水庫灌區(qū)工程信息化設(shè)計說明

PAGEPAGE1水庫灌區(qū)工程信息化設(shè)計說明1概述1.1工程概況1.2信息化系統(tǒng)總體部署根據(jù)水利部《關(guān)于大力推進智慧水利建設(shè)的指導(dǎo)意見》、《水利部于加強重大水利工程數(shù)字孿生項目設(shè)計的通知》（辦規(guī)計[2022]323號）、《水利部辦公廳關(guān)于開展數(shù)字孿生灌區(qū)先行先試工作的通知》（辦農(nóng)水函〔2022〕1163號）等文件的要求，結(jié)合行業(yè)相關(guān)法律法規(guī)、標準規(guī)范和政策文件，在梳理碴口石水庫灌區(qū)建設(shè)目標和灌區(qū)信息化建設(shè)需求的基礎(chǔ)上，通過實施灌區(qū)信息化建設(shè)，推進與上級水管部門和其他相關(guān)部門信息管理系統(tǒng)的互聯(lián)互通，促進信息融合共享，增強灌區(qū)管理的標準化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化，并以預(yù)報、預(yù)警、預(yù)演、預(yù)案這“四預(yù)”為抓手，實現(xiàn)灌區(qū)運行管護動態(tài)信息化管理，大幅度提高監(jiān)測感知、信息傳輸、應(yīng)用支撐、業(yè)務(wù)處理和運行管理的水平。灌區(qū)信息化系統(tǒng)采用多通道動態(tài)監(jiān)測裝置，其中包超聲波流速一體機、雨量計、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、閘門（閘閥）自動化控制、無線通信技術(shù)等。實現(xiàn)對灌區(qū)的雨量、水量、土壤墑情、工程運行情況進行全天候化遠程信息監(jiān)測，水雨情、墑情系統(tǒng)、用水量測設(shè)施及視頻監(jiān)控系統(tǒng)、遠程自動化控制系統(tǒng)等聯(lián)合構(gòu)建灌區(qū)蓄水、用水、防汛抗旱等綜合信息化平臺；通過建設(shè)完善自動化、持續(xù)化、智能化的前端感知系統(tǒng)，搭建安全、穩(wěn)定、高效通信與計算機網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)造實現(xiàn)各類信息的匯集、整編、存儲、共享、應(yīng)用與管理的數(shù)據(jù)資源池，構(gòu)建以GIS+BIM平臺、微服務(wù)平臺、統(tǒng)一身份認證平臺等為核心的應(yīng)用支撐平臺，開發(fā)包含用水量測、遠程自動控制、視頻監(jiān)視等核心業(yè)務(wù)為一體的綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，并配套建設(shè)全套網(wǎng)絡(luò)信息安全設(shè)備設(shè)施以保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。2設(shè)計依據(jù)2.1主要政策文件（1）《水利信息化資源整合共享頂層設(shè)計》；（2）《“十三五”國家信息化規(guī)劃》（國發(fā)〔2016〕73號）；（3）《國務(wù)院關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》（國發(fā)〔2015〕40號）；（4）水利部關(guān)于印發(fā)加快推進智慧水利的指導(dǎo)意見和智慧水利總體方案的通知（水信息[2019]220號）；（5）水利部關(guān)于印發(fā)水利網(wǎng)信水平提升三年行動方案（2019-2020年）的通知（水信息[2019]171號）；（6）《水利信息化頂層設(shè)計》（水文〔2010〕100號）；（7）《水利信息化標準指南》（水利部2007年5月）；（8）《關(guān)于促進智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》（發(fā)改高技〔2014〕1770號）；（9）《重慶市水安全保障“十四五”規(guī)劃（2021—2025年）》。（10）《水利部關(guān)于印發(fā)加快推進智慧水利的指導(dǎo)意見和智慧水利總體方案的通知》（水信息〔2019〕220號）；（11）《國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目水資源調(diào)度通用軟件開發(fā)需求分析》；（12）《互聯(lián)網(wǎng)安全保護技術(shù)措施規(guī)定》（公安部82號令）；（13）《關(guān)于開展全國重要信息系統(tǒng)安全等級保護定級工作的通知》（公信安〔2007〕861號）；2.2主要規(guī)程規(guī)范（1）《水利水電工程通信設(shè)計規(guī)范》（SL517-2013）（2）《水電水利工程通信設(shè)計內(nèi)容和深度規(guī)定》（DL/T5184-2004）（3）《水利系統(tǒng)通信業(yè)務(wù)導(dǎo)則》（SL292-2004）（4）《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》（GB-50174-2017）（5）《水文資料整編規(guī)范》（SL247-2012）（6）《水工建筑物與堰槽測流規(guī)范》（SL537-2011）（7）《水利網(wǎng)絡(luò)安全保護技術(shù)規(guī)范》（SL/T803-2020）（8）《信息安全技術(shù)信息系統(tǒng)安全等級保護基本要求》（GB/T22239-2019）（9）《水利網(wǎng)絡(luò)安全保護技術(shù)規(guī)范》（SL/T803-2020）（10）《信息系統(tǒng)安全等級保護管理辦法》（公通字[2007]43號）（11）《關(guān)于開展全國重要信息系統(tǒng)安全等級保護定級工作的通知》（公信安[2007]861號）（12）《水利部關(guān)于印發(fā)水利網(wǎng)絡(luò)安全管理辦法（試行）的通知》（水信息[2019]233號）（13）《水利水電工程水文自動測報系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（SL566-2012）（14）視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)（GB50395-2007）（15）《信息技術(shù)設(shè)備用不間斷電源通用規(guī)范》（GB/T14715-2017）（16）《灌溉渠道系統(tǒng)量水規(guī)范》（GB/T21303-2017）（17）《水利視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（SL515-2013）（18）《實時雨水情數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)與標識符》（SL323-2011）（19）《水利工程建設(shè)與管理數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標識符》（SL700-2015）（20）《水文數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標識符》(SL/T324-2019)（21）《水質(zhì)數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)和標識符標準》（SL325-2014）（22）《水資源監(jiān)控管理數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標識符標準》（SL380-2007）（23）《水利政務(wù)信息數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標識符》（SL707-2015）（24）《空間數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標識符》（SZY304-2018）（25）《基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼》（GB/T13923-2006）（26）《基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標識符》（SZY301-2013）（27）《監(jiān)測數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標識符》（SZY302-2018）（28）《業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標示符》（SZY303-2018）（29）《水利空間要素數(shù)據(jù)字典》（SL729-2016）（30）《水利基礎(chǔ)數(shù)字地圖產(chǎn)品模式》（SLZ351-2006）（31）《水利工程基礎(chǔ)信息代碼編制規(guī)定》（SL213-2012）（32）《水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約》（SL651-2014）（33）《灌溉渠道系統(tǒng)量水規(guī)范》（GBT21303-2017）（34）《運行維護》（SZY505-2019）（35）《水文自動測報系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（SL61-2015）（36）《水文自動測報系統(tǒng)設(shè)備基本技術(shù)條件》（SL/T102-1995）（37）《計算機軟件開發(fā)規(guī)范》（GB/T8566-2007）（38）《計算機軟件文檔編制規(guī)范》（GB/T8567-2006）（39）《計算機軟件需求說明編制指南》（GB9385-2008）（40）《電子會議系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》（GB50/799-2012）（41）《建筑物防雷設(shè)計標準》（GB50057-2010）（42）《水利對象基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標識符》（SL/T809）（43）《水利水電工程信息模型設(shè)計應(yīng)用標準》（T/CWHIDA0005-2019）（44）《水利信息系統(tǒng)運行維護規(guī)范》(SL715-2015)（45）《計算機軟件測試規(guī)范》（GB/T15532-2008）（46）《水利網(wǎng)絡(luò)安全管理辦法（試行）》3建設(shè)目標（1）總體目標碴口石灌區(qū)信息化建設(shè)的總體目標是實現(xiàn)灌區(qū)管理的現(xiàn)代化，將現(xiàn)代通訊與測控技術(shù)、數(shù)字視頻技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等應(yīng)用于灌區(qū)管理，建立一個灌區(qū)智慧化運管平臺，以提高灌區(qū)管理水平。