智慧城市

水資源灌區(qū)控制管理系統(tǒng)

建設方案

設計單位:

建設單位:

編制日期:

目錄

第一章項目目標.....................................................5

第二章總體設計.....................................................6

第三章監(jiān)測站點建設.................................................8

3.1,渠系水位監(jiān)測站...........................................9

3.1.1.工作方式..........................................9

3.1.2.系統(tǒng)功能.........................................10

3.1.3.設備選型.........................................11

第四章管理中心....................................................26

4.1.功能概述.................................................26

4.2.建設要求................................................26

4.2.1.供電線路.........................................27

4.2.2.網絡布線要求.....................................27

第五章通訊網絡建設................................................28

5.1.需求分析................................................28

5.2.設計方案................................................28

5.2.1.監(jiān)測網絡.........................................28

5.2.2.廣域網...........................................31

5.2.3.局域網絡.........................................31

5.3.設備配置.................................................33

5.3.1.服務器............................................33

5.3.2.GSM通信模塊......................................33

5.3.3.管理計算機........................................34

5.3.4.網絡交換機........................................35

5.3.5.UPS電源..........................................36

第六章灌區(qū)管理....................................................38

6.1.總體設計.................................................38

6.1.1.軟件開發(fā)原則......................................38

6.1.2.軟件體系結構......................................39

6.1.3.系統(tǒng)技術架構......................................39

6.1.4.開發(fā)與運行環(huán)境....................................43

6.2.實時監(jiān)控.................................................44

6.2.1.數據采集和處理子系統(tǒng)..............................45

6.2.2.數據通信子系統(tǒng)....................................45

6.2.3.實時監(jiān)控子系統(tǒng)....................................48

6.2.4.預警預案子系統(tǒng)....................................49

6.3.灌區(qū)建模.................................................51

6.3.1.行政區(qū)劃..........................................51

6.3.2.管理機構..........................................52

6.3.3.渠系信息..........................................53

6.4.水費管理................................................54

6.4.1.用水戶管理.......................................54

6.4.2.水價管理.........................................55

6.4.3.期初水費.........................................55

6.4.4.結算水費.........................................56

6.4.5.收費管理.........................................57

6.5.用水計量................................................59

6.5.1.管理機構用水量分析...............................61

6.5.2.行政區(qū)劃用水量分析...............................61

6.5.3.灌區(qū)用水統(tǒng)計報表.................................61

第七章投資概算....................................................62

7.1.編制原則................................................62

7.2.編制依據................................................63

7.3.費用標準................................................65

7.3.1.設備、材料、軟件預算價格.........................65

7.3.2.軟件開發(fā)費.......................................65

7.3.3.信息采集整編費...................................66

7.3.4.其它費用.........................................66

7.3.5.基本預備費...........................................66

7.4.投資概算表...................................................67

第一章項目目標

以實現中小型灌區(qū)的灌溉用水管理信息化為目標，建設包括調度

管理中心、水情實時監(jiān)測點、灌區(qū)管理應用軟件的灌區(qū)用水管理信息

化系統(tǒng)。

系統(tǒng)建設周期為3個月，主要建設內容如下：

(1)水情實時監(jiān)測系統(tǒng)建設(固定水位5處、移動水位3

處)；

(2)管理中心建設(1個主中心、1個分中心)；

(3)應用軟件設計開發(fā)(實時監(jiān)測、水量統(tǒng)計、水費管理)；

系統(tǒng)采用成熟技術和產品，并充分考慮利用灌區(qū)現有的資源，具

有良好的開放性、兼容性和可擴展性。

第二章總體設計

灌區(qū)信息化系統(tǒng)是利用計算機技術、無線通信技術、高精度檢測

技術、數據庫技術等多種技術手段，采用系統(tǒng)化、模塊化的設計方法

及開發(fā)標準，實現自動化數據采集與傳輸、數據存貯、數據管理、分

析預警、統(tǒng)計處理功能。

系統(tǒng)從結構上劃分為4個層次：（其中閘門自動控制子系統(tǒng)、視

頻監(jiān)控子系統(tǒng)為可選項）

系統(tǒng)從功能上劃分為水情實時監(jiān)測子系統(tǒng)、通訊子系統(tǒng)、應用軟

件子系統(tǒng)。其中應用軟件子系統(tǒng)的功能如下圖:

第三章監(jiān)測站點建設

灌區(qū)信息化系統(tǒng)的監(jiān)測站點包括固定式渠系水位監(jiān)測、移動式渠

系水位監(jiān)測。按監(jiān)測項目的不同，建立不同的監(jiān)測站。

實時監(jiān)測的總體功能如下：

各監(jiān)測站監(jiān)控數據直接傳到管理中心，再通過公網，轉發(fā)給各管

理分中心，中心與分中心實時對監(jiān)控數據圖形化顯示。

分中心可以只接收、顯示自己管理范圍內的數據。同時，分中心

的數量可以是多個。

系統(tǒng)管理人員在管理中心進行系統(tǒng)管理、數據維護；同時，分中

心也可以有自己的數據庫，可方便地實現分布式數據庫。

管理中心和各分中心的相關人員（每個中心可以多人）可實時對

實時采集的信息進行監(jiān)測，對越限、報警信息進行報警提示，并可對

全部站點信息進行查詢、分析；

管理中心可根據報警內容和等級（包含測點數據越限報警），自

動向指定手機發(fā)送短信;

