灌区量测水监测系统解决方案

 一、方案背景

我国是个水资源极其匮乏的国家，且农业用水一直是我国的耗水大户，占全部耗水总量的60%以上，这其中灌溉用水又占农业用水 90%左右。传统的农业灌溉过程存在着巨大的水资源滥用与浪费，目前我国的灌溉水有效利用系数仅为0.53，意味着有近一半的水资源在灌溉过程中被浪费。因此依靠科技创新，提高灌溉水利用率，实现灌溉用水管理手段的现代化与信息化，做到适时、适量地供水，是推动农业可持续健康发展的必经之路。为了满足“总量控制、统筹协调、高效利用”的要求，优化配置灌溉用水，调整用水结构，实现农业灌溉地下水计量的规范、统一管理，需建立灌区量测水监管系统，以实现合理配调水资源，保障灌区可持续发展的实际需要。

二、系统组成

灌区量测水监测系统采用IC卡机井控制箱、水位传感器和流量计进行灌区实时信息采集，并将采集数据按照站点以报表和数据等模式显示在远程监控平台，实现对引水、输水、配水、分水点和分界点全过程的水位、流量自动实时监控，为灌区总调度、分中心提供数据支撑，实现水资源优化配置，达到“县控额、乡控水、村控电”的建设目的。系统主要由感知采集层、网络传输层、系统应用层等部分组成。通过无线技术、感知层技术与新型应用的有效结合，可以用于各种业务的传送，充分满足灌区监测站间的物与物互联，农业生产的自动化和信息化相结合。

采集层：采集包括灌区内所有的水位监测、流量监测以及灌区范围内其他的所有传感器的监测，利用全方位感知技术对灌区信息进行实时采集。 通过实时的采集信息，为作物灌溉提供分析和决策基础。

传输层：包括各层级系统用户所在地的局域网和将各层次局域网互连的广域网，包含运营商提供的网络及数据采集使用的无线lora传输。是各种业务信息传输的平台和系统数据的载体，为采集各种信息提供可靠、安全的传输通道。

应用层：是系统实现“平台智能化、管理扁平化、服务前置化”的核心，该层通过对水资源监测数据进行综合管理、分析，并提供标准服务接口，为业务应用系统的快速搭建提供功能及服务共享。

 三、系统功能  

■数据实时监测：实现在线监测的地图显示、查看，包括监测设备的快速查询显示、监测数据展示、报警情况显示及监测数据曲线图的实时展示，通过系统主界面的显示功能，可以查看设备的位置、运行状态，掌握其流量、流速、液位、水质、电量、电压等信息。另外，地图还支持视频、液位、流量、流速、水质自定义等多种显示模式。

■远程监管平台：灌区内渠道、闸门、泵站等各类工程和设施的信息录入和管理，建立工程档案。数据汇总，展示，分析，各项数值统计及分析，设置预警量自动报警等、数据实时更新，能做到5分钟级的数据更新速率、该速率要用户可调，并且可以实现类似于当发现灌区有超标情况时，系统在给管理员发出提示的同时可以自动提高数据采集和传输频率。要求有权限设置功能，数据的查看和平台管理要有严格权限区分，并可实现用户高管理员可自定义权限。

■GIS地图展示：可以提供以百度、谷歌二维或三维影像图为背景，将监测点的灌区灌溉时水情信息的实时监测和历史信息查询功能，确保用水信息准确、详细。并进行超限、超标预警，提醒管理人员及时处理。同时平台支持手机及PC等多种访问方式。

■设备统一管理：统一通讯协议，后续需要能够提供接口，对于一些需要对外公布和数据可以实现外传。

■远程控制功能：24小时灌区监管，能根据客户预设自动预警，自动报警，并预留与电磁阀等执行器联动的功能，本方案也需在制作时设计阀门控制，实现当超标时，阀门对应动作的功能。

■灌区计量：准备在灌区各个监测点建立计量，计量方式需根据现场环境设计，需充分考虑计量现场情况。

■视频监控采集：同时每一处计量及监测点需设置视频监控设备，并实现监控现场情况与监管平台远程通讯对接。

■各职能部门之间数据通信在局域网内完成；各监测站点与管理部门调度中心之间采用2G\3G\4G\5G\NB-IoT等无线网络通信。

四、系统特点  

★ 通信灵活：现场监控设备可灵活选用2G/3G/4G、NB-IoT、LoRa、光纤等通信方式。

★ 功能丰富：具有现场显示、本地操控、远程控制、预警分析等功能，支持定制开发。

★ 远程运维：监控软件支持电脑、手机APP远程访问，方便供/配水管理和系统维护。

★ 多重报警：数据异常、设备故障时，通过监控软件、手机APP、短信等多种形式报警。

★ 智能运行：支持根据水池水位自动控制取水泵组运行；根据渠道水位自动启/闭电动闸门；根据水源及用户缴费情况自动配水。

五、方案价值

★满足无人值守或少人现场操作的业务需求。

★ 实现水资源优化配置，提高用水效率。

★ 提高灌区管理效率，保障灌区可持续发展。

★为相关部门提高有效的科学决策依据。