通過灌區(qū)信息化工程建設(shè)，實現(xiàn)灌區(qū)信息采集自動化、傳輸網(wǎng)絡(luò)化、決策分析智能化，為灌區(qū)水資源的優(yōu)化配置、高效利用提供調(diào)度運行決策支持。從而保證灌區(qū)水資源的科學(xué)合理調(diào)度，使灌區(qū)各工程充分發(fā)揮灌溉效益，促進灌區(qū)社會經(jīng)濟環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。（2）具體目標結(jié)合碴口石水庫中型灌區(qū)總體布置，通過在灌區(qū)主要控制節(jié)點布置量測水設(shè)施，實現(xiàn)灌區(qū)骨干工程交接水?dāng)嗝嬗盟嬃柯蔬_到100%，實現(xiàn)灌區(qū)的水資源管理和調(diào)度的科學(xué)性；同時，在灌區(qū)渠首泵站、骨干輸水管（渠）道的重要控制節(jié)點，布設(shè)遠程自動化控制系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)，賦予灌區(qū)在特殊情況下的應(yīng)急響應(yīng)能力及管理可視化服務(wù)。以灌區(qū)泵站、管（渠）道工程為基礎(chǔ)，結(jié)合前端感知體系建設(shè)，匯聚灌區(qū)實時用水量測、工程運行、地理空間等信息，建設(shè)灌區(qū)“一張圖”，實現(xiàn)灌區(qū)管（渠）道可視化控制及監(jiān)管，提升灌區(qū)水資源管理能力，提高灌區(qū)水資源調(diào)度效率。以碴口石灌區(qū)工程建設(shè)為契機，打造碴口石灌區(qū)智慧運管一體化平臺，同時在軟件平臺內(nèi)置可擴展模塊，為未來建設(shè)合川區(qū)智慧灌區(qū)運管平臺提供基礎(chǔ)支撐。4需求分析4.1基本情況碴口石水庫灌區(qū)工程通過對毛狗坡提灌站、碴口石二級提灌站、衛(wèi)星2#提灌站等3座提灌站進行重建，同時新建衛(wèi)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。從而滿足灌區(qū)1.72畝灌面的用水需求。灌區(qū)覆蓋范圍較廣，渠首提灌站較為分散，輸水管（渠）道里程長，分水口眾多；且灌區(qū)地形多為丘陵區(qū)，部分管（渠）道沿線交通不便，若完全依靠人工手動控制灌區(qū)運行，管理難度較大、耗費人力多，管理效率低。碴口石灌區(qū)管理用房位于水庫大壩右壩肩，管理房現(xiàn)狀完好，供電、防雷設(shè)施齊備，本次可以將碴口石灌區(qū)現(xiàn)場工作站布置于碴口石水庫管理房內(nèi)；另外，合川區(qū)水利局二樓建有合川區(qū)水旱災(zāi)害防御指揮中心，配備有中控大屏、操作臺及會議桌等設(shè)施。結(jié)合灌區(qū)工程管理實際情況，本次擬將灌區(qū)管理中心布設(shè)于該中心內(nèi)。4.2需求分析4.2.1總體需求規(guī)劃建設(shè)的碴口石水庫中型灌區(qū)覆蓋范圍廣、渠首提灌站較為分散，輸水管（渠）道里程長，分水口眾多，灌區(qū)涉及二郎鎮(zhèn)及鹽窩鎮(zhèn)的9個行政村，分為7個灌片。因此，灌區(qū)管理任務(wù)量大，急需配合前端感知體系建設(shè)、搭建一個統(tǒng)一、有效的信息化業(yè)務(wù)管理平臺，便于管理所快速、全面了解灌區(qū)動態(tài)，為工作人員提供高效辦公的技術(shù)支持，簡化工作流程，實現(xiàn)工作效益的最大化。同時，結(jié)合現(xiàn)有水利信息化資源和構(gòu)建急用業(yè)務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，進行數(shù)據(jù)資源、業(yè)務(wù)應(yīng)用、基礎(chǔ)設(shè)施、安全體系和技術(shù)保障條件等范疇的整合共享，優(yōu)化水利信息化資源配置。4.2.2功能需求（1）信息感知和預(yù)警1）監(jiān)測和調(diào)控灌溉水量：灌區(qū)管理任務(wù)的核心之一是監(jiān)測和調(diào)控灌溉水量。通過用水量測設(shè)施實時監(jiān)測灌區(qū)內(nèi)的水量使用情況，可以精確掌握灌溉水量，避免浪費和缺水情況的發(fā)生，保障農(nóng)作物的正常生長。2）優(yōu)化灌溉計劃：基于用水量測設(shè)施獲取的數(shù)據(jù)，灌區(qū)管理人員可以分析作物生長的需水量，制定科學(xué)合理的灌溉計劃，確保作物得到適量的水分供給，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。3）提高用水效率：通過灌區(qū)用水量測設(shè)施的監(jiān)測和分析，灌區(qū)管理人員可以發(fā)現(xiàn)水資源利用的瓶頸和不足之處，及時調(diào)整灌溉方案，優(yōu)化用水結(jié)構(gòu)，提高用水效率，實現(xiàn)節(jié)水目標。4）應(yīng)急響應(yīng)和災(zāi)害預(yù)警：灌區(qū)管理任務(wù)還包括應(yīng)對突發(fā)情況和自然災(zāi)害。用水量測設(shè)施可以提供實時數(shù)據(jù)支持，幫助管理人員及時做出決策，應(yīng)對干旱、水災(zāi)等自然災(zāi)害，保障農(nóng)田和作物安全。5）數(shù)據(jù)分析和決策支持：灌區(qū)管理任務(wù)也需要對用水量數(shù)據(jù)進行分析，挖掘有用信息，為決策提供科學(xué)依據(jù)。通過數(shù)據(jù)分析，可以不斷優(yōu)化灌溉管理策略，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量。6）技術(shù)支撐要求灌區(qū)現(xiàn)狀用水量測設(shè)施極不完善，為了達到灌區(qū)管理者與下游用水組織（協(xié)會）間的分水?dāng)嗝鎸崿F(xiàn)100%測控的目標，迫切需要建立完善的的用水計量基礎(chǔ)設(shè)施。能夠?qū)嵤┍O(jiān)控灌區(qū)主要取水口及干支渠各管理分界斷面的用水量測，從而為灌區(qū)科學(xué)調(diào)配水資源和制定年度用水計劃提供依據(jù)。（2）業(yè)務(wù)應(yīng)用需求1）水雨情查詢信息服務(wù)構(gòu)建集傳輸、處理、存儲、發(fā)布于一體的水雨情查詢系統(tǒng)，實現(xiàn)氣象、水雨情、土壤墑情、工情、水量等各方面業(yè)務(wù)信息，建成水文信息共享與服務(wù)平臺，為水資源管理、防汛防旱等提供依據(jù)更全面、更準確、更快捷、更科學(xué)的水文信息服務(wù)。進一步布局水文業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，滿足水利各類業(yè)務(wù)和其他行業(yè)對水文水資源預(yù)測預(yù)報的需求，全面加快水文現(xiàn)代化建設(shè)。2）抗旱減災(zāi)緊密圍繞防汛綜合業(yè)務(wù)需求，實現(xiàn)實時災(zāi)情預(yù)警、領(lǐng)導(dǎo)決策、工程調(diào)度、抗旱救災(zāi)等多環(huán)節(jié)的信息化，及時、有效掌握灌區(qū)動態(tài)，有效提升灌區(qū)防汛抗旱能力和水平。在水旱災(zāi)害發(fā)生前,在對灌區(qū)水雨情、工情全面分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合預(yù)判的未來降雨情況，及時進行防汛預(yù)警信息發(fā)布，同時配套灌區(qū)各個水庫、閘泵等水利工程科學(xué)有效采取防范措施，最大限度地避免重大災(zāi)情發(fā)生。3）移動應(yīng)用服務(wù)進行業(yè)務(wù)應(yīng)用的移動化改造，面向不同用戶群體，分別采用APP服務(wù)的形式，為用戶提供移動應(yīng)用服務(wù)。（3）數(shù)據(jù)中心需求水利數(shù)據(jù)中心是水利信息化建設(shè)的重要基礎(chǔ)。按照重慶市的相關(guān)建設(shè)要求，通過各級部門協(xié)同努力，建立數(shù)據(jù)更新維護工作機制和工作平臺，建成數(shù)據(jù)邏輯集中、內(nèi)容完整準確、表達標準唯一、更新協(xié)調(diào)統(tǒng)一、信息安全共享的水利數(shù)據(jù)中心，滿足各項水利業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)運行對水利信息資源的需求，為水利管理、防汛減災(zāi)和輔助決策提供豐富的信息資源。1）數(shù)據(jù)資源目錄及實體數(shù)據(jù)按照“一數(shù)一源”原則，基于統(tǒng)一的標準規(guī)范，對分散在各科室、各領(lǐng)域、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的數(shù)據(jù)資源進行調(diào)查與梳理，結(jié)合未來整體信息資源規(guī)劃考慮，形成統(tǒng)一管理和服務(wù)的資源目錄體系，為水利管理提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源發(fā)現(xiàn)和定位服務(wù)，實現(xiàn)不同科室之間數(shù)據(jù)資源共享和管理。對現(xiàn)有的信息資源進行梳理，建立水利信息數(shù)據(jù)目錄，主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、專業(yè)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)。2）數(shù)據(jù)整合共享實現(xiàn)與相關(guān)業(yè)務(wù)部門的數(shù)據(jù)交換與業(yè)務(wù)聯(lián)動。主要包括市、區(qū)縣信息資源整合共享，水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換及與氣象、自然資源、生態(tài)環(huán)境等部門的數(shù)據(jù)交換等。數(shù)據(jù)交換的方式主要包括基于數(shù)據(jù)庫復(fù)制的數(shù)據(jù)同步和基于消息機制的數(shù)據(jù)推送，大數(shù)據(jù)量情況下也可在交換體系的管理下實施脫機的介質(zhì)交換。3）地理數(shù)據(jù)服務(wù)在整合各類水利信息資源的基礎(chǔ)上，利用GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等，構(gòu)建各類地理數(shù)據(jù)服務(wù)，為綜合信息展示提供可視化地圖支撐。