具備較好的防水散熱性能個29穩壓器DC12V穩壓臺210支臂與立桿采用φ130mm鍍鋅鋼管臺211防雷接地網防雷地網接地電阻要求小于10歐套212不銹鋼護欄φ50mm不銹鋼（201）（高1.8m，周長6m）套213標識牌300*500mm不銹鋼噴繪套214配套安裝輔材（安裝附件、線材）滿足安裝需要套215通訊網絡（10年）4G無線，滿足設備正常運行需要項216安裝及調試滿足設備正常運行需要項217流量率定購買服務項22.4.3管道量測水系統（1）系統概述對管線各分水界面的分水流量進行量測。（2）站點布設本工程管道量測水系統共計326處。其中在各干管和支管上設置超聲波流量計共計40處，在田間分水末端設置智能物聯網水表286處，具體布置位置見表2-3。表2-3管道量測水系統布置表序號位置名稱數量1碴口石大壩左干管超聲波流量計12碴口石大壩右干管超聲波流量計13碴口石二級左干管超聲波流量計14碴口石二級右干管超聲波流量計15衛星1#右干管超聲波流量計16衛星1#左干管超聲波流量計17衛星2#1#干管超聲波流量計18衛星2#2#干管超聲波流量計19衛星2#3#干管超聲波流量計110六合橋支管超聲波流量計111爛朝門支管超聲波流量計112熬家灣支管超聲波流量計113石板灣支管超聲波流量計114李家灣支管超聲波流量計115韋家灣支管超聲波流量計116書房灣支管超聲波流量計117陸家灣支管超聲波流量計118紙廠溝支管超聲波流量計119魯家灣支管超聲波流量計120新開支管超聲波流量計121李子灣支管超聲波流量計122吊井壩支管超聲波流量計123亂巖窠支管超聲波流量計124何家壩支管超聲波流量計125堂灣支管超聲波流量計127金絨溝支管超聲波流量計128龍井灣支管超聲波流量計129溪家堰支管超聲波流量計130半月寺支管超聲波流量計131桂花灣支管超聲波流量計132黃家灣支管超聲波流量計133面坊灣支管超聲波流量計134松林灣支管超聲波流量計135韋家壩支管超聲波流量計136大屋基支管超聲波流量計137勝家灣支管超聲波流量計138李子灣支管超聲波流量計139金臺山支管超聲波流量計140瓦窯灣支管超聲波流量計126吊腳樓支管超聲波流量計141末級田間分水管DN90智能物聯網水表286合計326（3）管道流量計設計根據《水文自動測報系統技術規范》（SL61-2015）《國家水資源監控能力建設項目技術標準—<水資源監測設備技術要求>》（SZY-203-2012）等要求，管道流量監測的設備主要有管道電磁流量計（管段式、插入管內式）、超聲流量計（外夾安裝式、管內安裝式）等。1）方案比選①管道式電磁流量計與超聲波流量計工作原理不同。電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律進行流量測量的流量計，而超聲波流量計是根據超聲波束在管道中順流逆流的時間差來測量流量的。②可測量的范圍不同。電磁流量計對被測液體的電導率下限是有要求的，一般是需要被測介質的電導率不低于5uS/cm。而超聲波流量計相對于電磁流量計來說，測量范圍就比較大，它可以測量電磁流量計不能測量的氣體和蒸汽，并且由于超聲波流量計可以做到不接觸測量，對一些工業上強腐蝕性、非導電性、放射性以及易燃易爆介質也能做到較高精度測量。③安裝方式不同。電磁流量計大多數是管段式安裝，還有少部分是插入式安裝，這兩種安裝方式都需要在管道上切開或挖孔，管道整體需要截流停工，才能安裝。而超聲波流量計一般有外夾式、插入式和管段式三種安裝方式，常用的是外夾式和插入式兩種，均無需停工安裝。其中外夾式安裝不會破壞管道，不會和被測介質接觸，無任何泄露的可能性。④安裝條件不同。電磁流量計一般是截流安裝。而超聲波流量計是帶壓安裝。⑤這兩款流量計的管徑通用性有很大不同。電磁流量計一般都是針對某一特定管道使用的，因為管徑大小、管內被測介質等因素，會影響電磁流量計的管段尺寸和襯里，因此電磁流量計一般通用性比較差。而超聲波流量計采用外夾式和插入式安裝的，則沒有這方面的問題，在不同管徑、不同被測介質下，都可通用，通用性還是比較好的。⑥這兩款流量計的維護檢查周期是不同的。國家規定電磁流量計的檢定周期為兩年一次，而超聲波流量計的檢定周期為三年一次。⑦這兩款流量計的檢查維修內容也不一樣。電磁流量計需要檢查外部設備是否進水或其他物質，附近是否增加電磁場設備或電線橫跨儀表，這些都會對電磁流量計的測量產生影響。而超聲波流量計則會方便很多，維護只需要查看流量計顯示的SQ值，聲速比等參數是否良好，如果數值有問題，可以排查傳感器位置是否有異物或松動。⑧應用領域略有不同。電磁流量計主要是采用電磁波進行測量，電磁波具有頻率高衰減小的特點，導波管的測量范圍也比較大，因此多用于儲罐，電磁流量計的口徑可以做到DN2000以上。而超聲波流量計主要采用聲波進行測量，聲波頻率低測量單位小，應用面比較窄，在大口徑的水管線的流量測量，管段式的超聲波流量計極少有能做到DN800以上的口徑。電磁流量計與超聲波流量計的比較見表2-4。表2-4電磁流量計與超聲波流量計比較表項目對比電磁流量計超聲波流量計工作原理法拉第電磁感應定律超聲波順流逆流傳播時間差可測量的范圍電導率≥5uS/cm的液體液體、氣體、蒸汽均可測量安裝方式管段式/插入式管段式/插入式/外夾式安裝條件截流安裝帶壓安裝安裝成本高低測量方式電磁感應時差法穩定性較好優良管道通用性很差無限制維護方式較難簡便經濟效益較高顯著應用領域管線、儲罐主要是水管線綜上所述，對比以上方案，由于超聲波流量計在管道水量監測方案中具有安裝方便、數據穩定準確、維護成本低等優勢，考慮采用外夾式超聲波流量計作為本次水位監測設備。圖2-3外夾式超聲波流量計2）系統結構組成管道水量自動監測站主要由外夾式超聲波傳感器、遙測終端機、太陽能板（內置蓄電池）、充放電控制器、防水箱及安裝支架等組成，提供多種電源管理模式，可實現低功耗工作模式下的雙向通信，并具有出色的防雷特性。監測數據根據管理需求通過無線網絡將數據上傳至灌區管理站數據中心。