3.1.渠系水位監(jiān)測站

監(jiān)測站連續(xù)工作，實時采集監(jiān)測數據，并對數據加標日期和時間，

通過通訊網絡傳送到管理中心。當長時間采集信息無變化時，監(jiān)測站

會定時重復自動報告以前的數據，表示工作正常，連續(xù)若干時間不報

告，則表示監(jiān)測站出現故障。

固定式和移動式的區(qū)別，主要在水位采集傳感器上。固定式采用

浮子式水位傳感器，移動式采用壓力式水位傳感器。

3.1.1.工作方式

監(jiān)測站支持以下2種工作模式，2種模式可以同時運行；

。實時自報方式

監(jiān)測站以實時采集監(jiān)測數據，當被測數據變化幅度超過規(guī)定值時,

自動向管理中心上報數據；

。自動應答

管理中心由軟件系統(tǒng)自動按預定的時間間隔或由操作人員手動，

向各監(jiān)測站發(fā)布召測命令，監(jiān)測站自動上報當前數據;

3.1.2.系統(tǒng)功能

?:?傳感器接入

可接入絕對編碼浮子式水位計；

可接入4-20mA的標準信號壓力式水位計；

?:?監(jiān)測站狀態(tài)

監(jiān)測站可采集蓄電池電壓值；

監(jiān)測站智能判斷傳感器的狀態(tài)；

。數據采集過程控制

通常情況下每隔10分鐘采集一次水位，或者設置為實時采集、

水位超出閥值時上報數據；

采用壓力計水位時，連續(xù)測量6次數據求平均，以消除波浪帶來

的誤差。

?:?數據自記過程控制

當水位變化值達到自記閥值或采集間隔時間到達時，將當時的水

位數據和采集時間寫入監(jiān)測站自記內存;

。數據發(fā)送過程控制

當水位變化量達到發(fā)送閾值（該參數可配置）或采集間隔時間到

達時，將水位數據和采集時間以數據報告方式向管理中心發(fā)送；

?:?監(jiān)測站動態(tài)配置

管理中心可以遠程對監(jiān)測站進行配置。配置命令分為自動配置命

令和手動配置命令兩種：

自動配置命令：分中心軟件自動執(zhí)行的配置命令，如修正監(jiān)測站

實時時鐘命令。

手動配置命令：由管理中心操作人員設定監(jiān)測站的配置參數。該

類命令主要有修改監(jiān)測站發(fā)送數據路由、數據采集、自記、通信等過

程的各種延時參數等命令。

?:?備用信道通信

當管理中心在一定的時間內未收到最新的遙測數據時，管理中心

可以以短信方式激活監(jiān)測站以GSM方式工作。

3.1.3.設備選型

監(jiān)測站主要包括浮子式水位傳感器/壓力式水位傳感器、數據采

集終端（智能RTU）、電源系統(tǒng)（采用蓄電池供電）、通訊設備

（GSM/GPRSMODEM）等。

3.1.3.1.浮子水位傳感器

FYC-3型浮子式液位傳感器，選用接觸式系列編碼器，配以精密

的變速機構、線輪、不銹鋼鋼絲繩、重錘、防浪錘和浮子等構成。該

傳感器安裝在測井口或測管上方，當液位變化時，浮子隨之上升或下

降，測繩便帶動線輪做旋轉運動，與線輪同軸連接的編碼器就輸出與

液位對應的數字信號送至數據采集終端，從而達到了對液位的實時顯

示及控制的目的。

該傳感器結構合理，抗干擾能力強，分辨率高，量程大，壽命長，

易于維護。

該傳感器的技術指標主要取決于所配編碼器，一般按測量量程選

配不同的編碼器。

檢測量程0-5m,10m,20m,32m40m,80m.320m

分辨率1mm1cm

測量精度0.1%X量程±1

回差W±2mm

遠傳距離1200m

輸出信號基本型：并行格雷碼信號（B）

智能型：4-20mA標準模擬量信號（A）,RS485串行信號（C）,

SST同步串行格雷碼信號（S）

環(huán)境參數溫度-20℃?+80℃,相對濕度W95%(RH40℃)

本方案配JZB79-512接觸式編碼器，接觸式旋轉編碼器指的是

編碼器編碼信息的讀出，是由碼盤及接觸的電刷來完成的，無電能消

耗，但轉速、轉數受限制，壽命達10的6次方轉。

產品特點：

輸出信號：A-4-20mA標準模擬量B-并行格雷碼輸出C■串行

RS485串行通訊接口M?串行RS485串行通訊接口（ModBus協議）

S-SSI同步串行信號接口

外徑（主體直徑數：①64、①79）或根據用戶要求制作

鋁合金外殼，特殊表面處理

可在單級編碼器基礎上定做前減速箱

技術指標：

測量范圍：0-511

每圈分辨率：1/512

接點耐壓;DC5?30V

消耗電流：W20mA（串行信號時）；無消耗電流（并行信號時）

輸出形態(tài)：并行信號時：。■集電極開路負邏輯輸出P■集電極開

路正邏輯輸出E■電壓輸出正邏輯（高電平為“1”）F-電壓輸出負邏

輯（高電平為“0”）（注：常規(guī)產品為集電集開路負邏輯輸出）

輸出方式：航插后出（側出）、引線后出（側出）

最高響應頻率：10KHZ

使用環(huán)境溫度：-40。。?+85C

保存環(huán)境溫度：-55。。?+110℃

防護等級：IP63

啟動轉矩：v2.5Ncm

軸允許負載：徑向50N軸向40N

3.1.3.2.壓力水位傳感器

全封閉潛入式一體化水位傳感器，采用昆侖海層JYB系列L型

普通投入式液位變送器。

技術特點:

量程：0?100m內各量程，最小量程0.5m

介質溫度：-20?+7CTC

環(huán)境溫度：-10?+60℃

供電電壓：12?32VDC

輸出信號：0?10mA/4?20mA/0?5VDC/1?5VDC

負載特性：電流輸出型W600。

電壓輸出型23KQ

絕緣電阻：＞100MQ

準確度:A級:±0.25%FS；B級:±0.5%FS

非線性：V±0.2%FS

遲滯性與可重復性：＜±0.1%FS

長期穩(wěn)定性：W±0.1%FS/年

熱力零點漂移：^±0.03%FS/℃

響應時間：V30mS

最大工作壓力：2倍量程

電氣連接：電纜連接

外部零件的材料：普通不銹鋼/316不銹鋼

殼體材料：普通不銹鋼/316不銹鋼/鑄鋁外殼

測量介質：油、水、氣體及其他與316不銹鋼兼容介質

3.1.3.3.數據采集終端

與灌區(qū)普遍采用的數字傳感器和模擬傳感器進行連接，為灌區(qū)水

位/雨量測量、記錄、存儲、傳輸、處理提供技術和設備支撐，同時

該設備提供了多種取數方式，用戶可以根據實際需求，選取不同的配

件實現不同的通信方式。這種設備不僅可以連續(xù)記錄渠道水位的動態(tài)

變化過程，而且同樣適用于灌區(qū)地下水位的長期監(jiān)測。

該設備以時鐘提供記錄時間基礎，每當設置的時間（軟件設置）

間隔到時，打開傳感器24V供電電路（5S24）,測量該時間的水位值，

并將該水位值及該點時間值存入Flash存儲器中。Flash存儲器的存

儲容量為4Mbit,如果10分鐘存儲一條水位記錄（存儲間隔可由軟

件通過按鍵設置），可連續(xù)存儲就近445天的水位數據且可保持掉電

后數據長期不丟失；由于采用微功耗技術，低壓差穩(wěn)壓電路，充足電

后可連續(xù)使用2個月以上；同時也可外接大容量的電池，或采用太陽

能電池板充電，為長期工作在野外無電狀態(tài)提供支持，同時考慮不同

的實際需求，記錄在水位計中的數據可以采用多種方式讀取，分別為：

直連計算機，便攜IC卡轉存，無線實時傳輸。這些水位數據通過配

套軟件可以轉化為用戶需要的流量和水量信息。

實際應用中，水位計主機和傳感器均可安裝在量水建筑物附近開

挖的旱井中，或者在水尺處固定鋼管，直接將傳感器置于其中，主機

放在建筑物內。

?:?提供記錄時間基礎

每當設置的采樣存儲時間間隔到時，微處理器打開傳感器供電電

路，測量該時間的水位值，并將水位值及該點對應的時間值存入存儲

器中。

。較大的存儲容量

灌區(qū)的實際情況是測量點量大面廣，頻繁提取數據不太現實，而

且原始記錄數據希望能夠保存盡可能長的時間，因此初步設計中可以

考慮按1Omin存儲一條水位記錄，可以存儲某個測流斷面超過1

年的水位數據，而且存儲器應在掉電的情況下保證數據不丟失。

?:?采用微功耗和休眠技術

我國灌區(qū)大部分測流點位置偏僻，能源供應困難，即便就地采用

太陽能供電系統(tǒng)，除投資顯著增加外，日常養(yǎng)護也十分困難，因此首

選方案應是采用蓄電池，結合微功耗元器件和休眠技術，一個6V、

4A的蓄電池應連續(xù)正常工作1個月左右；同時儀表還應可外接大容

量的電池，或采用太陽能電池板充電，或在有條件的地方可以直接使

用交流電源，從而滿足不同用戶的需求，保證儀表可以長期工作在野

外無電環(huán)境下。

?提供多種數據提取方式

不同的用水戶在不同的階段對提取數據方式有不同的需求，在滿

足水位數據長期按指定間隔記錄外，用戶也可根據實際條件的變化，

采用實時方式遠程提取數據。不僅可以直接讀取記錄儀中的水位數據,

而且可以通過IC卡轉儲、普通電話、GSM通信、無線超短波電臺

等多種方式完成數據的提取。

?:?提供基本參數設置功能

記錄儀的系統(tǒng)時間可人為修正，以保證多臺儀表有共同的時間基

礎；采樣存儲時間間隔可人為在二次儀表上設定，以滿足不同用戶對

采樣密度的不同要求；同時，其他有關測量水位的量程、傳感器安裝

位置校準等也應能夠在二次儀表上直接設定完成。

3.1.3.4.遙測系統(tǒng)供電

監(jiān)測站采用蓄電池供電，并使用充放電控制器對電池進行保護。

蓄電池容量保證遙測設備在連續(xù)一個月（30天）仍然正常工作。

充放電控制器

性能指標如下：

?:?三個LED全面顯示蓄電池的不同充電狀杰

切斷負載前的聲音預警提示

LED顯示負載已切斷

LED顯示因負載而造成的短路

LED顯示過載

?PWM脈沖寬度調節(jié)（串接方式）

。三階段充電方式

?*12V或24V自動識別

?:?內置溫度補償

。大口徑接線端子（最大為16平方毫米）固態(tài)電路和負載

保護

?:?固態(tài)極性反接保護

。挨棄了外置可熔斷保

?:?最大充電電流：5安培

。最大負載電流：5安培

。系統(tǒng)電壓：12/24V,自動識別

?:?自損耗：＜4毫安

。外形尺寸：80*100*32毫米

。防護等級：IP22

可充電電池

閥控鉛酸蓄電池12V100AH,技術參數如下:

外型尺寸（mm）

規(guī)格型號標稱電壓（v）

長(L)寬(b)高(h)總高（H）

12V100AH12407173210236

?:?電池的一致性和穩(wěn)定性好，可并聯組數多達6組。

獨特的極板設計縮短電流傳輸距離，降低內阻并提高電池一致性。

從原料到成品，共經多次實驗和檢測。從原料，生產和檢測上保

證電池的一致性和穩(wěn)定性。

?:?先進的鉛膏配方，體積能量比更大，同等容量的電池，

BUDDY的電池體積更小，可節(jié)省更大的空間。

?電池壽命長。

提高極板厚度，使電池壽命提高。

特別設計的ABS外殼和電池蓋，分子密度大，失水率小，使電

池壽命提高。

AGM設計，采用彈性強，微孔率高，吸液性能好，耐酸腐性好

的超細玻璃棉。降低內阻，氣體復合率提高至99%以上，失水率小

使電池壽命提高。

擁有專利的閥壓高達12KP,最大可能保持水分，提高電池使用

壽命。

閥的密封反應效率可達99.53%,保持水分，提高電池使用壽命。

荷電保持能力高達99.7%,自放電小，提高電池存放時間和電池

壽命。

在正常使用中，電池閥不打開，以保持水分，提高電池使用壽命。

?:?電池的安全性好，因為

(1)采用特別設計的ABS塑料，與一般電池所采用的塑料

相比，在熱封過程中，殼蓋黏結度更高，在使用中受環(huán)境溫度影

響時，穩(wěn)定性更好。

(2)采用先進的熱封工藝，用高溫和高壓雙重熔封電池殼和

電池蓋，防止漏液。

(3)生產中對每個電池采用高壓氣體和高壓電對電池進行

密封實驗，確保電池密封性，保證每個電池的安全性。

(4)閥在過充狀態(tài)下打開時，經閥中堿性物質中和，使氣體

無腐蝕性，進一步保證其安全性C

3.1.3.5.通訊設備

包含普通GPRS模塊的所有功能，同時內嵌了TCP/IP協議棧,

實現了TCP,UDP,SMTP,POP3等上層通信協議。

A60i具有如下特點：

。功能強大：支持普通GPRS模塊的全部功能，包括短信,

語音，傳真和數據通信，完全封裝TCP/IP協議，支持所有常用

的上層通信協議

。可靠性強：在無人干預的情況下可以自動保持網絡連接，

支持斷線自動重連

?:?使用簡單：在命令模式只需發(fā)送一條指令即可進入串口網

絡透傳模式(SerialToNet),實現數據從串口到網絡的透明傳輸，

同時支持上電自動進入透傳模式

?:?配置靈活：除了在命令模式下設置參數，還支持電話和短

信等遠程配置和操作，支持網絡升級

?:?適用范圍廣：體積小，結構緊湊，能根據開發(fā)要求方便地

集成到您的產品中，非常適合單片機和簡單終端的應用場景

功能描述:

。內含GPRS模塊，支持語音、短信息、傳真、數據通信、

GPRS通信

?:?內嵌TCP/IP協議棧，實現了所有常用的上層協議，終端

無需主機即可通信

?:?支持兩種傳輸模式：透傳模式、命令模式

透傳模式下，串口輸入的數據通過GPRS網絡和Internet透傳

到服務器

命令模式下，可以通過AT指令直接操作GPRS模塊

提供標準RS232接口，更加方便地集成到您的系統(tǒng)中

支持Fireware在線升級，方便遠程維護

第四章管理中心

灌區(qū)信息化系統(tǒng)的管理中心可以由1個主管理中心和多個管理

分中心，本方案按1個管理中心和1個管理分中心進行設計。

4.1.功能概述

管理中心主要由數據監(jiān)測控制設備、通訊設備、實時監(jiān)控管理軟

件組成。數據來源主要有三種，一是自動監(jiān)測數據，二是人工鍵盤錄

入補充/修改數據，各種數據進入監(jiān)控服務器，服務器中配置操作系

統(tǒng)軟件及各種應用軟件，管理人員通過監(jiān)控工作站對各種工作任務實

施操作管理。

4.2.建設要求

管理中心一般建設在灌區(qū)管理局，要求建設主機室和指揮調度室

各一間，主機室面積15m2,指揮調度室面積按用戶需求確定。

主機室是本系統(tǒng)電腦網絡系統(tǒng)的中樞，因此主機室建設直接影響

著整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。因此必須對主機室電源、網絡、防雷、

環(huán)境等按《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范》（CECS72：

97）的要求進行設計。

4.2.1.供電線路

低壓供電負荷包括計算機系統(tǒng)等重要設備的供電、空調用電及正

常照明。低壓電源預計容量為100kW,至管理中心設專門配電箱，

空調和電氣設備采用放射式引至各設備，照明和附屬配套設施采用樹

干式供電。其中照明照度標準按有關國家規(guī)范設計。

4.2.2.網絡布線要求

按通訊網絡的設計要求進行布線。

4.2.2.1.機房建設和防雷

地面面層材料應能防靜電。

應采用獨立的UPS不間斷電源，防止停電造成網絡通訊中斷，

同時應根據供電網的質量及計算機設備的要求，采用濾波、穩(wěn)壓、穩(wěn)