4）視頻數(shù)據(jù)服務(wù)在設(shè)備廠商提供的視頻監(jiān)控平臺的基礎(chǔ)上，進行二次開發(fā)，構(gòu)建水利信息化項目的視頻數(shù)據(jù)服務(wù)接口，分別提供實時數(shù)據(jù)類服務(wù)、歷史數(shù)據(jù)類服務(wù)。5）保證環(huán)境及支撐服務(wù)為各業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供保證環(huán)境及支撐服務(wù)，建立數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、可視化系統(tǒng)等。（4）性能需求1）系統(tǒng)高效性系統(tǒng)運行效率主要以系統(tǒng)處理能力、運行時間及響應(yīng)時間來衡量，響應(yīng)時間指用戶按確認鍵至系統(tǒng)成功應(yīng)答信息的時間間隔。系統(tǒng)在正常情況和極限負載條件下，能夠處理不斷增加的訪問請求，要求在一定資源的條件下，選擇合理的設(shè)計方案，設(shè)計較優(yōu)的算法，力求響應(yīng)速度快捷，且有良好的響應(yīng)性能，以滿足用戶的要求。系統(tǒng)運行速度除受數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)模型的復(fù)雜程度、代碼性能等影響外，還受服務(wù)器性能、網(wǎng)絡(luò)帶寬、用戶數(shù)等硬件環(huán)境影響。從實用考慮，在網(wǎng)絡(luò)帶寬保證的情況下，一般響應(yīng)時間應(yīng)在3秒以內(nèi)，復(fù)雜的大數(shù)據(jù)量運算，響應(yīng)時間也應(yīng)在5秒以內(nèi)。2）系統(tǒng)穩(wěn)定性軟件平臺7×24小時不間斷穩(wěn)定運行，并應(yīng)有足夠的備用措施，現(xiàn)場采集設(shè)施可在連續(xù)陰雨天氣下長期穩(wěn)定工作，故障發(fā)生后能盡快恢復(fù)正常運行。系統(tǒng)具備良好錯誤處理能力、容錯能力以及冗余備份能力，能夠最大限度避免局部故障而引起整個系統(tǒng)的癱瘓。3）系統(tǒng)可靠性可靠性指系統(tǒng)運行過程中的抗干擾和正常運行能力。系統(tǒng)必須具有穩(wěn)定可靠的性能，確保各系統(tǒng)能夠經(jīng)受長期的運行考驗，保證信息采集、傳輸、存儲和查詢的正確性與完整性。系統(tǒng)運行過程中要求要有用戶使用日志，系統(tǒng)運行的網(wǎng)絡(luò)狀況直接影響到本系統(tǒng)軟件運行的穩(wěn)定性與速度性能等，要求系統(tǒng)運行的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要穩(wěn)定、可靠，有較好的檢錯能力，一旦發(fā)故障，能夠迅速恢復(fù)，并且保證重要數(shù)據(jù)不丟失，應(yīng)保證7*24小時運行。4）系統(tǒng)并發(fā)量桌面端用戶主要是合川區(qū)水利局相關(guān)科室及水利設(shè)施運行管護中心，并發(fā)量需要考慮不同時間系統(tǒng)的訪問量?？紤]到不同用戶的訪問頻率，要求支持150人同時在線進行系統(tǒng)訪問、操作，并且統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠的運行。數(shù)字灌區(qū)門戶支持100用戶并發(fā)訪問，滿足300人同時在線操作，信息類內(nèi)容要求靜態(tài)化，并且系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠的運行。（5）安全需求按照信息密級，在不同的信息安全域?qū)嵤┫鄳?yīng)的安全等級保護；對不同安全等級的信息，通過身份認證和訪問控制，實現(xiàn)授權(quán)訪問；同時整個系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)和應(yīng)急響應(yīng)等功能。5總體設(shè)計5.1設(shè)計原則灌區(qū)信息化設(shè)計要堅持以灌區(qū)實際需求作為出發(fā)點，將灌區(qū)管理涉及的工程管理、量測水管理、配水調(diào)度管理、水費征收管理、防汛抗旱管理、項目建設(shè)管理等內(nèi)容統(tǒng)一納入到系統(tǒng)中，為灌區(qū)提供完善的業(yè)務(wù)功能模塊，同旪也為未來灌區(qū)數(shù)字孿生平臺的搭建提供基礎(chǔ)支撐。主要設(shè)計原則如下：（1）需求牽引，應(yīng)用主導(dǎo)。堅持以需求為導(dǎo)向的原則，緊緊圍繞提高灌區(qū)綜合管理水平作為核心需求，進行各系統(tǒng)的設(shè)計和建設(shè)，充分滿足碴口石水庫灌區(qū)管理的實際業(yè)務(wù)需求。（2）統(tǒng)一標準，資源共享。加快推進標準化與規(guī)范化建設(shè)，全面推進灌區(qū)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(yīng)用能力，支撐和促進灌區(qū)信息資源的廣泛共享和深度開發(fā)。（3）建管并重，務(wù)求實效。在確保信息化建設(shè)質(zhì)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(jīng)費，加強信息化工程管護，通過統(tǒng)籌建設(shè)、集中管理，持續(xù)維護，確保信息系統(tǒng)建設(shè)的整體效益和可持續(xù)性。（4）技術(shù)先進，安全可靠。堅持開發(fā)和應(yīng)用高新技術(shù)，包括物聯(lián)網(wǎng)、微服務(wù)、移動互聯(lián)等，但同時也要兼顧項目建設(shè)成本，選擇成熟可靠的技術(shù)，確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定。5.2基礎(chǔ)架構(gòu)按照《水利部辦公廳關(guān)于推進數(shù)字灌區(qū)建設(shè)技術(shù)指導(dǎo)意見》相關(guān)要求，碴口石水庫中型水庫灌區(qū)信息化建設(shè)的總體框架為：以政策、制度、標準為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)安全為保障，建設(shè)立體感知、自動控制、智能應(yīng)用、信息服務(wù)和支撐保障五大體系。圖5.2-1灌區(qū)信息化系統(tǒng)框架圖立體感知體系：建設(shè)水源、渠首、分水、配水等水量自動監(jiān)測，為智慧灌區(qū)提供數(shù)據(jù)支持。自動控制體系：建設(shè)閘閥、泵站等自動控制，實現(xiàn)有人值班、無人值守的目標。支撐保障體系：通過搭建通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、平臺框架，為灌區(qū)信息化系統(tǒng)構(gòu)建多維并重的支撐保障。智能應(yīng)用體系：通過管理中心業(yè)務(wù)應(yīng)用信息基礎(chǔ)建設(shè)，軟件系統(tǒng)功能要求開發(fā)，實現(xiàn)灌區(qū)用水管理、工程管理、配水調(diào)度管理等業(yè)務(wù)管理新模式，提升灌區(qū)工作效率。信息服務(wù)體系：通過建設(shè)手機APP、微信公眾號，實現(xiàn)灌區(qū)信息發(fā)布由被動改為主動。5.3系統(tǒng)分層設(shè)計碴口石中型灌區(qū)信息化系統(tǒng)建設(shè)擬在前端感知體系建設(shè)完成的基礎(chǔ)上，按照系統(tǒng)框架及功能需要，可分為基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、展現(xiàn)層。以提供數(shù)據(jù)集成、服務(wù)集成（系統(tǒng)集成方式如WebService、URL、API、Iframe等集成形式），從而實現(xiàn)系統(tǒng)的集成應(yīng)用。（1）基礎(chǔ)層為平臺開發(fā)提供算法算力算據(jù)支撐，通過應(yīng)用中間件打通用戶與系統(tǒng)之間的應(yīng)用通道，并提供信息安全，保障應(yīng)用平臺穩(wěn)定運行。（2）數(shù)據(jù)層基于ETL技術(shù)對數(shù)據(jù)進行匯聚治理后進行存儲管理，動態(tài)采集數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、地理空間數(shù)據(jù)生成后又動態(tài)進入到大數(shù)據(jù)庫中進行統(tǒng)一的管理。所有數(shù)據(jù)都以數(shù)據(jù)服務(wù)的方式對外應(yīng)用，保障數(shù)據(jù)的安全，系統(tǒng)運行的安全。（3）應(yīng)用層應(yīng)用層主要是模塊化設(shè)計，以統(tǒng)一用戶管理為基礎(chǔ)，所有用戶都接受統(tǒng)一認證和授權(quán)，用戶登錄系統(tǒng)后所有的操作都會被動態(tài)監(jiān)控并記錄下來，所有歷史軌跡留痕。（4）展示層主要支持PC端、移動端、大屏端等對灌區(qū)一張圖、水資源配置、調(diào)度四預(yù)、工程運行管理等業(yè)務(wù)應(yīng)用方向的應(yīng)用進行呈現(xiàn)和交互操作支持。圖5.3-1灌區(qū)信息化系統(tǒng)分層示意圖5.4關(guān)鍵技術(shù)5.4.1服務(wù)展示層技術(shù)（1）HTTPSHTTPS是一種安全的超文本傳輸協(xié)議，使用TCP端口443，他的數(shù)據(jù)會用PKI中的公鑰進行加密，這樣抓包工具捕獲到的數(shù)據(jù)包也沒有辦法看包中的內(nèi)容，安全性大大提高，要解密數(shù)據(jù)的話就要用到PKI中的私鑰。因此，本項目web端的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)均通過HTTPS訪問。（2）HTML5HTML5是最新的HTML標準。HTML5是專門為承載豐富的web內(nèi)容而設(shè)計的，并且無需額外插件。HTML5擁有新的語義、圖形以及多媒體元素。HTML5提供的新元素和新的API簡化了web應(yīng)用程序的搭建。HTML5是跨平臺的，被設(shè)計為在不同類型的硬件（PC、平板、手機等等）之上運行。5.4.2業(yè)務(wù)應(yīng)用層技術(shù)微服務(wù)微服務(wù)架構(gòu)是一項在云中部署應(yīng)用和服務(wù)的新技術(shù)。微服務(wù)的基本思想在于考慮圍繞著業(yè)務(wù)領(lǐng)域組件來創(chuàng)建應(yīng)用，這些應(yīng)用可獨立地進行開發(fā)、管理和加速。