監測站主要系統構成設計如下：①感知設備：超聲波流量計，是一種利用速度差法的原理來對管內液體流量進行測量的裝置，常與數字信號處理技術、多脈沖技術、糾錯技術等結合使用以達到適應環境、增強其可靠性等目的，現已在化工、電力、石油、冶金等領域得到廣泛應用。超聲波流量計主要由超聲波發生器、超聲波接收器、電子線路、流量顯示、累積系統幾大部分構成。其中，超聲波發生器主要用于產生超聲波并將其發射到流體中;超聲波接收器主要用于接受通過流體后的超聲波;超聲波被接收到后經電子線路的放大、轉換等處理后以電信號的形式將流量傳送給顯示屏并將結果顯示出來;累積系統完成流量的累加計算。②遙測終端：數據采集終端（RTU）是采用單片微機技術設計的新型數據采集傳送設備，也是連接前端傳感器和后端水情測報的數據通道，具備參數的采集、存儲、發送和數據召測，支持現場或遠程設置功能；具備各種通訊方式混合組網路由能力，支持本地下載；具有非易失存儲器；工作體制支持自報/應答/自報應答兼容。③供電設計：供電采用太陽能供電系統。太陽能供電系統由太陽能板，充放電控制器及蓄電池組成：太陽能電池板的作用是將太陽輻射能量直接轉換成直流電，供負載使用或貯存于蓄電池內備用；太陽能充放電控制器能夠為蓄電池提供最佳的充電電流和電壓，快速、平穩、高效的為蓄電池充電，并在充電過程中減少損耗、盡量延長電池的使用壽命；同時保護蓄電池，避免過充電和過放電現象的發生蓄電池是獨立太陽能供電系統不可缺少的重要部件，白天太陽能電池給負載供電，同時還為蓄電池充電，晚上或陰雨天負載用電全部由蓄電池供給。④防雷接地：為防止雷電電流進入監測系統，損壞設備，必須嚴格抑制雷電感應和雷擊的發生。合理地安裝避雷裝置，建設良好的接地網，采取隔離措施，可減少雷電的損害。接地體、避雷線及引下線的連接必須用焊接，焊接搭接長度不小于100mm，焊接處應防腐處理。（4）物聯網水表設計智能物聯網水表是一種利用現代微電子技術、現代傳感技術、智能IC卡技術對用水量進行計量并進行用水數據傳遞及結算交易的新型水表。智能水表除了可對用水量進行記錄和電子顯示外，還可以按照約定對用水量進行控制，并且自動完成階梯水價的水費計算，同時可以進行用水數據存儲的功能。該物聯網水表通過配套安裝智能計量收費系統可接入灌區智慧化運管平臺，實現對用水的管理和計費。（5）主要設備配置主要設備配置見表2-5。表2-5 管道量測水設施配置表序號項目技術參數單位數量1管道超聲波流量計外夾式臺402遙測終端（RTU）數據采集、傳輸一體化設計。（通訊模塊采用插接模式）4G實時在線功耗低，在線平均電流≤10mA。支持水資源監測數據傳輸規約、水文監測數據通信規約等。支持各家組態軟件和用戶自行開發軟件系統。通信功能：支持4G、短消息,IP等多種通訊方式；支持與多中心進行數據通信；支持實時在線、定時喚醒兩種工作模式。（并接受遠程指令響應和招測）采集功能：采集水位的標準信號；采集降水量等雨情信號。遠程管理功能：支持遠程參數設置、程序升級。報警功能：監測數據越限，立即上報告警信息。存儲功能：本機循環存儲監測數據，掉電不丟失。靜態數據存儲容量：不低于1年值守功耗：小于等于3mA（電池電壓12V時）臺4034G傳輸模塊臺404太陽能板輸出功率：150W；工作電壓：18V；峰值電流：5.55A；開路電壓：22V；短路電流：5.95A；功率偏差：3%左右；轉換效率：18%；工作溫度：-40℃-+85℃；防護等級：IP65。塊405蓄電池12V，150Ah。（在日照不充分條件下，能獨立續航45天以上）套406充電控制器系統電壓：自動識別；控制器屬性：峰值功率點追蹤（MPPT)；MPPT效率：≥99.5%；空載靜態損耗：0.5W~1.2W；PV開路電壓（VOC）：≤DC150V；起動充電電壓點：高于蓄電池電壓3V；輸入低壓保護點：高于電池當前電壓2V；輸入過壓保護墊：DC150V；LOAD控制方式：常開/關模式，雙時段模式、光控+時控模式；工作環境溫度：-20℃~150℃；儲存溫度：-40℃~75℃。臺407信號防雷器標稱工作電壓Un：5V、12V、24V沖擊耐受能力C2：10kV&5kA（1.2/50μs,&8/20μs）最大放電電流：10kA插入損耗：≤0.5dB保護路數：2線插入損耗：≤0.5dB防護等級:IP20臺408電源避雷器標稱工作電壓Un：12VDC最大工作電流：2A標稱放電電流In(8/20μs)：5kA最大放電電流Imax(8/20μs):10kA響應時間：25ns工作環境：－40℃～＋85℃臺409防水設備箱304不銹鋼，400*500*250mm，具備較好的防水散熱性能個4010穩壓器DC12V穩壓臺4011支臂與立桿采用φ130mm鍍鋅鋼管臺4012防雷接地網防雷地網接地電阻要求小于10歐套4013不銹鋼護欄φ50mm不銹鋼（201）（高1.8m，周長6m）套4014標識牌300*500mm不銹鋼噴繪套4015配套安裝輔材（安裝附件、線材）滿足安裝需要套4016通訊網絡（10年）4G無線，滿足設備正常運行需要項4017安裝及調試滿足設備正常運行需要項4018水表DN200物聯網水表套2863灌區信息化設計3.1建設目標本次碴口石水庫灌區信息化建設的總體目標是實現灌區管理的現代化，將現代通訊與測控技術、數字視頻技術、計算機網絡技術等應用于灌區管理，建立一個灌區智慧化運管平臺，以提高灌區管理水平。通過灌區信息化工程建設，實現灌區信息采集自動化、傳輸網絡化、決策分析智能化，為灌區水資源的優化配置、高效利用提供調度運行決策支持。從而保證灌區水資源的科學合理調度，使灌區各工程充分發揮灌溉效益，促進灌區社會經濟環境的協調發展。3.2設計原則灌區信息化設計要堅持以灌區實際需求作為出發點，將灌區管理涉及的工程管理、量測水管理、配水調度管理、水費征收管理、防汛抗旱管理、項目建設管理等內容統一納入到系統中，為灌區提供完善的業務功能模塊，同旪也為未來灌區數字孿生平臺的搭建提供基礎支撐。主要設計原則如下：（1）需求牽引，應用主導。