頻的電源質量改善措施和隔離防護措施。

防雷單獨接地，從信號及電源兩方面，對直擊雷和感應雷進行防

護，保證提供符合標準要求的防雷安全措施。

機房應使用專用的空調，保證機房環(huán)境溫度。

采取必要的隔音與吸音處理措施。

第五章通訊網絡建設

5.1.需求分析

通訊網絡主要負責以下數據的傳輸及功能服務：

監(jiān)測網：監(jiān)測站與管理中心數據交換；

廣域網：管理局管理中心與各管理分中心監(jiān)控數據交換；

局域網：提供豐富的網絡服務，實現廣泛的軟件，硬件資源共享，

包括：提供基本的Internet網絡服務功能：如電子公告牌、文件傳輸、

遠程登錄等。

5.2.設計方案

5.2.1.監(jiān)測網絡

根據項目的要求，需將項目范圍相關的渠系水位信息、雨量信息、

閘門狀態(tài)信息傳輸到管理中心，各閘門根據管理中心下達的指令進行

閘門的啟閉。這就要建設一個能夠覆蓋全灌區(qū)的高可靠、專業(yè)化、低

成本、覆蓋范圍廣的專業(yè)通信網絡。

隨著電子技術、信息技術的快速發(fā)展，通信技術也得到了突飛猛

進的發(fā)展，特別是最近十年來，發(fā)展速度更加迅猛。目前常用的通信

方式主要有SDH微波通有、光纖通信、衛(wèi)星通信、無線寬帶接入通

信、超短波通信、公共無線數據網通信（GSM/GPRS/CDMA通信）、

虛擬網絡通信、PSTN通信等。

本系統(tǒng)選用了公共無線數據網通信，這是基于

GSM/GPRS/CDMA公共無線數據通信網發(fā)展出來的一種現代化的

通訊手段，現在主要有3種使用方式：

無線MODEM方式：通過撥號建立中心與遠程點的聯接，與電

話撥號的PSTN通信相似。采用通話方式計費。

GSM短信方式：通過短信傳輸數據。按短信條數計費。

InternetIP方式：遠程點通過GPRS或CDMA登錄Internet網

絡，與控制中心通過1ntemet網絡進行通信。按數據流量計算費用。

公共無線數據網通信的主要特點如下：

系統(tǒng)成本低

通信鏈路使用GSM/GPRS/CDMA移動通信網絡，不需再進行額

外的網絡建設，使運行費用、維護費用低廉。可根據當地的情況選擇

使用方式，使運行費用、維護費用更低廉。

覆蓋范圍廣

GSM/GPRS/CDMA網絡已在全國范圍內建立，并且在世界范圍

內實現漫游，故具有非常廣泛的覆蓋范圍，系統(tǒng)的兼容性強，組網簡

單而迅速。

可靠性高

由于GSM/GPRS/CDMA網絡本身具備完整的數據校驗，錯包重

發(fā)機制，數據傳送的可靠程度非常高，可以完全避免由于系統(tǒng)原因造

成的誤報警、誤觸發(fā)，數據傳輸迅速準確。

使用環(huán)境要求寬松

只要在GSM/GPRS/CDMA網絡覆蓋范圍內，無論什么地方均可

使用，布點方便，擴容簡單。

①②

用戶設備傳除設備通訊進路監(jiān)控中心

5.2.2.廣域網

各管理中心之間通過Internet進行數據通訊。要求管理中心和分

中心可以上網，ADSL寬帶和光纖均可以，并通過防火墻、防病毒軟

件，保證系統(tǒng)安全運行。

5.2.3.局域網絡

監(jiān)控中心域網拓撲結構

GSM通訊總次

5.2.3.1.應用服務器

運行應用軟件系統(tǒng)，接收各監(jiān)測站上報的數據，并保存到數據服

務器中；將管理人員的控制命令下達到相關監(jiān)測站；對各監(jiān)測站的通

訊狀態(tài)進行管理。

建立水資源實時監(jiān)控網站，為相關單位提供水資源監(jiān)測數據的杳

詢、統(tǒng)計、分析。

5232數據庫服務器

數據庫服務器做為系統(tǒng)的數據核心，存儲監(jiān)測站上報的各種監(jiān)測

數據（實時監(jiān)測數據、監(jiān)測歷史數據、報表數據、應用軟件設置數據

等）。管理人員對監(jiān)測站設備的遠程操作命令也保存在數據庫服務器

上。

5.2.3.3.代理網關（可選）

做為本系統(tǒng)與管理局內部網絡的接入服務器，實現與內部網絡的

隔離和交換。

5.2.3.4.工作站

運行應用軟件系統(tǒng)，管理人員通過工作站完成服務器的維護、管

理工作。

本次設計中，應用服務器和數據庫服務器的應用集成在一起。

5.3.設備配置

5.3.1.服務器

CPU:2.8G

內存:1GB

硬盤:160GB

顯示器:液晶19寸

5.3.2.GSM通信模塊

內置GSM模塊，支持短信透明傳輸通信

提供標準RS232接口，更加方便集成

支持純MODEM處理

支持自動工作模式，上電即可完成無線撥號并連接到相關服務器

支持Fireware在線升級，方便遠程維護

規(guī)格：長度：98mm；寬度：54mm；高度：25mm；重量：130g

溫度：零下2CTC至55℃

濕度：＜95%

信號：GSM和GPRS網絡覆蓋范圍

5.3.3.管理計算機

處理器：IntelPentiumE2180處理器（2000MHz主頻，1MBL2,

64位）

標準內存：1GB

硬盤容量：160GB

光驅：DVD刻錄機

顯卡類型：集成GMA3100顯卡

顯示器類型/尺寸：17英寸液晶顯示器

網絡:英特爾82566DM千兆以太網LAN解決方案10/100/1000

其他外設：Dell雙鍵USB鼠標、標準鍵盤、立體聲輸入，立體

聲輸出（后部）與立體聲輸出（前部），耳機，RJ-45網絡端口，9個USB

2.0端口，2個前部，6個后部和1個內部（USFF?7個USB2.0端

口，2個前部和5個后部），1個VGA端口，1個并行端口，1個串

行端口

5.3.4.網絡交換機

交換機類型：快速以太網交換機

傳輸速率：10Mbps/100Mbps

網絡標準：IEEE802.3、IEEE802.3u、ANSI/IEEE802.3.IEEE

802.3x

網絡協議：CSMA/CD

端口數量：24

接口介質：10BASE-T,100BASE-TX.100BASE-FX

傳輸模式：全雙工/半雙工自適應

交換方式：儲存?轉發(fā)

背板帶寬：4.8Gbps

VLAN支持：不支持

MAC地址表：4K

模塊化插槽數：1

指示面板：Power、Link/Activity(每個端口).10/100Mbps速率(每

個端口)