在分散的組件中使用微服務(wù)云架構(gòu)和平臺，使部署、管理和服務(wù)功能交付變得更加簡單。微服務(wù)是利用組織的服務(wù)投資組合，然后基于業(yè)務(wù)領(lǐng)域功能分解它們，在看到服務(wù)投資組合之前，它還是一個業(yè)務(wù)領(lǐng)域。JavaEE采用多層分布式應(yīng)用模型，JavaEE將應(yīng)用開發(fā)劃分為多個不同的層，并在每一個層上定義組件。各個應(yīng)用組件根據(jù)他們所在的層分布在同一個或不同的服務(wù)器上，共同組成基于組件的多層分布式系統(tǒng)。典型的JavaEE四層結(jié)構(gòu)包括客戶層、表示邏輯層（Web層）、商業(yè)邏輯層和企業(yè)信息系統(tǒng)層，具有自動負載平衡、可伸縮、容錯和具有故障排除等功能。部署在JavaEE環(huán)境中的組件將自動獲得上述特性，而不必增加額外的代碼開銷。VUEVue是一套用于構(gòu)建用戶界面的漸進式框架。與其它大型框架不同的是，Vue被設(shè)計為可以自底向上逐層應(yīng)用。Vue的核心庫只關(guān)注視圖層，不僅易于上手，還便于與第三方庫或既有項目整合。另一方面，當(dāng)與現(xiàn)代化的工具鏈以及各種支持類庫結(jié)合使用時，Vue也完全能夠為復(fù)雜的單頁應(yīng)用提供驅(qū)動。WebGIS一種基于互聯(lián)網(wǎng)和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)的應(yīng)用，旨在幫助用戶以交互方式瀏覽、查詢、分析和可視化地理空間數(shù)據(jù)。它將地理信息可視化呈現(xiàn)在Web瀏覽器中，為用戶提供了在地圖上查看、理解和利用地理數(shù)據(jù)的便捷方式。5.4.2應(yīng)用支撐層技術(shù)JavaNIOJavaNIO（NewI/O）是Java平臺提供的一組用于進行非阻塞I/O操作的API，它引入了一種更靈活、更高效的I/O模型，以滿足現(xiàn)代應(yīng)用對高性能、可伸縮性和并發(fā)性的需求。相對于傳統(tǒng)的阻塞I/O（BlockingI/O）模型，JavaNIO的非阻塞I/O模型更適用于構(gòu)建需要處理大量并發(fā)連接和高吞吐量的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。NettyNetty是一種開源的、高性能的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序框架，提供了強大的異步事件驅(qū)動機制。Netty可提供高性能、低延遲、易于使用的網(wǎng)絡(luò)通信解決方案，因此在眾多領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用，包括互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等。SpringCloudSpringCloud基于SpringBoot，提供了一系列可配置的組件，在SpringCloud微服務(wù)開發(fā)和治理框架下，對SpringCloud組件工具集進行配置，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供分布式系統(tǒng)（應(yīng)用開發(fā)服務(wù)、組件開發(fā)服務(wù)、地圖開發(fā)服務(wù)、搜索開發(fā)服務(wù)、組織機構(gòu)應(yīng)用服務(wù)、消息提醒應(yīng)用服務(wù)等）操作的應(yīng)用支撐服務(wù)。5.4.3數(shù)據(jù)資源層技術(shù)FlumeFlume是一個高可用的，高可靠的，分布式的海量日志采集、聚合和傳輸?shù)南到y(tǒng)，F(xiàn)lume支持在日志系統(tǒng)中定制各類數(shù)據(jù)發(fā)送方，用于收集數(shù)據(jù)；同時，F(xiàn)lume提供對數(shù)據(jù)進行簡單處理，并寫到各種數(shù)據(jù)接受方(可定制)的能力。Flume提供了從console(控制臺)、RPC(Thrift-RPC)、text(文件)、tail(UNIXtail)、syslog(syslog日志系統(tǒng))，支持TCP和UDP等2種模式，exec(命令執(zhí)行)等數(shù)據(jù)源上收集數(shù)據(jù)的能力。SqoopSqoop主要用于在Hadoop（Hive）與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫（MySQL、PostgreSQL等)間進行數(shù)據(jù)的傳遞，可以將一個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（例如：MySQL、Oracle、PostgreSQL等)中的數(shù)據(jù)導(dǎo)進到Hadoop的HDFS中，也可以將HDFS的數(shù)據(jù)導(dǎo)進到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中。HDFSHadoop分布式文件系統(tǒng)（HDFS）被設(shè)計成適合運行在通用硬件上的分布式文件系統(tǒng)。它和現(xiàn)有的分布式文件系統(tǒng)有很多共同點。但同時，它和其他的分布式文件系統(tǒng)的區(qū)別也是很明顯的。HDFS是一個高度容錯性的系統(tǒng)，適合部署在廉價的機器上。HDFS能提供高吞吐量的數(shù)據(jù)訪問，非常適合大規(guī)模數(shù)據(jù)集上的應(yīng)用。KafkaKafka是一種高吞吐量的分布式發(fā)布訂閱消息系統(tǒng)，它可以處理用戶在網(wǎng)站中的所有動作流數(shù)據(jù)。這種動作(網(wǎng)頁瀏覽，搜索和其他用戶的行動)是在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)上的許多社會功能的一個關(guān)鍵因素。這些數(shù)據(jù)通常是由于吞吐量的要求而通過處理日志和日志聚合來解決。對于像Hadoop一樣的日志數(shù)據(jù)和離線分析系統(tǒng)，但又要求實時處理的限制，這是一個可行的解決方案。Kafka的目的是通過Hadoop的并行加載機制來統(tǒng)一線上和離線的消息處理，也是為了通過集群來提供實時的消息。6分項設(shè)計6.1前端感知體系建設(shè)碴口石水庫灌區(qū)前端感知體系主要由用水量測設(shè)施、雨量監(jiān)測系統(tǒng)、土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成。6.1.1用水量測設(shè)施建設(shè)內(nèi)容及思路本工程擬新建的用水量測設(shè)施共有346處：包含有渠道量測水系統(tǒng)2處，管道量測水系統(tǒng)326處，管道自動化測控系統(tǒng)7處，泵站自動化測控系統(tǒng)11處。根據(jù)輸水通道類型和管理單位與農(nóng)民用水組織的管理界面關(guān)系，擬定分別采用渠道量測水系統(tǒng)，管道量測水系統(tǒng)，管道自動化測控系統(tǒng)，泵站自動化測控系進行本灌區(qū)的用水量測，以實現(xiàn)灌區(qū)管理的主要取水口的用水計量率達到100%的目標。其中泵站自動化測控系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容詳見6.2.2節(jié)。渠道量測水系統(tǒng)（1）系統(tǒng)概述水位流量監(jiān)測系統(tǒng)可遠程監(jiān)測渠道的水位、流量數(shù)據(jù)，采用無線通訊方式實時傳送數(shù)據(jù)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(qū)的防汛、配水調(diào)度提供數(shù)據(jù)支撐。（2）站點布設(shè)渠道量水設(shè)施在碴口石水庫自流渠渠首以及右支渠渠首各設(shè)置一套，可實時遠程監(jiān)測渠道的水位、流速數(shù)據(jù)，換算得渠道流量后采用無線通訊方式實時傳送數(shù)據(jù)信息。（3）系統(tǒng)組成渠道量測水系統(tǒng)采用自動監(jiān)測水位、流量、監(jiān)測站以無人值守、有人看管的管理模式建設(shè)。主要由雷達水位流速一體機、遙測終端（RTU）、供電設(shè)計、避雷設(shè)備等構(gòu)成。雷達水位流速一體機作為前端設(shè)備采集水位、流速數(shù)據(jù)，通過遙測終端與GPRS的通訊方式，將測得的數(shù)據(jù)傳送至云服務(wù)器進行數(shù)據(jù)解析，并通過智慧灌區(qū)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）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(shù)，用多普勒雷達原理測量水流的表面流速，利用內(nèi)置的微帶雷達技術(shù)測量水位。其自帶流量計算模塊，依據(jù)流速-面積法，先測得水位換算出斷面面積，再由表面流速結(jié)合斷面參數(shù)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(jīng)驗公式，結(jié)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(shè)備測得的信號，并通過一定技術(shù)將信號轉(zhuǎn)換成可發(fā)送至通信媒體的數(shù)據(jù)格式進行傳輸。同時，它也能將監(jiān)控中心發(fā)來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成命令，直接作用于現(xiàn)場設(shè)備。遙測終端機根據(jù)遙測站點呈分散式分布，可以長期工作在無人值守的環(huán)境中，具有發(fā)射信號和編程的功能。圖6.1-1水位流量監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)圖遙測終端機的主要功能如下：①數(shù)據(jù)自動上報。遙測站按設(shè)定策略自報。遙測站可定時自報或按設(shè)定的條件主動上傳數(shù)據(jù)；②自動響應(yīng)中心站召測指令。遙測站響應(yīng)中心站要求或指令，上傳數(shù)據(jù)；③現(xiàn)場全中文顯示數(shù)據(jù)水位數(shù)據(jù)。包括當(dāng)前數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、系統(tǒng)信息（靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲容量：不低于1年）；④具有記錄功能，可按設(shè)定的要求，記錄各類數(shù)據(jù)。