堅持以需求為導向的原則，緊緊圍繞提高灌區綜合管理水平作為核心需求，進行各系統的設計和建設，充分滿足碴口石水庫灌區管理的實際業務需求。（2）統一標準，資源共享。加快推進標準化與規范化建設，全面推進灌區信息資源的交互共享，打破信息壁壘，消除信息孤島，深入挖掘海量信息資源價值，提升信息資源利用效率和應用能力，支撐和促進灌區信息資源的廣泛共享和深度開發。（3）建管并重，務求實效。在確保信息化建設質量、進度和安全的同時，進一步理順管理體制，明確管理職能，落實管護經費，加強信息化工程管護，通過統籌建設、集中管理，持續維護，確保信息系統建設的整體效益和可持續性。（4）技術先進，安全可靠。堅持開發和應用高新技術，包括物聯網、微服務、移動互聯等，但同時也要兼顧項目建設成本，選擇成熟可靠的技術，確保系統運行穩定。3.3基礎架構按照《水利部辦公廳關于推進數字灌區建設技術指導意見》（征求意見稿）相關要求，碴口石水庫灌區信息化建設的總體框架為：以政策、制度、標準為基礎，以網絡安全為保障，建設立體感知、自動控制、智能應用、信息服務和支撐保障五大體系。立體感知體系：建設水源、渠首、分水、配水等水量自動監測，為智慧灌區提供數據支持。自動控制體系：建設閘閥、泵站等自動控制，實現有人值班、無人值守的目標。支撐保障體系：通過搭建通信網絡、數據中心、平臺框架，為灌區信息化系統構建多維并重的支撐保障。智能應用體系：通過管理中心業務應用信息基礎建設，軟件系統功能要求開發，實現灌區用水管理、工程管理、配水調度管理等業務管理新模式，提升灌區工作效率。信息服務體系：通過建設手機APP、微信公眾號，實現灌區信息發布由被動改為主動。3.4立體感知體系建設3.4.1體系組成碴口石水庫灌區立體感知體系主要由用水量測設施、雨量監測系統、視頻監控系統組成。3.4.2用水量測設施本工程擬新建的用水量測設施共有346處：包含有渠道量測水系統2處，管道量測水系統326處，管道自動化測控系統7處，泵站自動化測控系統11處。詳細設計見5.7節“用水量測設計”。3.4.3雨量監測系統（1）系統概述雨量監測系統是集雨量數據采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的氣象采集系統，可實現測量并記錄各種雨量信息，并自動上報的水情監控系統。（2）布置方案擬在碴口石水庫附近設置1處雨量監測站。（3）系統組成雨量監測系統主要由翻斗式雨量計、遙測終端（RTU）、供電系統、避雷設備等構成。翻斗式雨量計作采集前端雨量數據，通過遙測終端與GPRS的通訊方式，將測得的數據傳送至云服務器進行數據解析，并通過智慧灌區運管平臺進行展示，從而達到自動采集、自動傳輸和自動顯示信息的目的。1）翻斗式雨量計翻斗式雨量傳感器是一個機械雙穩態結構，當一斗室接水時，另一斗室處于等待狀態，當所接雨水容積達到預定值時，由于重力作用自己翻倒，處于等待狀態。由雨量數據采集遙測終端機接收信號，通過4G將其傳輸到監控中心的數據服務器，從而實時記錄降水量數據，通過監測軟件來實現對降水量的監測。2）遙測終端（RTU）遙測終端和翻斗式雨量傳感器連接在一起，能夠采集設備測得的信號，并通過一定技術將信號轉換成可發送至通信媒體的數據格式進行傳輸。同時，它也能將監控中心發來的數據轉換成命令，直接作用于現場設備。遙測終端機根據遙測站點呈分散式分布，可以長期工作在無人值守的環境中，具有發射信號和編程的功能。遙測終端機的主要功能如下：①數據自動上報。遙測站按設定策略自報。遙測站可定時自報或按設定的條件主動上傳數據；②自動響應中心站召測指令。遙測站響應中心站要求或指令，上傳數據；③現場全中文顯示數據水位數據。包括當前數據、歷史數據、系統信息（靜態數據存儲容量：不低于1年）；④具有記錄功能，可按設定的要求，記錄各類數據。大容量數據固態存儲，可由中心站遠端調用或現場讀取（靜態數據存儲容量：不低于1年）；⑤現場手動設置各種運行模式和參數；⑥接受中心站遠程設置和控制指令；⑦實時時鐘自動校對和調整功能；⑧通訊規約應符合水利部水資源監測數據通訊規約SZY206-2016；3）供電設計監測系統中的遠程數據采集終端，全部采用低功耗設計，蓄電池能在日照不充分的情況下，維持自身約45天以上正常運行，經測算，本系統全部匹配100Ah蓄電池，150W太陽能板。4）網絡通訊網絡通訊方式選擇應用廣泛的4G無線通訊。工業化通信標準模塊，通過RS-232C與RTU連接，4G通信模塊可由RTU操作控制。5）防雷設計①直擊雷保護最外層是直接雷擊區域，危險性最高，應在室外傳感器或者遙測終端附近安裝能保傳感器和遙測終端的通用避雷針，并做出相應地網接地；同時，建造一組小于10歐的地網，使雷電及過電壓快速對地泄放。②接地體制作接地體的埋設盡量選擇低凹、潮濕的地方，按垂直方式敷設。采用6個接地體（如果級地地阻不夠需增加接地體），每個接地體用50×50×5鍍鋅角鋼，1.5m長，豎直鉆坑埋入地下。角鋼頂部用40×4的鍍鋅扁鋼相聯，扁鋼的埋設深度不低于80cm，角鋼間距不低于2倍的垂直接地體長度。接地體統一采用“一字形”加工，埋設時采用“一字形”排列，組合后接地體的各連接點必須滿焊。接地電阻≤10Ω。電源線采用三芯電纜，在電力母線的兩端分別與地網連接。通信母線的電纜屏蔽層在兩端也與地網連接。（4）雨量滴定測試本系統采用翻斗式雨量計測量降雨量的方式已在水文、水利等行業中得到廣泛應用，但降雨量采集的現場標定對雨量監測系統的數據準確性判定至關重要。擬采用雨量滴定測試儀對降雨量進行現場標定，用于校準翻斗式雨量傳感器計量現場測量誤差。（5）主要設備配置表3-1雨量監測系統設備配置表序號項目技術參數單位數量1翻斗式雨量筒承雨口徑φ200±0.60mm刃口銳角40°～45°分辨力0.5mm雨強范圍0.01mm～4mm/min(允許通過最大雨強8mm/min)測量準確度≤±2%(符合國家標準I級準確度要求)≤±1%(準確度優于國家I級標準)發訊方式兩路干簧管通、斷信號輸出工作環境環境溫度：-10℃～50℃相對濕度：<95%(40℃)臺12遙測終端（RTU）數據采集、傳輸一體化設計。