電源：內置通用電源:100-240VAC、50-60HZ

尺寸(mm)：441*207*44

重量(Kg)：2.7

特點：1個擴展槽可選擇使用個100Mbps光纖端口

5.3.5.UPS電源

設備類型在線式UPS

額定容量(KVA)2

輸出輸出電壓(V：)202-237

輸出電壓頻率范圍(Hz)50±0.25

輸入輸入電壓范圍(V)165-256

輸入電壓頻率范圍(Hz)45-55

電池性能轉換時間(ms)2

電源效率95%

其它噪音值（dBA）50

標配長度（mm）390

標配寬度(mm)180

標配高度(mm)245

環(huán)境參數工作溫度(℃)0-40

工作濕度0-90%

存儲溫度(℃)-20-50

存儲濕度0-95%

第六章灌區(qū)管理

61總體設計

6.1.1.軟件開發(fā)原則

為確保預期目標和各項任務的實現，根據國家、水利部等相關技

術規(guī)程、規(guī)范以及本地區(qū)的實際情況，提出了如下的設計原則；

“先進、可靠、經濟、實用”的原則

先進，應保證在技術上適當超前，便于系統(tǒng)的擴展和升級，在一

定時期內具有先進性；可靠，應保證系統(tǒng)能在當地的氣候條件下能長

期無故障地工作；經濟，要求進行設計的優(yōu)化，使造價合理，具有較

高的性價比和較低的維護費用；實用，要保證操作簡單、顯示明了，

維護方便、經濟耐用。

（2）系統(tǒng)的建設要強調標準化、規(guī)范化，做到界面友好、實用，

接口標準統(tǒng)一，連接通暢，使系統(tǒng)具有完整性、靈活性，以便于系統(tǒng)

的有效集成，并為系統(tǒng)的擴展打下堅實的基礎。

（3）安全、可靠、穩(wěn)定、多級容錯的原則

通過多級安全機制，利用管理、硬件和軟件相結合的各種手段,

保證網絡辦公的安全，通過嚴格的授權管理，保證數據的安全，確保

沒有權限的操作人員不能看到有關的數據。

(4)集成性的原則

所有的應用子系統(tǒng)進行統(tǒng)一分析、統(tǒng)一設計、統(tǒng)一開發(fā)，利用統(tǒng)

一的開發(fā)平臺和數據庫系統(tǒng)，來保證管理系統(tǒng)的集成性。

6.1.2.軟件體系結構

客戶喝軟件

6.1.3.系統(tǒng)技術架構

系統(tǒng)采用MicrosoftVisualC#.NET的分布式開發(fā)技術、XML技

術與WebService技術，具體的系統(tǒng)技術架構見下圖:

本系統(tǒng)的技術架構包括：

系統(tǒng)平臺：服務器端應用程序的運行平臺為Windowsserver

2003/Windows2000server,客戶端應用程序的運行平臺為Window

2000/XPo

數據庫管理系統(tǒng)：MSSQLServer2005、Oracle等大型關系數

據庫管理整個應用系統(tǒng)的數據資源。

計算平臺：Microsoft.NETFramework,提供一個高度分布式的

面向對象的應用程序開發(fā)和運行環(huán)境。

集成業(yè)務開發(fā)平臺：系統(tǒng)所需的功能劃分由該集合中的組件一一

實現。

解決方案：包含了所有的水資源水專業(yè)軟件或管理軟件等系統(tǒng)的

應用軟件解決方案。

Microsoft.Net是本系統(tǒng)采用的主要技術，圍繞WebServices展

開。Web服務是緊密耦合的、高效的n層計算技術與面向消息的、

松散耦合的Web概念的結合。用戶通過標準的互聯網協議來訪問

Web服務，可以使用任何語言在任何平臺上完成功能，只要他們能

夠創(chuàng)建和使用為Web服務界面所定義的消息。本系統(tǒng)完全采用Web

Services交互數據，使得企業(yè)信息管理平臺的集成復雜性和成本的降

低成為可能。

技術結構關系說明:

表示層

這是直接與最終用戶打交道的一層，即我們常說的客戶端。它的

主要作用接收用戶的指令或者數據輸入，提交給業(yè)務邏輯層做處理，

同時負責將業(yè)務邏輯層的處理結果顯示給用戶。客戶端支持兩種模式:

安裝客戶端軟件（C/S）和通過Web瀏覽器進行業(yè)務處理（B/S）。

系統(tǒng)的表示層服務由Web服務器提供。用戶可以根據自身的要

求，選擇不同的Web服務器，比如Windows自帶的IIS服務器。

業(yè)務邏輯層

業(yè)務邏輯層（中間層）的主要任務是負責接收表示層的數據請求，

將這些請求進行必要的業(yè)務邏輯檢查（包括權限檢查），然后將請求

分解成不同的數據層操作，由數據層進行處理，然后將處理結果返回

給表示層。業(yè)務邏輯層是系統(tǒng)最重要的一個層次，核心的業(yè)務處理都

是通過這一層來實現的。

數據層

數據層包括存儲數據的數據庫服務器和處理數據和緩存數據的

Beano系統(tǒng)采用數據庫鏈接池技術提供應用所需要的數據庫鏈接，

并將一些大量使用的數據放入系統(tǒng)的緩存，以提供高效的數據訪問和

處理機制。

綜上可知，本系統(tǒng)具有先進而合理的技術架構，支持最新的64

位數據處理，支持大型的分布式應用，具備良好的安全性，能夠準確，

穩(wěn)定，高效地管理企業(yè)信息資源；能夠根據企業(yè)具體情況，靈活地加

以構建或擴展；支持第三方應用集成。

6.1.4.開發(fā)與運行環(huán)境

開發(fā)環(huán)境

開發(fā)工具：Microsoft.NET(VisualC#.ASP.net)；

數據庫管理系統(tǒng)：MicrosoftSQLServer2005；

版本控制：SourceSafe；

系統(tǒng)分析工具：RationalRose2000

數據庫設計工具：PowerDesigner7.5；

運行環(huán)境

服務器端

數據庫服務器：Windows2003Server服務器配置：

應用服務器：PC服務器，用于WEB服務器或臨時數據庫

操作系統(tǒng)：Windows2003Server

數據庫系統(tǒng)：MicrosoftSQLServer2005

客戶端

客戶機：PC機（主頻300Hz以上、內存64M、硬盤1GB）

操作系統(tǒng):Windows2000、WindowsXP

網絡協議：TCP/IP協議

6.2.實時監(jiān)控

實時監(jiān)控系統(tǒng)在信息采集傳輸系統(tǒng)采集信息的基礎上，對采集的

數據進行接收、處理、轉發(fā)、實時顯示、報表生成、數據管理、系統(tǒng)