大容量數(shù)據(jù)固態(tài)存儲，可由中心站遠端調(diào)用或現(xiàn)場讀?。o態(tài)數(shù)據(jù)存儲容量：不低于1年）；⑤現(xiàn)場手動設(shè)置各種運行模式和參數(shù)；⑥接受中心站遠程設(shè)置和控制指令；⑦實時時鐘自動校對和調(diào)整功能；⑧通訊規(guī)約應(yīng)符合水利部水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)通訊規(guī)約SZY206-2016；3）供電設(shè)計監(jiān)測系統(tǒng)中的遠程數(shù)據(jù)采集終端，全部采用低功耗設(shè)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(jīng)測算，本系統(tǒng)全部匹配100Ah蓄電池，150W太陽能板。4）網(wǎng)絡(luò)通訊網(wǎng)絡(luò)通訊方式選擇4G無線通訊（3年）。工業(yè)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(shè)計①直擊雷保護最外層是直接雷擊區(qū)域，危險性最高，應(yīng)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(yīng)地網(wǎng)接地；同時，建造一組小于10歐的地網(wǎng)，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(shè)盡量選擇低凹、潮濕的地方，按垂直方式敷設(shè)。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(lián)，扁鋼的埋設(shè)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(tǒng)一采用“一字形”加工，埋設(shè)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(wǎng)連接。通信母線的電纜屏蔽層在兩端也與地網(wǎng)連接。（4）水位流量關(guān)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(shè)期開展自動測流系統(tǒng)與流速儀法的水位流量關(guān)系的率定，即：在“水位流量監(jiān)測系統(tǒng)”安裝的渠段，按照《河流流量測驗規(guī)范》中的轉(zhuǎn)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(shù)應(yīng)不小于30次，且高、中、低水均有分布，依據(jù)率定成果計算的流量與實測流量之間的誤差應(yīng)滿足表6.1-1的要求。表6.1-1標準斷面水位流量關(guān)系式率定誤差限值累積頻率95%累積頻率75%系統(tǒng)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(fā)生變化時，應(yīng)及時進行校測和率定成果的修正。校測變幅應(yīng)控制高、中、低水，且不應(yīng)少于5～7個測次。校測點的上圖數(shù)據(jù)若出現(xiàn)系統(tǒng)偏離（點位于曲線同側(cè)），且平均誤差超過±2.5%時，應(yīng)增加測次，并根據(jù)具體情況修正原率定成果，校核與修正時后的流量誤差應(yīng)滿足上表要求，否則應(yīng)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(guān)系率定，采購儀器設(shè)備存在成本高，且現(xiàn)有灌區(qū)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(wù)的形式進行，不單獨配設(shè)率定儀器儀表。（5）典型安裝圖6.1-2水位流量監(jiān)測系統(tǒng)安裝示意圖（6）主要設(shè)備配置水位流量監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備配置見表6.1-2。表6.1-2渠道量測水系統(tǒng)設(shè)備配置表序號項目技術(shù)參數(shù)單位數(shù)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(fā)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(zhì)：PP或不銹鋼；具有微波處理整合系統(tǒng)功能；自帶波動補償，消除風(fēng)力及振動影響。自帶流量計算模塊臺22遙測終端（RTU）1、工作電壓：DC（5-35V）可正常工作，內(nèi)置電源反相保護和過壓保護裝置；2、整機功耗：當(dāng)電壓為12V時，待機電流≤4mA/12V；發(fā)送數(shù)據(jù)電流（工作電流）≤4.5mA/12V；設(shè)備支持低功耗運行。3、外部接口：支持RS232、RS485、模擬量、開關(guān)量、脈沖量(PI)等接口，可外接雨量計、水位計、流量計、量水堰計、攝像頭等采集設(shè)備，外部接口支持光電隔離及防雷保護。4、以太網(wǎng)接口：≥1個WAN口，1個10/100M以太網(wǎng)口（RJ45插座），自適應(yīng)MDI/MDIX，內(nèi)置1.5KV電磁隔離保護5、通訊接口：標準USB，可接U盤存數(shù)據(jù)或者用于本地升級。6、在線探測：支持啟用或禁用在線探測功能，支持ping/traceroute/dnslookup三種方式的網(wǎng)絡(luò)診斷方式，支持探測服務(wù)器、重試次數(shù)、重試間隔設(shè)置。支持在線探測失敗后重啟設(shè)備。7、防死機功能內(nèi)置看門狗，防死機設(shè)置8、數(shù)據(jù)采集：支持RS485接口設(shè)置啟用或禁用，支持web頁面設(shè)置485接口波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗、幀間隔、通訊協(xié)議、指令間隔等參數(shù)。8、數(shù)據(jù)上報：提供配套的遙測數(shù)據(jù)接收處理平臺，支持遠程召測，單個中心遠程召測，數(shù)據(jù)可以同時向多個中心上報。9、工作溫度，-40℃～+75℃；工作濕度：≤95％11、符合《水文通信監(jiān)測數(shù)據(jù)規(guī)約》（SL651-2014）、《水文自動測報系統(tǒng)設(shè)備遙測終端機》（SL180-2015）相關(guān)標準。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(zhuǎn)換效率：18%；工作溫度：-40℃-+85℃；防護等級：IP65。包含太陽能控制模塊(離網(wǎng)屏顯PWM控制器、12/24V自適應(yīng)、20A、防過沖/防過放/溫度補償)、太陽能板支架（左右雙板抱桿支架，Q235鋼三角支架，激光切割折彎而成，含橫梁，背部拉梁，前部拉梁，底部拉梁，熱浸鍍鋅防腐工藝處理）、太陽能抱箍(不銹鋼，300mm*10mm)等相關(guān)配套設(shè)施塊24蓄電池12V，100Ah。（在日照不充分條件下，能獨立續(xù)航45天以上）套25充電控制器系統(tǒng)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(tài)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(dāng)前電壓2V；輸入過壓保護墊：DC150V；LOAD控制方式：常開/關(guān)模式，雙時段模式、光控+時控模式；工作環(huán)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(shù)：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(yīng)時間：25ns工作環(huán)境：－40℃～＋85℃臺28防水設(shè)備箱304不銹鋼，400*500*250mm，具備較好的防水散熱性能個29穩(wěn)壓器DC12V穩(wěn)壓臺210支臂與立桿采用φ130mm鍍鋅鋼管臺211防雷接地網(wǎng)防雷地網(wǎng)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）1.C25砼基礎(chǔ)0.5m32.土方開挖1.8m33.土石方回填1.3m34.通信線纜(UTP-6非屏(安蔽網(wǎng)線)20m5.接電電纜(RVV3*2.5)20m6.DN25PE穿線套管40m7.565*245*275含卡箍緊固螺絲蓄電池地埋箱8.50*50*80cm地籠套215通訊網(wǎng)絡(luò)（3年）4G無線，滿足設(shè)備正常運行需要項216安裝及調(diào)試滿足設(shè)備正常運行需要項217流量率定購買服務(wù)項管道量測水系統(tǒng)（1）系統(tǒng)概述對管線各分水界面的分水流量進行量測。（2）站點布設(shè)本工程管道量測水系統(tǒng)共計326處。其中在各干管和支管上設(shè)置超聲波流量計共計40處，在田間分水末端設(shè)置智能物聯(lián)網(wǎng)水表286處，具體布置位置見表6.1-3。表6.1-3管道量測水系統(tǒng)布置表序號位置名稱數(shù)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(wèi)星1#右干管超聲波流量計16衛(wèi)星1#左干管超聲波流量計17衛(wèi)星2#1#干管超聲波流量計18衛(wèi)星2#2#干管超聲波流量計19衛(wèi)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(lián)網(wǎng)水表286合計326（3）管道流量計設(shè)計根據(jù)《水文自動測報系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（SL61-2015）《國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項目技術(shù)標準—<水資源監(jiān)測設(shè)備技術(shù)要求>》（SZY-203-2012）等要求，管道流量監(jiān)測的設(shè)備主要有管道電磁流量計（管段式、插入管內(nèi)式）、超聲流量計（外夾安裝式、管內(nèi)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(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進行流量測量的流量計，而超聲波流量計是根據(jù)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(dǎo)率下限是有要求的，一般是需要被測介質(zhì)的電導(dǎo)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(yè)上強腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性以及易燃易爆介質(zhì)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(shù)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(zhì)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(nèi)被測介質(zhì)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(zhì)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(guī)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(nèi)容也不一樣。