（通訊模塊采用插接模式）GPRS實時在線功耗低，在線平均電流≤10mA。支持水資源監測數據傳輸規約、水文監測數據通信規約等。支持各家組態軟件和用戶自行開發軟件系統。通信功能：支持GPRS、短消息,IP等多種通訊方式；支持與多中心進行數據通信；支持實時在線、定時喚醒兩種工作模式。（并接受遠程指令響應和招測）采集功能：采集水位的標準信號；采集降水量等雨情信號。遠程管理功能：支持遠程參數設置、程序升級。報警功能：監測數據越限，立即上報告警信息。存儲功能：本機循環存儲監測數據，掉電不丟失。靜態數據存儲容量：不低于1年值守功耗：小于等于3mA（電池電壓12V時）臺134G傳輸模塊產品傳輸數據有效、穩定，具有數據終端嵌入式軟件支持4G通訊理論帶寬85.6Kbps；發射功率：GSM850/900：<33dBmGSM1800/1900：<30dBm；接收靈敏度<-107dBm。臺14太陽能板輸出功率：150W；

工作電壓：18V；峰值電流：5.55A；

開路電壓：22V；短路電流：5.95A；功率偏差：3%左右；轉換效率：18%；工作溫度：-40℃-+85℃；防護等級：IP65。塊15蓄電池12V，150Ah。（在日照不充分條件下，能獨立續航45天以上）套16充電控制器系統電壓：自動識別；

控制器屬性：峰值功率點追蹤（MPPT)；

MPPT效率：≥99.5%；

空載靜態損耗：0.5W~1.2W；

PV開路電壓（VOC）：≤DC150V；

起動充電電壓點：高于蓄電池電壓3V；

輸入低壓保護點：高于電池當前電壓2V；

輸入過壓保護墊：DC150V；

LOAD控制方式：常開/關模式，雙時段模式、光控+時控模式；

工作環境溫度：-20℃~150℃；

儲存溫度：-40℃~75℃。臺17信號防雷器標稱工作電壓Un：5V、12V、24V沖擊耐受能力C2：10kV&5kA（1.2/50μs,&8/20μs）最大放電電流：10kA插入損耗：≤0.5dB保護路數：2線插入損耗：≤0.5dB防護等級:IP20臺18電源避雷器標稱工作電壓Un：12VDC最大工作電流：2A標稱放電電流In(8/20μs)：5kA最大放電電流Imax(8/20μs):10kA響應時間：25ns工作環境：－40℃～＋85℃臺19防水設備箱304不銹鋼，400*500*250mm，具備較好的防水散熱性能個110穩壓器DC12V穩壓臺111支臂與立桿采用φ130mm鍍鋅管臺112防雷接地網防雷地網接地電阻要求小于10歐套113不銹鋼護欄φ50mm不銹鋼（201）（高1.8m，周長6m）套114標識牌300*500mm不銹鋼噴繪套115配套安裝輔材（安裝附件、線材）滿足安裝需要套116通訊網絡（10年）4G無線，滿足設備正常運行需要項117安裝及調試滿足設備正常運行需要項13.4.4視頻監控系統（1）系統概述在碴口石水庫灌區建設視頻監控系統，主要用于對工程中重要區域和設備的情況進行遠程自動監視，并可通過專用網絡將圖像信息傳輸至云服務器。對工程現場狀況進行定期巡視及安全保衛，系統能對監視場景進行錄像，便于事故分析。灌區圖像監控系統利用視頻大數據進行視頻智能監控，布置智能攝像機及分析模塊，用于監控渠道的漂浮物和雜草，分析渠道周邊人員入侵，周界報警等功能。視頻監控系統可為灌區的水系調度工程的運行控制提供圖像信息依據。（2）站點布置本項目共布置視頻監控系統7處，其中在碴口石水庫自流渠渠首、右支渠渠首分別設置400萬像素網絡球機攝像機，在自流渠放水時可實時監控渠道的放水情況。在衛星水庫1#提灌站、衛星水庫2#提灌站、碴口石水庫二級提灌站、毛狗坡提灌站、喻家壩提灌站等5座提灌站的泵房內部各設置一臺200萬像素網絡槍機攝像機用于觀察泵房內水泵機組的運行情況，泵房外部各設置一臺400萬像素網絡球機攝像機用于觀察取水點的水面高程。站點布置詳見表3-2。表3-2視頻監控系統布置表序號位置設備類型監視情況傳輸及采集方式1碴口石水庫自流渠渠首球機渠首放水4G無線實時傳輸2碴口石水庫自流渠右支渠渠首球機渠首放水4G無線實時傳輸3衛星水庫1#提灌站球機+槍機水泵機組有線光纖實時傳輸4衛星水庫2#提灌站球機+槍機水泵機組有線光纖實時傳輸5碴口石水庫二級提灌站球機+槍機水泵機組有線光纖實時傳輸6毛狗坡提灌站球機+槍機水泵機組有線光纖實時傳輸7喻家壩提灌站球機+槍機水泵機組有線光纖實時傳輸（3）系統組成系統主要由前端攝像機、網絡傳輸設備、視頻控制設備、存儲設備、顯示設備、網絡設備等組成。前端攝像頭與光纖收發器之間采用超五類網線連接。視頻信號由光纖收發器通過視頻專線、運營商機房和核心交換機傳輸至調度指揮中心視頻綜合管理服務器，同時利用數字電路將視頻數據存入存儲服務器，存儲服務器能夠提供穩定的存儲環境和較大的存儲容量，接入攝像機全天候24小時的錄像數據，讀取速度快，備份方便。調度指揮中心則利用專用網絡登錄視頻綜合管理平臺，查看實時視頻數據。（4）供電設計衛星水庫1#提灌站、衛星水庫2#提灌站、碴口石水庫二級提灌站、毛狗坡提灌站、喻家壩提灌站等5座提灌站均搭接了市電，該5處視頻監控系統的供電采用市電。另碴口石水庫自流渠渠首放水洞外視頻監控系統采用太陽能供電，監測系統中的遠程數據采集終端，全部采用低功耗設計，蓄電池能在日照不充分的情況下，維持自身約45天以上正常運行，經測算，本系統全部匹配100Ah蓄電池，150W太陽能板。（5）通訊網絡衛星水庫1#提灌站、衛星水庫2#提灌站、碴口石水庫二級提灌站、毛狗坡提灌站、喻家壩提灌站等5座提灌站均建有泵站自動化測控系統，其通訊網絡采用光纖形式，該5處視頻監控系統的通訊網絡可與其共用。另碴口石水庫自流渠渠首放水洞外視頻監控系統采用4G無線網絡傳輸，可實現定時拍照和遠程抓拍功能，并且可遠程設定攝像頭拍照頻率，照片信息通過4G傳輸到遠程服務器上。工業化通信標準模塊，通過RS-232C與RTU連接，4G通信模塊由RTU操作控制。