維護、短信息自動發(fā)布等。直觀地反映灌區(qū)取供水情況、閘門控制情

況。

系統(tǒng)主要提供自動監(jiān)視和控制、實時信息查詢功能。自動監(jiān)視功

能主要是指系統(tǒng)在計算機上，以多媒體和直觀的專業(yè)圖表等方式自動

顯示各類取供水信息，并提供超警、超保、告警信息等功能。實時信

息查詢功能是為滿足系統(tǒng)管理人員在自動監(jiān)視的基礎上更深入地了

解相關情況的需要而提供的各種面向專業(yè)應用的定制式的查詢方式。

6.2.1.數據采集和處理子系統(tǒng)

本子系統(tǒng)功能要求在管理中心運行。

接收來自監(jiān)測站的數據。對接收的遙測數據進行合理性、有效性

檢查、數據格式及工程單位轉換、格式化等處理。

全部接收數據記入系統(tǒng)日志，對無效的數據給出無效標識。接收

數據日志以“天”單位，可以設置保留時間，或手動刪除；

動態(tài)設置（新增、修改、刪除）通信設備、采集設備（含報警設

備）及參數，以適應系統(tǒng)的擴展性；

數據采集與處理的合理性判斷規(guī)則如下：

根據數據合理取值范圍，即最大、最小限值；

根據數據的變化趨勢值。

6.2.2.數據通信子系統(tǒng)

本子系統(tǒng)功能要求在管理中心和分中心同時運行。管理中心運行

部分屬于轉發(fā)端部件，分中心運行部分屬于接收端部件。

管理中心程序

將管理中心收到并處理過的遙測數據實時傳送到分中心；

將分中心的控制命令傳送到管理中心；

將修改或插補數據及時傳送到分中心；

自動監(jiān)測和記錄分中心運行狀態(tài)，如有異常則通知報警系統(tǒng)提示

注意；

具有數據緩存功能

在廣域網絡通道情況較差時，可以將要進行遠程傳輸的數據暫時

緩存起；

通道恢復正常通信后立即將緩存的數據進行補傳;

當分中心只是實時監(jiān)控，不保存歷史數據時，為減少系統(tǒng)網絡資

源消耗，緩存功能不可用；

具有配置功能，可配置分中心數據傳輸服務端的IP、端口號，

需要傳輸的數據點等；

實時動態(tài)顯示接收到和發(fā)送出去的數據、時間等；

直觀列出通信傳輸的重要事件，包括數據通道中斷和連接等，并

實時統(tǒng)計中斷歷時、連接歷時。

分中心程序

通過廣域網絡接收傳送過來的各種運行數據（監(jiān)測數據、報警等）;

接收數據插補和修改等數據，對本地數據庫進行同步；

可以定時處理數據庫及進行數據庫的自動維護；

具有配置功能，可配置管理中心數據傳輸服務端的聯接參數等；

顯示、記錄網絡運行狀態(tài)等；

實時動態(tài)顯示接收到和發(fā)送出去的數據、時間等；

直觀列出通信傳輸的重要事件，包括數據通道中斷和連接等，并

實時統(tǒng)計中斷歷時、連接歷時C

6.2.3.實時監(jiān)控子系統(tǒng)

本子系統(tǒng)功能要求在管理中心和分中心運行。

以灌區(qū)電子地圖為背景，實時顯示數據通信子系統(tǒng)傳來的水位、

雨量、閘門等數據以及相關設備的工作狀態(tài)，且可以任意選擇顯示在

站點周圍的數據資料；

以灌區(qū)電子地圖為背景，顯示歷史上某一時段內的水位、雨量、

閘門數據，以及相關設備的工作狀態(tài)，實現歷史回放功能;

對收到的數據進行分析，與接收報警子系統(tǒng)聯合進行分析、判斷,

按數據相關的監(jiān)控點，實時顯示報警數據、圖像信息；

響應用戶的輸入，完成設備的手工遠程控制功能，并可處理較復

雜的批處理控制命令；

所有操作均要求進行有權限控制，無權限的人員不能進行操作;

所有操作均保留歷史記錄，供事后查詢分析；

可以動態(tài)增加要監(jiān)控的信息點，設置其上/下限、合理范圍、報

警范圍、數據偏移值等，以適應系統(tǒng)的擴展性；

管理中心和分中心按需要不同，可以設置、顯示不同的監(jiān)控界面;

所有設置可由用戶自定義完成。

6.2.4.預警預案子系統(tǒng)

本子系統(tǒng)功能要求在管理中心和分中心運行。

通過對接收數據進行分析，實現以下預警預案功能，并根據預警

信息的內容、等級，按系統(tǒng)預先設定的信息格式，向相關人員發(fā)送預

警短信。

功能包括:

自動預警：根據預先設詈的報警限值，在實測值超限時發(fā)出報警

信息，以便及時采取措施。

水位/水量/雨情/庫容/閘門等各種監(jiān)測參數的多級實時報警；

監(jiān)測站設備儀器故障報警；

監(jiān)測站電源系統(tǒng)報警（低電壓、高電壓）；

GSM/GPRS/CDMA網絡通道故障報警：

預警管理：設置、調整各監(jiān)測點的預警限值、預警等級、處理方

式。

報警

短信告知

應急控制處理

預警記錄管理；

提供專門的報警畫面，對報警數據進行實時查詢；

提供各種報警信息歷史記錄的查詢、分析功能。

63灌區(qū)建模

實現對灌區(qū)基本信息和系統(tǒng)運行基礎設置的管理。

6.3.1.行政區(qū)劃

描述灌區(qū)范圍內的行政區(qū)劃。描述灌區(qū)范圍內的行政區(qū)劃。通過

不限級次的樹型結構，對灌區(qū)所處的省、市、地、縣、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)、村進

行描述。

6.3.2,管理機構

描述灌區(qū)的管理組織機構。采用不限級別和層次樹形結構，對包

括管理局、管理分站等各級別的單位、部門進行描述。

a元時印/區(qū)莒至信n%蛛(JTs)?

■作費：SyitM/某我苫谷野*fta?：2008-OT-12（Si：密#機拘北京儂軟件技術印?公司…?出木大樂“2A?Neg

6.3.3.渠系信息

描述灌區(qū)渠系信息。系統(tǒng)采用不限級次的樹型結構來展示渠系的

基本信息。其中樹形的根表示水源地，樹形的各分支表示渠系從干渠

到支渠的全部渠道。渠系結構的級別、層次按總干、干、分干、支、

斗、農、毛順序。（具體設置及順序參見參數設置中的渠系信息）以

及渠系所在管理機構，渠系類型，計量類型，灌溉面積等信息。系統(tǒng)

支持樹型的調整，增刪改等各種變更，以滿足現在情況的變化。

6.4.水費管理

641.用水戶管理

在行政區(qū)劃基礎上，建立灌區(qū)用水戶。設置用水戶的基本信息,

灌溉面積，及田塊信息。如：用水戶姓名，行所屬行政區(qū)劃，田塊所

在渠系，灌溉類型，面積等。

八NKfi”

?,?l■■■■?■????，???NdjL1.a.I?????‘,，??(???<*■?1??

...，??立??????卜pV?j

6.4.2.水價管理

根據灌區(qū)范圍內的水費政策（例如：統(tǒng)一水價、不同管理機構水

價不同、不同渠系水價不同、不同用水類型水價不同、不同渠系不同

用水類型水價不同）調整水價。每年設定一種水費政策。

系統(tǒng)在計算水費時，自動根據水費政策進行計算。

水價善理釜A?弗然

調整水費敢策

◎統(tǒng)一水價O不碉就類型水價不同

o不睢整機構水價不間O不同柒系不同曜片類型水價不同

I匚，不冏期水價不同

遍整水價策貽

百分比調整水價

統(tǒng)一水價：34.00

6.4.3.期初水費

水費管理子系統(tǒng)運行之前，可以把以前的用戶水費結算結果數據

（例如：用水戶、期初水費）導入系統(tǒng)。

6.4.4.結算水費

依據監(jiān)控數據采集、IC卡數據采集、手動監(jiān)測錄入的數據，以

及渠系的水位流量關系，計算出渠系的用水量、各用水戶的實際用水

量，按照水費政策中規(guī)定，及其相應的水價，最終進行用水戶的水費

計算。系統(tǒng)支持外部數據的導入，與系統(tǒng)內計算，及結算后有新的變

化時撤消結算。

行政區(qū)劃用水尸名稱期初金吸樂）結算金領阮）叨金款阮）久歌余械阮）收費機構人

?巳五常市0.004253157.39101656004151501.39

五甯市0.004253157.39101556.004151601.39光場海覿站

日五常地區(qū)0.004253157.39101556.004151601.39光輝港就站

小山子婚0.004241190.06100526.004140664.06光海海潮站

日小山子AFJ0.004240245.42100528.004139719.42光輝灌繇站

小山子A討小山子API0.004225581.36100323.004125258.36光制I覦站

小山子A村小山子AP30.0011033.1025.0011008.10光輝灌料站

小山子A村小山子AP40.000.00100.00-100,00光溶漏就站

小山子A村小山子AP80.003830.9678.003552.96光輝湮福站

小山子C村0.00944.640.00944.64光溶港就站

小山子C村小山子CP20.00944.640.00944.64光輝湮覿站

1-光輝搐0.0010005.481030.008975.48光褥港港站

;臼光輝用0.003926.820.003926.82光海譚覿站

光輝A村光輝AH0.001438.610.001438.61光輝涯湖站

光輝困光輝AP30.002488.210.002488.21光福灌溉站

三光輝B村0.006078.661030.005048.66把庫灌就站

光耨B村光耨BPI0.006078.660.006078.66把玲湮港站

光降村光輝BP40.000.001030.00-1030.00光輝湮湖站

衛(wèi)國鎮(zhèn)0.001961.850.001961.85把后浮港站

;1下回入村0m1QA1AR___ftnnixias*吩建源法工

操作日期：2008-07T4位置：結余水費北京托眾軟件技術外艮公司……技術支持科工tuozhong.eg?

6.4.5.收費管理

結算水費或導入水費完成后，按照用水戶的繳費情況，錄入、打

印收據，支持按行政區(qū)劃批量打印。

水利工程水費征收收據0080714083341906

期初金額：眄00

應收金額：|4125258.38|

制表日期：|2。08-0"14佗］

在收費過程中，可以按照管理機構和行政區(qū)劃統(tǒng)計收費進度（例

如：管理機構、行政區(qū)劃、收費日期、應收總金額、實收金額、累計

實收總金額、完成百分比），提供給灌區(qū)領導實時掌握收費情況。

在結算水費和收費完成后，按照管理機構查詢水費信息。

，Hr??navbf

8?“心S*4JI.€>R?尖31在?J?tU丹