電磁流量計需要檢查外部設(shè)備是否進水或其他物質(zhì)，附近是否增加電磁場設(shè)備或電線橫跨儀表，這些都會對電磁流量計的測量產(chǎn)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(shù)是否良好，如果數(shù)值有問題，可以排查傳感器位置是否有異物或松動。⑧應(yīng)用領(lǐng)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(dǎo)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(yīng)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6.1-4。表6.1-4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(yīng)定律超聲波順流逆流傳播時間差可測量的范圍電導(dǎo)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(yīng)時差法穩(wěn)定性較好優(yōu)良管道通用性很差無限制維護方式較難簡便經(jīng)濟效益較高顯著應(yīng)用領(lǐng)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(jiān)測方案中具有安裝方便、數(shù)據(jù)穩(wěn)定準確、維護成本低等優(yōu)勢，考慮采用外夾式超聲波流量計作為本次水位監(jiān)測設(shè)備。圖6.1-3外夾式超聲波流量計2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成管道水量自動監(jiān)測站主要由外夾式超聲波傳感器、遙測終端機、太陽能板（內(nèi)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(xiàn)低功耗工作模式下的雙向通信，并具有出色的防雷特性。監(jiān)測數(shù)據(jù)根據(jù)管理需求通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至灌區(qū)管理站數(shù)據(jù)中心。監(jiān)測站主要系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)計如下：①感知設(shè)備：超聲波流量計，是一種利用速度差法的原理來對管內(nèi)液體流量進行測量的裝置，常與數(shù)字信號處理技術(shù)、多脈沖技術(shù)、糾錯技術(shù)等結(jié)合使用以達到適應(yīng)環(huán)境、增強其可靠性等目的，現(xiàn)已在化工、電力、石油、冶金等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。超聲波流量計主要由超聲波發(fā)生器、超聲波接收器、電子線路、流量顯示、累積系統(tǒng)幾大部分構(gòu)成。其中，超聲波發(fā)生器主要用于產(chǎn)生超聲波并將其發(fā)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(jīng)電子線路的放大、轉(zhuǎn)換等處理后以電信號的形式將流量傳送給顯示屏并將結(jié)果顯示出來;累積系統(tǒng)完成流量的累加計算。②遙測終端：數(shù)據(jù)采集終端（RTU）是采用單片微機技術(shù)設(shè)計的新型數(shù)據(jù)采集傳送設(shè)備，也是連接前端傳感器和后端水情測報的數(shù)據(jù)通道，具備參數(shù)的采集、存儲、發(fā)送和數(shù)據(jù)召測，支持現(xiàn)場或遠程設(shè)置功能；具備各種通訊方式混合組網(wǎng)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(yīng)答/自報應(yīng)答兼容。③供電設(shè)計：供電采用太陽能供電系統(tǒng)。太陽能供電系統(tǒng)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(zhuǎn)換成直流電，供負載使用或貯存于蓄電池內(nèi)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(wěn)、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(xiàn)象的發(fā)生蓄電池是獨立太陽能供電系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)，損壞設(shè)備，必須嚴格抑制雷電感應(yīng)和雷擊的發(fā)生。合理地安裝避雷裝置，建設(shè)良好的接地網(wǎng)，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(yīng)防腐處理。（4）物聯(lián)網(wǎng)水表設(shè)計智能物聯(lián)網(wǎng)水表是一種利用現(xiàn)代微電子技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)、智能IC卡技術(shù)對用水量進行計量并進行用水?dāng)?shù)據(jù)傳遞及結(jié)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?dāng)?shù)據(jù)存儲的功能。該物聯(lián)網(wǎng)水表通過配套安裝智能計量收費系統(tǒng)可接入灌區(qū)智慧化運管平臺，實現(xiàn)對用水的管理和計費。（5）主要設(shè)備配置主要設(shè)備配置見表6.1-5。表6.1-5 管道量測水設(shè)施配置表序號項目技術(shù)參數(shù)單位數(shù)量1管道超聲波流量計外夾式臺402遙測終端（RTU）1、工作電壓：DC（5-35V）可正常工作，內(nèi)置電源反相保護和過壓保護裝置；2、整機功耗：當(dāng)電壓為12V時，待機電流≤4mA/12V；發(fā)送數(shù)據(jù)電流（工作電流）≤4.5mA/12V；設(shè)備支持低功耗運行。3、外部接口：支持RS232、RS485、模擬量、開關(guān)量、脈沖量(PI)等接口，可外接雨量計、水位計、流量計、量水堰計、攝像頭等采集設(shè)備，外部接口支持光電隔離及防雷保護。4、以太網(wǎng)接口：≥1個WAN口，1個10/100M以太網(wǎng)口（RJ45插座），自適應(yīng)MDI/MDIX，內(nèi)置1.5KV電磁隔離保護5、通訊接口：標準USB，可接U盤存數(shù)據(jù)或者用于本地升級。6、在線探測：支持啟用或禁用在線探測功能，支持ping/traceroute/dnslookup三種方式的網(wǎng)絡(luò)診斷方式，支持探測服務(wù)器、重試次數(shù)、重試間隔設(shè)置。支持在線探測失敗后重啟設(shè)備。7、防死機功能內(nèi)置看門狗，防死機設(shè)置8、數(shù)據(jù)采集：支持RS485接口設(shè)置啟用或禁用，支持web頁面設(shè)置485接口波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗、幀間隔、通訊協(xié)議、指令間隔等參數(shù)。8、數(shù)據(jù)上報：提供配套的遙測數(shù)據(jù)接收處理平臺，支持遠程召測，單個中心遠程召測，數(shù)據(jù)可以同時向多個中心上報。9、工作溫度，-40℃～+75℃；工作濕度：≤95％11、符合《水文通信監(jiān)測數(shù)據(jù)規(guī)約》（SL651-2014）、《水文自動測報系統(tǒng)設(shè)備遙測終端機》（SL180-2015）相關(guān)標準。臺4034G傳輸模塊產(chǎn)品傳輸數(shù)據(jù)有效、穩(wěn)定，具有數(shù)據(jù)終端嵌入式軟件支持4G通訊理論帶寬85.6Kbps；發(fā)射功率：GSM850/900：<33dBmGSM1800/1900：<30dBm；接收靈敏度<-107dBm。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(zhuǎn)換效率：18%；工作溫度：-40℃-+85℃；防護等級：IP65。包含太陽能控制模塊(離網(wǎng)屏顯PWM控制器、12/24V自適應(yīng)、20A、防過沖/防過放/溫度補償)、太陽能板支架（左右雙板抱桿支架，Q235鋼三角支架，激光切割折彎而成，含橫梁，背部拉梁，前部拉梁，底部拉梁，熱浸鍍鋅防腐工藝處理）、太陽能抱箍(不銹鋼，300mm*10mm)等相關(guān)配套設(shè)施塊405蓄電池12V，100Ah。（在日照不充分條件下，能獨立續(xù)航45天以上）套406充電控制器系統(tǒng)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(tài)損耗：0.5W~1.2W；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(shù)：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(yīng)時間：25ns工作環(huán)境：－40℃～＋85℃臺409防水設(shè)備箱304不銹鋼，400*500*250mm，具備較好的防水散熱性能個4010穩(wěn)壓器DC12V穩(wěn)壓臺4011支臂與立桿采用φ130mm鍍鋅鋼管臺4012防雷接地網(wǎng)防雷地網(wǎng)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）1.C25砼基礎(chǔ)0.5m32.