（6）AI視頻識別技術本次灌區信息化、智能化、信息化建設將積極探索AI視頻識別技術在灌區信息化進程中的使用。通過智能分析云服務，采用圖像處理、深度AI智能學習、行為模式識別和計算機視覺識別技術，通過識別分析視頻中出現的各類場景，可自動對視頻中的行為進行準確識別，從而減少人工巡查工作強度，提高管理效率。本次灌區信息化建設中主要使用通過AI視頻識別技術實現對人員入侵的識別，以及水位標尺識別功能。圖3-1AI視頻應用實現路徑圖（7）主要設備配置視頻監控系統主要設備配置見表3-3。表3-3視頻監控系統設備配置表序號項目技術參數單位數量1400萬網絡高清球機Smart事件：越界偵測,區域入侵偵測,進入/離開區域偵測等智能偵測功能可根據網絡狀態，通過NPQ協議智能調整分辨率和碼率，保證第三碼流的流暢預覽圖像傳感器:1/1.8＂progressivescanCMOS最低照度:彩色：0.0005Lux@(F1.5，AGCON)；黑白：0.0001Lux@(F1.5，AGCON)；0LuxwithIR分辨率及幀率:主碼流50Hz:25fps(2560×1440),60Hz:30fps(2560×1440)視頻壓縮:H.265/H.264/MJPEG紅外照射距離:200米焦距:5.9-147.5mm，25倍光學變倍Smart圖像增強:120dB超寬動態、透霧、強光抑制、電子防抖、SmartIR水平及垂直范圍:水平360°；垂直-20°-90°（自動翻轉）水平速度:水平鍵控速度：0.1°-210°/s,速度可設;水平預置點速度：280°/s垂直速度:垂直鍵控速度：0.1°-150°/s,速度可設;垂直預置點速度：250°/s電源接口:AC24V±25%網絡接口:RJ45網口，自適應10M/100M網絡數據光纖接口:采用FC接口，內置光纖模塊（100M網絡數據、波長TX1310/RX1550nm、單纖單模、20km傳輸距離）音頻輸入/輸出:1路音頻輸入；1路音頻輸出報警輸入/輸出:7路報警輸入；2路報警輸出具有RS485控制接口SD卡接口:內置MicroSD卡插槽，支持MicroSD(即TF卡)/MicroSDHC/MicroSDXC卡（最大支持256G）功耗:62Wmax（其中加熱5Wmax，紅外燈15Wmax）工作溫度和濕度:-40℃-70℃；濕度小于95%防護等級:IP67尺寸:Φ266.6×410mm重量:8Kg支持雨刷功能臺72200萬高清紅外槍機攝像頭200萬1/2.7"CMOS，紅外50米，防護等級IP67，含支架臺53硬盤錄像機1T硬盤臺74供電線路、通訊網絡等設備與泵站自動化測控系統或渠道量測水系統共用套73.5自動化控制體系建設3.5.1管道自動化測控系統（1）系統概述重點分水界面的實現閘閥的遠程開關以及分水流量的量測。（2）布置方案本工程在喻家壩提灌站揚水管上的7處支管上設置可遠程啟閉的電動閘閥，并配置管道超聲波流量計，具體布置位置見表3-4。表3-4管道量測水系統布置表序號位置名稱數量1張家溝支管1#管道自動化測控系統12巖洞灣支管2#管道自動化測控系統13水井灣支管3#管道自動化測控系統14朱家灣支管4#管道自動化測控系統15陳家灣支管5#管道自動化測控系統16蔣家灣支管6#管道自動化測控系統17喻家壩支管7#管道自動化測控系統1合計7（3）系統組成管道自動化測控系統主要由電動閘閥、超聲波流量計、遙測終端機、太陽能板（內置蓄電池）、4G傳輸模塊、充放電控制器、防水箱及安裝支架等組成，提供多種電源管理模式，可實現低功耗工作模式下的雙向通信，并具有出色的防雷特性。監測數據根據管理需求通過無線網絡將數據上傳至灌區管理站數據中心。監測站主要系統構成設計如下：①電動閘閥，是一種以電磁閥為向導閥的水力操作式閥門。根據電信號遙控開啟和關閉管道路系統，控制反應準確快速，實現遠程操作。閥門關閉速度可調，平穩關閉而不產生壓力波動。該閥門體積小、重量輕、維修簡單、使用方便、安全可靠。電磁閥可選用交流電220V，或直流電24V，可根據各種場合選用常開或常閉型均可。②超聲波流量計，是一種利用速度差法的原理來對管內液體流量進行測量的裝置，常與數字信號處理技術、多脈沖技術、糾錯技術等結合使用以達到適應環境、增強其可靠性等目的，現已在化工、電力、石油、冶金等領域得到廣泛應用。超聲波流量計主要由超聲波發生器、超聲波接收器、電子線路、流量顯示、累積系統幾大部分構成。其中，超聲波發生器主要用于產生超聲波并將其發射到流體中；超聲波接收器主要用于接受通過流體后的超聲波；超聲波被接收到后經電子線路的放大、轉換等處理后以電信號的形式將流量傳送給顯示屏并將結果顯示出來；累積系統完成流量的累加計算。③遙測終端：數據采集終端（RTU）是采用單片微機技術設計的新型數據采集傳送設備，也是連接前端傳感器和后端水情測報的數據通道，具備參數的采集、存儲、發送和數據召測，支持現場或遠程設置功能；具備各種通訊方式混合組網路由能力，支持本地下載；具有非易失存儲器；工作體制支持自報/應答/自報應答兼容。④供電設計：供電采用太陽能供電系統。太陽能供電系統由太陽能板，充放電控制器及蓄電池組成：太陽能電池板的作用是將太陽輻射能量直接轉換成直流電，供負載使用或貯存于蓄電池內備用；太陽能充放電控制器能夠為蓄電池提供最佳的充電電流和電壓，快速、平穩、高效的為蓄電池充電，并在充電過程中減少損耗、盡量延長電池的使用壽命；同時保護蓄電池，避免過充電和過放電現象的發生蓄電池是獨立太陽能供電系統不可缺少的重要部件，白天太陽能電池給負載供電，同時還為蓄電池充電，晚上或陰雨天負載用電全部由蓄電池供給。⑤防雷接地：為防止雷電電流進入監測系統，損壞設備，必須嚴格抑制雷電感應和雷擊的發生。合理地安裝避雷裝置，建設良好的接地網，采取隔離措施，可減少雷電的損害。接地體、避雷線及引下線的連接必須用焊接，焊接搭接長度不小于100mm，焊接處應防腐處理。（4）主要設備配置主要設備配置見表3-5。