土方開挖1.8m33.土石方回填1.3m34.通信線纜(UTP-6非屏(安蔽網(wǎng)線)20m5.接電電纜(RVV3*2.5)20m6.DN25PE穿線套管40m7.565*245*275含卡箍緊固螺絲蓄電池地埋箱8.50*50*80cm地籠套4016通訊網(wǎng)絡(luò)（3年）4G無線，滿足設(shè)備正常運行需要項4017安裝及調(diào)試滿足設(shè)備正常運行需要項4018水表DN200物聯(lián)網(wǎng)水表套2866.1.2雨量監(jiān)測系統(tǒng)（1）系統(tǒng)概述雨量監(jiān)測系統(tǒng)是集雨量數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的氣象采集系統(tǒng)，可實現(xiàn)測量并記錄各種雨量信息，并自動上報的水情監(jiān)控系統(tǒng)。（2）布置方案設(shè)置雨量監(jiān)測站2處，分別位于碴口石水庫、衛(wèi)星水庫附近。（3）系統(tǒng)組成雨量監(jiān)測系統(tǒng)主要由翻斗式雨量計、遙測終端（RTU）、供電系統(tǒng)、避雷設(shè)備等構(gòu)成。翻斗式雨量計作采集前端雨量數(shù)據(jù)，通過遙測終端與GPRS的通訊方式，將測得的數(shù)據(jù)傳送至云服務(wù)器進行數(shù)據(jù)解析，并通過智慧灌區(qū)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(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，當(dāng)一斗室接水時，另一斗室處于等待狀態(tài)，當(dāng)所接雨水容積達到預(yù)定值時，由于重力作用自己翻倒，處于等待狀態(tài)。由雨量數(shù)據(jù)采集遙測終端機接收信號，通過4G將其傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的數(shù)據(jù)服務(wù)器，從而實時記錄降水量數(shù)據(jù)，通過監(jiān)測軟件來實現(xiàn)對降水量的監(jiān)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(shè)備測得的信號，并通過一定技術(shù)將信號轉(zhuǎn)換成可發(fā)送至通信媒體的數(shù)據(jù)格式進行傳輸。同時，它也能將監(jiān)控中心發(fā)來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成命令，直接作用于現(xiàn)場設(shè)備。遙測終端機根據(jù)遙測站點呈分散式分布，可以長期工作在無人值守的環(huán)境中，具有發(fā)射信號和編程的功能。遙測終端機的主要功能如下：①數(shù)據(jù)自動上報。遙測站按設(shè)定策略自報。遙測站可定時自報或按設(shè)定的條件主動上傳數(shù)據(jù)；②自動響應(yīng)中心站召測指令。遙測站響應(yīng)中心站要求或指令，上傳數(shù)據(jù)；③現(xiàn)場全中文顯示數(shù)據(jù)水位數(shù)據(jù)。包括當(dāng)前數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、系統(tǒng)信息（靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲容量：不低于1年）；④具有記錄功能，可按設(shè)定的要求，記錄各類數(shù)據(jù)。大容量數(shù)據(jù)固態(tài)存儲，可由中心站遠端調(diào)用或現(xiàn)場讀?。o態(tài)數(shù)據(jù)存儲容量：不低于1年）；⑤現(xiàn)場手動設(shè)置各種運行模式和參數(shù)；⑥接受中心站遠程設(shè)置和控制指令；⑦實時時鐘自動校對和調(diào)整功能；⑧通訊規(guī)約應(yīng)符合水利部水資源監(jiān)測數(shù)據(jù)通訊規(guī)約SZY206-2016；3）供電設(shè)計監(jiān)測系統(tǒng)中的遠程數(shù)據(jù)采集終端，全部采用低功耗設(shè)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(jīng)測算，本系統(tǒng)全部匹配100Ah蓄電池，150W太陽能板。4）網(wǎng)絡(luò)通訊網(wǎng)絡(luò)通訊方式選擇應(yīng)用廣泛的4G無線通訊。工業(yè)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(shè)計①直擊雷保護最外層是直接雷擊區(qū)域，危險性最高，應(yīng)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(yīng)地網(wǎng)接地；同時，建造一組小于10歐的地網(wǎng)，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(shè)盡量選擇低凹、潮濕的地方，按垂直方式敷設(shè)。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(lián)，扁鋼的埋設(shè)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(tǒng)一采用“一字形”加工，埋設(shè)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(wǎng)連接。通信母線的電纜屏蔽層在兩端也與地網(wǎng)連接。（4）雨量滴定測試本系統(tǒng)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(yè)中得到廣泛應(yīng)用，但降雨量采集的現(xiàn)場標定對雨量監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)準確性判定至關(guān)重要。擬采用雨量滴定測試儀對降雨量進行現(xiàn)場標定，用于校準翻斗式雨量傳感器計量現(xiàn)場測量誤差。（5）主要設(shè)備配置表6.1-6雨量監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備配置表序號項目技術(shù)參數(shù)單位數(shù)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(yōu)于國家I級標準)發(fā)訊方式兩路干簧管通、斷信號輸出工作環(huán)境環(huán)境溫度：-10℃～50℃相對濕度：<95%(40℃)臺22遙測終端（RTU）1、工作電壓：DC（5-35V）可正常工作，內(nèi)置電源反相保護和過壓保護裝置；2、整機功耗：當(dāng)電壓為12V時，待機電流≤4mA/12V；發(fā)送數(shù)據(jù)電流（工作電流）≤4.5mA/12V；設(shè)備支持低功耗運行。3、外部接口：支持RS232、RS485、模擬量、開關(guān)量、脈沖量(PI)等接口，可外接雨量計、水位計、流量計、量水堰計、攝像頭等采集設(shè)備，外部接口支持光電隔離及防雷保護。4、以太網(wǎng)接口：≥1個WAN口，1個10/100M以太網(wǎng)口（RJ45插座），自適應(yīng)MDI/MDIX，內(nèi)置1.5KV電磁隔離保護5、通訊接口：標準USB，可接U盤存數(shù)據(jù)或者用于本地升級。6、在線探測：支持啟用或禁用在線探測功能，支持ping/traceroute/dnslookup三種方式的網(wǎng)絡(luò)診斷方式，支持探測服務(wù)器、重試次數(shù)、重試間隔設(shè)置。支持在線探測失敗后重啟設(shè)備。7、防死機功能內(nèi)置看門狗，防死機設(shè)置8、數(shù)據(jù)采集：支持RS485接口設(shè)置啟用或禁用，支持web頁面設(shè)置485接口波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗、幀間隔、通訊協(xié)議、指令間隔等參數(shù)。8、數(shù)據(jù)上報：提供配套的遙測數(shù)據(jù)接收處理平臺，支持遠程召測，單個中心遠程召測，數(shù)據(jù)可以同時向多個中心上報。9、工作溫度，-40℃～+75℃；工作濕度：≤95％11、符合《水文通信監(jiān)測數(shù)據(jù)規(guī)約》（SL651-2014）、《水文自動測報系統(tǒng)設(shè)備遙測終端機》（SL180-2015）相關(guān)標準。臺234G傳輸模塊產(chǎn)品傳輸數(shù)據(jù)有效、穩(wěn)定，具有數(shù)據(jù)終端嵌入式軟件支持4G通訊理論帶寬85.6Kbps；發(fā)射功率：GSM850/900：<33dBmGSM1800/1900：<30dBm；接收靈敏度<-107dBm。臺24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(zhuǎn)換效率：18%；工作溫度：-40℃-+85℃；防護等級：IP65。包含太陽能控制模塊(離網(wǎng)屏顯PWM控制器、12/24V自適應(yīng)、20A、防過沖/防過放/溫度補償)、太陽能板支架（左右雙板抱桿支架，Q235鋼三角支架，激光切割折彎而成，含橫梁，背部拉梁，前部拉梁，底部拉梁，熱浸鍍鋅防腐工藝處理）、太陽能抱箍(不銹鋼，300mm*10mm)等相關(guān)配套設(shè)施塊25蓄電池12V，100Ah。（在日照不充分條件下，能獨立續(xù)航45天以上）套26充電控制器系統(tǒng)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(tài)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(dāng)前電壓2V；

輸入過壓保護墊：DC150V；

LOAD控制方式：常開/關(guān)模式，雙時段模式、光控+時控模式；

工作環(huán)境溫度：-20℃~150℃；