表3-5管道自動化測控設施配置表序號項目技術參數單位數量1DN110電動閘閥電動閘閥，PN10，鑄鋼，配套專用閥門操控箱，法蘭螺栓套12DN160電動閘閥電動閘閥，PN10，鑄鋼，配套專用閥門操控箱，法蘭螺栓套53DN200電動閘閥電動閘閥，PN10，鑄鋼，配套專用閥門操控箱，法蘭螺栓套14管道超聲波流量計臺75智能控制終端箱含開關電源模塊、防雷模塊，4G無線智能終端RTU（全網通），不銹鋼防雨箱套76太陽能板輸出功率：150W；工作電壓：18V；峰值電流：5.55A；開路電壓：22V；短路電流：5.95A；功率偏差：3%左右；轉換效率：18%；工作溫度：-40℃-+85℃；防護等級：IP65。塊1474G傳輸模塊臺78蓄電池12V，100Ah。（在日照不充分條件下，能獨立續航45天以上）套149充電控制器系統電壓：自動識別；控制器屬性：峰值功率點追蹤（MPPT)；MPPT效率：≥99.5%；空載靜態損耗：0.5W~1.2W；PV開路電壓（VOC）：≤DC150V；起動充電電壓點：高于蓄電池電壓3V；輸入低壓保護點：高于電池當前電壓2V；輸入過壓保護墊：DC150V；LOAD控制方式：常開/關模式，雙時段模式、光控+時控模式；工作環境溫度：-20℃~150℃；儲存溫度：-40℃~75℃。臺710信號防雷器標稱工作電壓Un：5V、12V、24V沖擊耐受能力C2：10kV&5kA（1.2/50μs,&8/20μs）最大放電電流：10kA插入損耗：≤0.5dB保護路數：2線插入損耗：≤0.5dB防護等級:IP20臺711電源避雷器標稱工作電壓Un：12VDC最大工作電流：2A標稱放電電流In(8/20μs)：5kA最大放電電流Imax(8/20μs):10kA響應時間：25ns工作環境：－40℃～＋85℃臺712防水設備箱304不銹鋼，400*500*250mm，具備較好的防水散熱性能個713穩壓器DC12V穩壓臺714支臂與立桿采用φ130mm鍍鋅鋼管臺715防雷接地網防雷地網接地電阻要求小于10歐套716不銹鋼護欄φ50mm不銹鋼（201）（高1.8m，周長6m）套717標識牌300*500mm不銹鋼噴繪套718配套安裝輔材（安裝附件、線材）滿足安裝需要套719通訊網絡（10年）4G無線，滿足設備正常運行需要項720安裝及調試滿足設備正常運行需要項73.5.2泵站自動化測控系統（1）系統概述對于渠首提灌站，為了提升后期運行管理效率，減少管理成本，擬在泵站內設置自動化控制系統，通過對取水口水位監測、以及泵站內部和外部的視頻監控、水泵數據采集及處理、水泵出水管的用水量測，實現對提灌站水泵的現地和遠程自動化控制，以及取水流量的用水量測。（2）站點布置本項目在衛星水庫1#提灌站、衛星水庫2#提灌站、碴口石水庫二級提灌站、毛狗坡提灌站、喻家壩提灌站等5座提灌站各布置泵站自動化測控系統1處。泵站自動化測控系統的布置詳見表3-6。表3-6泵站自動化測控系統布置表序號位置設備類型傳輸及采集方式1衛星水庫1#提灌站泵站自動化測控系統有線光纖實時傳輸2衛星水庫2#提灌站泵站自動化測控系統有線光纖實時傳輸3碴口石水庫二級提灌站泵站自動化測控系統有線光纖實時傳輸4毛狗坡提灌站泵站自動化測控系統有線光纖實時傳輸5喻家壩提灌站泵站自動化測控系統有線光纖實時傳輸（3）系統組成1）水位采集本系統的水位監測是整個自動化系統的關鍵環節，水位監測的精度和水位傳感器的可靠穩定性對系統的運行起到決定性影響，因此本次設計在進水處設置一套雷達水位計，將水位監控數據傳進PLC，并由PLC控制器集中對數據進行對比，只有當水位差值小于預設的閾值自動控制啟動才正常運行，否則，系統處于故障待修狀態。2）水泵控制每座泵站設備控制分三種控制方式，即現地手動控制方式、集中控制方式、自動控制方式。控制等級由高到低依次為：現地手動控制級、集中控制級、自動控制級。①現地手動控制現地手動控制級即現場控制方式，主要用于泵站設備手動控制方式。現場啟動柜/箱帶有開／停按鈕、急停按鈕，并與電機啟動器相連，這些設備的控制可由它們的現場啟動柜/啟動箱來完成的。一般情況下現地手動控制級只用來設備檢查和調試。②集中控制集中控制即中央控制站計算機控制方式，位于泵站中控室。泵站處于就地手動運行時，中央控制級能監視泵站所有設備和工藝參數并采集和儲存數據，和PLC站實現對等通訊。在正常情況下泵站通過集中控制方式進行運行和監視。設備進行調試、維護保養時必須采用就地控制方式。③自動控制通過水位傳感器實時監測取水點水位，將數據送至PLC控制器，PLC根據水位高、低限預設值，與實時水位值對比，自動啟動一臺或多臺水泵，實現水位自動控制。當系統設備被設置為“集中控制”模式之后，通過HMI或上位機軟件可以將系統進一步設置為“自動運行”模式，此時，泵站所有電控設備（水泵、閘閥、格柵）都將處于自動控制狀態，無需人工干預，系統會根據傳感器監測的數據，通過程序邏輯，自動控制水泵、格柵、閘閥的運行。從而實現系統的智能控制。3）可靠性與穩定性設計每個水池采用兩套水位傳感器，水位的監測互為備份，增加系統的可靠穩定性。每個水池增設一套浮球開關，作為水位上限閾值的開關量監控，當水位上升至浮球安裝位置，浮球開關產生開關量信號，并將信號送至PLC數字量輸入口，并通過PLC的控制邏輯，產生系統故障報警或緊急事件報警。通過遠程測控終端，將監控數據通過不同的運營商的無線通道上傳至監控中心，實現雙通道互備份的數據傳輸效果，當一個運營商網絡癱瘓，能夠維持數據傳輸的可靠性。4）上位機監控通過上位機（工控機）組態軟件實時監控整個泵站的運行狀態，并通過組態監控換面能夠實現：開、停泵機組，泵組調節控制。各臺泵相關的電壓、電流、有功、功率因數等數據采集與實時顯示。泵組運行狀態、PLC運行狀態、軟啟動器保護裝置動作狀態等的狀態監測和指示。硬件、軟件故障、系統故障的診斷、報警以及越限故障報警、打印等。一旦發生狀態變化將在工控機上顯示出來，同時記錄故障及發生的時間，并有聲光報警。對事故信號、斷路器信號及重要保護動作等開關量信號，以中斷的方式迅速作出響應，并進行必要的自動操作。定時將采集來的數據寫入數據庫，事件（含操作信息、故障信息）發生時立即寫庫（事件分辨率不大于2ms），為檢查系統故障、分析故障時間、原因等工作提供確切的依據。對追憶記錄量測值，能提供故障前10秒和后20秒內的數據組。形成各種報表，完成各站數據的統計（包括設備運行與水位數據），供查詢、顯示。對重要監視量進行運行變化趨勢顯示。實行對某些參數的越、復限處理，越限自動報警，復限自動顯示、記錄和打印。實現數據編碼、校驗傳遞誤差、誤碼分析及數據傳輸差錯控制。5）通訊網絡建設從調度指揮中心到各個泵站之間的光纖網絡，組建泵站與調度指揮中心為局域網，實現各個泵站的數據和控制信號匯聚接入管理中心。（4）主要設備配置主要設備配置見表3-7。表3-7泵站自動化測控系統配置表序號設備名稱規格型號單位數量1水泵控制箱含PLC，開關電源，繼電器，傳感器及箱體附件等個112雷達水位計臺53超聲波流量計外夾式臺114400萬網絡高清球機攝像頭詳細參數見視頻監控系統臺55200萬網絡高清槍機攝像頭詳細參數見視頻監控系統臺56電流互感器套57浪涌保護器避雷套58支臂與立桿套59防雷接地網地阻小于10Ω處510標識牌項511配套安裝土建及輔材安裝附件、線材項512有線通訊網絡含光纜、套管及安裝km19.813安裝及調試滿足設備正常運行需要項53.6支撐環境設計3.6.1灌區管理中心建設（1）功能需求灌區管理中心要能夠實現數據統一匯聚、存儲、處理、展示、上報，滿足網絡安全防護要求。對測站能夠實時監控和控制，實現流量、水位、視頻圖像的集中統一管理。（1）主要建設內容根據碴口石水庫灌區運行管理實際情況，灌區管理中心可設置于碴口石水庫管理房內，水庫管理用房位于碴口石水庫大壩右壩肩，管理房內設有水庫及灌區管理所需的各類辦公設施，現狀較為完好，供電、防雷設施齊備。灌區管理中心可設置于管理所的會議室內，該會議室現狀面積50m2，通過增加部分裝飾裝修工程，如吊頂、隔斷，靜電地板等，基本可滿足灌區運行管理需要。灌區管理中心內布置1套大屏顯示系統，用于顯示各路監控、監測圖像畫面、灌區智慧管理系統及各類數據報表。設置集成操作工作臺1套，并配備圖形工作站、監控工作站及管理工作站。通過集成的顯示系統及中控系統，集中展現各項監控、監測數據信息及圖像信息，全面展示灌區運行工況，另外配置會商系統的會商會議桌（含12把椅子），同時配備網絡機房，并配套搭建碴口石灌區智慧運管系統。圖3-2灌區中心平面圖1）液晶顯示系統采用120英寸窄邊超薄4K高清液晶顯示屏作為顯示設備，既節省空間，又能完美呈現視頻畫面。圖3-3液晶顯示系統示意圖2）標準化操作臺 在調度指揮中心布置1套集成操作工作臺，尺寸約為4000×1000×760（mm）。工作臺上放置3臺監控及應用系統工作站，分別用于查看水位流量監測系統、視頻監控系統、自動化控制系統的數據內容。圖3-4標準化操作臺示意圖3）會商系統調度中心通過安裝調音臺、數字音頻處理器、高保真音箱、立體聲功放等，將會議發言、DVD等播放的語言及音樂均勻地、清晰地還原播出，通過調音臺和數字音頻處理器對多路音頻信號進行統一管理和控制，并對聲音進行一定處理，以達到良好效果。支持本地會議及網絡視頻會議，本地擴聲無嘯叫，本地及遠端視頻會議終端聲音無失真無回聲。配置一套中央控制系統，可以通過PAD、操作電腦控制大屏、音響、話筒等，將位于云平臺數據信息和現地視頻監控畫面展示到會商室來。4）防雷接地調度指揮中心的設備安置在建筑物內，受建筑物防雷系統保護，直接雷擊中控制中心的可能性非常小。根據雷電電磁脈沖防護理論和實踐經驗證明，電子信息設備損壞的主要原因是雷電感應浪涌電壓造成的。它可以通過各種引線把感應浪涌電壓波引入電子信息設備內部，破壞其芯片和接口。所以調度指揮中心必須防感應雷。本方案采用接地方式：交流工作接地、安全保護接地，防雷接地可利用建筑物原有的接地方式，接地電阻≤4Ω。調度指揮中心專用地保證接地電阻≤4Ω，用于監控的直流接地。5）防靜電保護各類計算機房的安裝中，靜電活動地板是一個很重要的構件。利用它可在計算機房內組成一個地下空間結構，活動地板上安裝各類計算機設備，活動地板下的空間則可用來敷設聯接設備的各種電源和信號管線。因其具有可拆性，對電氣連線的敷設、檢修及更換都很方便。建議在機房的地面鋪設防靜電活動地板，靜電耗散性能長期穩定，且不反光、不打滑、耐腐蝕、不起塵、不吸塵、易于清掃。6）綜合布線調度指揮中心的各設備走線與市電設備走線分開，交叉時以接近于垂直的交叉，電源走線采用在地板下鋪金屬線槽走線方式。線槽在地面上架空排放。3.6.2網絡通訊建設（1）傳輸網絡方式比較根據當前信息化網絡建設情況，傳輸通道一般分為自建無線、有線與公網無線、有線四種種模式。四種網絡傳輸通道各有優缺點，具體如下：①自建網絡自建無線網絡：運行維護費較低，但一次性投資較大，需設多個中繼站，且運行穩定性受氣候環境影響。自建有線網絡：一般采用光纖傳輸，其可沿著渠道布置測站、水閘等信息化節點。自建光纖具有傳輸距離遠、抗干擾能力強、保密性好等優勢。但灌區渠道沿線各個網絡節點的間距較遠，自建光纖一次性投資較大，且渠道沿線交通不便，后期維護工作量大，同時受渠道沿線地形起伏影響，鋪設光纖可能受到場地到限制。②公網傳輸方式組網公網無線網絡：當前，雖然5G通信技術的發展較快，但因灌區部分渠道地處偏僻，故大部分灌區還是4G通信技術和GPRS通信為主。該方式的主要優勢如下：數據傳輸穩定性高，建設費用較低；技術成熟，應用便捷；設備功耗低，可長期運行，維護成本低，且會隨著運營商設備升級而升級。但該種方式傳輸速率受運營商網絡信號影響，在無線網絡傳輸數據過程中，可能會出現數據丟失、錯誤等問題。公網有線網絡：公網的兼容性、穩定性、安全性好，但公網覆蓋面積和延伸區域受運營商網絡覆蓋范圍影響，灌區各站點主要位于農村區域，公網不能完全覆蓋。同時，公網需每年繳納使用費用，長期運行費較高。（2）灌區網絡通訊建設根據上述網絡傳輸方式比較，結合碴口石水庫灌區信息化建設中各種類型站點位置及網絡要求的不同，分別采用不同的方式進行網絡建設。各項網絡建設方案如下：1）灌區水位、流量、雨量等站點均分布于渠道沿線，因此，各監測系統采集數據采用4G網絡通過公網將數據傳輸至云服務器。2）灌區視頻監控系統各視頻采用分布式存儲的方式存儲于各終端的SD卡中，僅在管理需要時進行遠程視頻實時傳輸。考慮各視頻監控系統均分布于渠道沿線，各視頻監控數據采用4G網絡通過公網將數據傳輸至云服務器。3）泵站自動化測控系統考慮到其傳輸的實時數據量較大且自動化控制系統對網絡實時性、可靠性、安全性要求較高，因此采用自建光纜通訊的方式。4）灌區管理所內對外信息發布及外網數據交互與訪問采用管理所內現租用的運營商固定IP。3.6.3系統安全根據《信息安全技術網絡安全等級保護基本要求》（GBT22239-2019）和《信息安全技術網絡安全等級保護安全設計技術要求》（BT25070-2019）有關規定，結合本項目實際情況，灌區管理主要涉及水利業務數據，因此本項目按照三級等保要求，構建碴口石水庫灌區運行管理平臺多層次、立體化的安全縱深防御體系，確保系統網絡安全、物理安全、數據安全和應用安全。（1）網絡安全。在通信機房部署網絡安全管理硬件設備和軟件系統，管理平臺的網絡安全內容，在網絡邊界已部署防火墻、入侵防御、安全審計等設備進行安全防護，同時強化云端抗DDoS攻擊防御能力，實施網絡訪問控制，禁止未經授權的服務和協議傳輸，最大限度降低網絡安全運行風險。（2）物理安全。按照《數據中心設計規范》（GB50174-2017）A類和《數據中心機房通信基礎設施標準》（TIA942）建設，滿足機房容災、人員管理、運維審計、數據擦除等物理安全要求。（3）數據安全。在數據質量安全方面，遵循現有國家標準和水利行業標準，對接省政府數字化轉型數據標準，細化數據約束規則，開展數據治理，形成問題數據清單，并提供數源部門用于數據整改，以此不斷提升數據質量。在數據訪問安全方面，采用數據訪問控制和數據庫加密服務防止非授權用戶對數據的訪問，采用通訊鏈路加密技術保證數據傳輸安全，以此構建覆蓋數據訪問、數據傳輸、數據存儲各環節的數據安全體系。（4）應用安全。按照三級等保要求統一建設，部署前開展第三方安全測試。構建統一用戶權限管理模塊，根據用戶權限精確控制業務應用訪問。3.7智慧灌區運管平臺因合川區水務局現配備有灌區信息化管理平臺，本工程對其現有平臺進行二次開發（新建碴口石灌區基礎地理信息平臺（一張圖），增加水位流量數據解析軟件模塊、水泵自動化控制軟件模塊、閘閥自動化控制軟件模塊、物聯網表系統軟件模塊、智能計量收費軟件模塊、視頻監控系統軟件模塊），并接入碴口石灌區用水量測數據，實現碴口石灌區用水監測、工程管理等業務的一體化信息化作業平臺和調度會商決策支撐環境，實現水量調度和配置自動化和運行管理信息化，充分發揮工程建設效益，提升信息化和智能化水平。3.8后期運行與維護本次項目建設完成之后的十年為免費質保期，由建設方免費提供運維。質保期過后，對比同類型的項目，可參照下表進行收取運維費用。該項費用可由灌區行政主管部門的水費收入中支出，也可以由當地財政直接撥款進行適當進行補貼。年運維經費測算統計表見表3-9。表3-9年運維經費測算統計表序號項目單位數量單價（元）合價（元）一設備、平臺、軟件運維500001設備維護，平臺軟件維護與升級通訊費5000014G通訊網絡（感知設備）年5150025500合計755003.9主要設備配置灌區管理信息中心設備配置統計表見表3-10。表3-10灌區管理信息中心設備配置表序號設備名稱技術參數單位數量(一)灌區管理調度中心裝飾裝修工程1靜音地板鋁合金m2762吊頂鋁合金m2763隔斷輕質隔墻板m2504空調3匹精密空調，定頻，立柜式，制冷量7.8kW，制冷額定功率2.48KW，加濕量2.5kg/h臺2(二)大屏顯示系統1120寸液晶顯示屏含安裝附件臺12標準化操作臺含3把座椅套13監控及應用工作站I7/16G/1TB/2G獨立顯卡/24寸顯示器/含鍵鼠套3(三)會商系統建設1專業音響主流品牌，原裝正品，滿足會議擴聲需要，具備手機信號抗干擾能力，功率＞250W，頻率響應55~20kHz，覆蓋角度：垂直≥40°，水平≥90°只22專業功放主流品牌，原裝正品，滿足會議擴聲需要。輸出功率≥300W，有過載保護，放大器保護。臺23調音臺麥克風輸入：8路（8個XLR接口）線路輸入：6路單插單聲道/立體聲自動切換混合接口立體聲輸入通道：2組（4路單聲道）、4路RCA輸入輸出通道：2組立體主輸出、4路編組輸出、4路輔助輸出、1組立體聲監聽輸出、1個耳機監聽輸出、2個效果輸出INSERT：1組主混音斷點插入、6個斷點插入USB接口：外接U盤播放音樂效果器：24位DSP效果器（包括人聲、小房子、大廳、回聲、回聲+回響、盤子、聲樂板、合唱GTR，旋轉GTR、顫音GTR類型），100種預設效果USB聲卡端口：支持電腦播放/錄音，通過CH11/12通道回放幻象電源：+48V帶開關頻率響應：20Hz-20kHz，±2dB失真度：<0.03%at+0dB,22Hz-22KHzA-weighted靈敏度：+21dB~-30dB信噪比：<-100dBrA-weighted單聲道均衡：高頻：+/-15dB@12KHz；中頻：+/-15dB@100KHz-8KHz；低頻：+/-15dB@80KHz立體聲均衡：高頻：+/-15dB@12KHz；中頻：+/-15dB@3KHzor+/-15dB@500KHz；低頻：+/-15dB@80KHz主混音串音：<-80dB@0dB20Hz-22KHzA-weighted，主輸出：0dB,其他通道：最小供電電壓：AC100-240V50/60Hz額定功率：30W臺14音響支架金屬支架只25音頻處理器帶USB錄播功能、有CNAS認證第三方權威檢測報告、帶回聲消除功能臺16無線話筒信道數目：200信道間隔：250kHz頻率穩定度：±0