儲存溫度：-40℃~75℃。臺27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(shù)：2線插入損耗：≤0.5dB防護等級:IP20臺28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(yīng)時間：25ns工作環(huán)境：－40℃～＋85℃臺29防水設(shè)備箱304不銹鋼，400*500*250mm，具備較好的防水散熱性能個210穩(wěn)壓器DC12V穩(wěn)壓臺211支臂與立桿采用φ130mm鍍鋅管臺212防雷接地網(wǎng)防雷地網(wǎng)接地電阻要求小于10歐套213不銹鋼護欄φ50mm不銹鋼（201）（高1.8m，周長6m）套214標識牌300*500mm不銹鋼噴繪套215配套安裝輔材（安裝附件、線材）1.C25砼基礎(chǔ)0.5m32.土方開挖1.8m33.土石方回填1.3m34.通信線纜(UTP-6非屏(安蔽網(wǎng)線)20m5.接電電纜(RVV3*2.5)20m6.DN25PE穿線套管40m7.565*245*275含卡箍緊固螺絲蓄電池地埋箱8.50*50*80cm地籠套216通訊網(wǎng)絡(luò)（3年）4G無線，滿足設(shè)備正常運行需要項217安裝及調(diào)試滿足設(shè)備正常運行需要項26.1.3土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)（1）布置原則1）單一性的定位監(jiān)測，適合地形條件單一、主要為平地或緩坡地，土壤種類相同，選相對中心部位布點；2）多點性定點監(jiān)測，地形條件比較復(fù)雜、土壤種類不同的區(qū)域，應(yīng)選擇平地（坡度＜3°）、緩坡地（坡度15°左右）、坡地（坡度20～25°）分別設(shè)點監(jiān)測；3）有試驗的地方，包括土壤肥力長期定位監(jiān)測點、旱作節(jié)水技術(shù)效果觀測場和其他有關(guān)試驗，應(yīng)對各處理進行定期監(jiān)測；4）是隨機布點監(jiān)測，適宜于旱災(zāi)發(fā)生期間，對發(fā)生和即將發(fā)生干旱的地塊進行監(jiān)測。（2）布置方案本項目選擇1處水稻種植區(qū)設(shè)置土壤墑情監(jiān)測點，施工時，具體位置根據(jù)現(xiàn)場用地情況可適當(dāng)調(diào)整。（3）系統(tǒng)組成氣象土壤墑情系統(tǒng)是一種集氣象環(huán)境、土壤墑情、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的采集系統(tǒng)。氣象土壤墑情系統(tǒng)由土壤墑情\氣象傳感器、數(shù)據(jù)采集終端（MCU）、通訊終端（RTU）和供電系統(tǒng)四部分組成。數(shù)據(jù)采集終端具有土壤墑情、氣象數(shù)據(jù)采集、實時時鐘、數(shù)據(jù)定時存儲、參數(shù)設(shè)定、友好的人機界面和標準通信功能。數(shù)據(jù)采集終端內(nèi)置大容量FLASH存儲芯片，多種通訊接口可以很方便的與計算機建立有線通訊連接，本系統(tǒng)選配GPRS無線通訊終端實現(xiàn)氣象土壤墑情監(jiān)測站與云服務(wù)器的遠程無線連接。1）土壤溫濕度監(jiān)測采用多路土壤溫濕度傳感器，并將傳感器布置在不同的深度，實現(xiàn)監(jiān)測點的剖面土壤墑情檢測。土壤含水量一般是指土壤絕對含水量，即100g烘干土中含有若干克水分。土壤濕度傳感器采用FDR頻域反射原理。利用電磁脈沖原理、根據(jù)電磁波在介質(zhì)中傳播頻率來測量土壤的表觀介電常數(shù)，從而得到土壤相對含水量，F(xiàn)DR具有簡便安全、快速準確、定點連續(xù)、自動化、寬量程、少標定等優(yōu)點。系統(tǒng)開始測量時，信號源會產(chǎn)生激勵信號。信號通過傳輸線傳輸?shù)铰裨O(shè)在土壤中的傳感器（探針），信號傳輸速度會隨著介電常數(shù)（土壤濕度）的變化而變化。測量過程如圖5.11-6所示，其中左圖為激勵信號，經(jīng)過反射后捕捉到的信號如右圖。將傳感器（探針）起點的時間設(shè)為數(shù)學(xué)“零”起點，從“零”點到傳感器（探針）終點的時間即是電磁波脈沖在土壤中的行程時間。通過得到電磁波在土壤中的行程時間，可計算出土壤的介電常數(shù)。確定土壤的介電常數(shù)，再根據(jù)儀器內(nèi)部預(yù)埋的介電常數(shù)Ka與水分體積含量的關(guān)系，得到土壤體積含水率。2）溫濕度氣壓監(jiān)測本系統(tǒng)采用的百葉箱型溫濕度氣壓傳感器是一款全數(shù)字化檢測，高精度傳感器，是由高精度數(shù)字溫度、濕度、氣壓集成，可準確、快速檢測出大氣溫度、大氣濕度及大氣壓力，內(nèi)置信號處理單元能根據(jù)用戶需求輸出相應(yīng)信號，高強度結(jié)構(gòu)設(shè)計可在惡劣氣候環(huán)境中準確檢測。3）風(fēng)速監(jiān)測風(fēng)速傳感器采用傳統(tǒng)三風(fēng)杯風(fēng)速傳感器結(jié)構(gòu)，風(fēng)杯選用碳纖維材料，強度高，啟動好；杯體內(nèi)置信號處理單元能根據(jù)用戶需求輸出相應(yīng)風(fēng)速信號。4）風(fēng)向監(jiān)測風(fēng)向傳感器內(nèi)部采用精密電位器，并選用低慣性輕金屬風(fēng)向標響應(yīng)風(fēng)向，動態(tài)特性好。應(yīng)具有量程大、線性好、抗雷擊能力強、觀測方便、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。5）照度監(jiān)測照度傳感器采用靈敏度較高硅藍光伏探測器作為傳感器?？筛鶕?jù)不同測量場所配置不同的量程，應(yīng)具有測量范圍寬，線性度好，防水性好，安裝方便，適于遠距離傳輸?shù)忍攸c。6）數(shù)據(jù)采集終端數(shù)據(jù)采集終端是一種集監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的監(jiān)測采集系統(tǒng)。具有監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、實時時鐘、監(jiān)測數(shù)據(jù)定時存儲、參數(shù)設(shè)定、友好的人機界面和標準通信功能，可以根據(jù)用戶的需求很方便的與計算機建立有線（RS485、RS232、USB等）、無線通訊（GPRS、WIFI、LAN、Zigbee等）連接。（5）系統(tǒng)功能1）實時監(jiān)測空氣溫濕度、土質(zhì)溫濕度、雨水、風(fēng)力。風(fēng)向等要素監(jiān)測參數(shù)；2）微電腦監(jiān)測數(shù)據(jù)采集終端具有氣象數(shù)據(jù)采集、實時時鐘、定時存儲、參數(shù)設(shè)定、參數(shù)和氣象歷史數(shù)據(jù)掉電保護等功能；3）數(shù)據(jù)瀏覽功能，能提供局域網(wǎng)數(shù)據(jù)瀏覽、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)瀏覽、手機數(shù)據(jù)瀏覽等多種數(shù)據(jù)瀏覽途徑供用戶選擇；4）靈活的系統(tǒng)組網(wǎng)方式，通訊功能支持MODBUS通訊協(xié)議。提供標準有線（485、232/USB）、無線（GPRS/LAN/電臺/WIFI/衛(wèi)星）等多種通訊方式供用戶選擇；5）可靠供電系統(tǒng)。提供市電、直流和太陽能系統(tǒng)等多種供電方式供用戶選擇；6）采用全不銹鋼、金屬噴漆支架和野外防護箱，外形美觀、耐腐蝕、抗干擾。（4）設(shè)備供電設(shè)備供電采用清潔、可長期利用的太陽能供電系統(tǒng)。太陽能供電系統(tǒng)可克服惡劣的安裝環(huán)境，有效防止雷擊。太陽能供電系統(tǒng)由太陽能板，充放電控制器及蓄電池組成。監(jiān)測系統(tǒng)中的遠程數(shù)據(jù)采集終端，全部采用低功耗設(shè)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(jīng)測算，本系統(tǒng)全部匹配100Ah蓄電池，150W太陽能板。（5）網(wǎng)絡(luò)通訊網(wǎng)絡(luò)通訊方式選擇應(yīng)用廣泛的無線通訊。遙測終端通過GPRS/CDMA無線通訊網(wǎng)絡(luò)使監(jiān)測站與云平臺相連接，進行數(shù)據(jù)傳輸。GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)具有覆蓋范圍廣，數(shù)據(jù)傳輸速度快、通信質(zhì)量高、永遠在線和按流量計費等優(yōu)點，支持TCP/IP協(xié)議，可直接與Internet網(wǎng)絡(luò)互通。GPRS/CDMA數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)應(yīng)用范圍廣泛，在無線上網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測、交通監(jiān)控、移動辦公等行業(yè)中具有較高的性價比優(yōu)勢。（6）土壤墑情標定為達到科學(xué)準確的灌溉用水目的，提升灌溉效率，避免盲目灌溉，實現(xiàn)科學(xué)種植，需對土壤墑情固定監(jiān)測站的自動測量數(shù)據(jù)進行田間標定。通過對土壤墑情監(jiān)測探頭周圍選取的點進行10cm、30cm、50cm、80cm多層次取土，按照標定要求的精準時間進行烘干、稱重、浸泡、計算等多個步驟操作，將人工測量與自動測量的數(shù)據(jù)進行對比標定。（7）主要設(shè)備配置表6.1-7土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備配置表序號項目技術(shù)參數(shù)單位數(shù)量1土壤溫濕度傳感器溫度：量程-20～50℃分辨率0.1℃精度±0.5℃濕度：量程0～100%RH分辨率0.1%RH精度±3%RH支12遙測終端（RTU）1、工作電壓：DC（5-35V）可正常工作，內(nèi)置電源反相保護和過壓保護裝置；2、整機功耗：當(dāng)電壓為12V時，待機電流≤4mA/12V；發(fā)送數(shù)據(jù)電流（工作電流）≤4.5mA/12V；設(shè)備支持低功耗運行。3、外部接口：支持RS232、RS485、模擬量、開關(guān)量、脈沖量(PI)等接口，可外接雨量計、水位計、流量計、量水堰計、攝像頭等采集設(shè)備，外部接口支持光電隔離及防雷保護。4、以太網(wǎng)接口：≥1個WAN口，1個10/100M以太網(wǎng)口（RJ45插座），自適應(yīng)MDI/MDIX，內(nèi)置1.5KV電磁隔離保護5、通訊接口：標準USB，可接U盤存數(shù)據(jù)或者用于本地升級。6、在線探測：支持啟用或禁用在線探測功能，支持ping/traceroute/dnslookup三種方式的網(wǎng)絡(luò)診斷方式，支持探測服務(wù)器、重試次數(shù)、重試間隔設(shè)置。支持在線探測失敗后重啟設(shè)備。7、防死機功能內(nèi)置看門狗，防死機設(shè)置8、數(shù)據(jù)采集：支持RS485接口設(shè)置啟用或禁用，支持web頁面設(shè)置485接口波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗、幀間隔、通訊協(xié)議、指令間隔等參數(shù)。8、數(shù)據(jù)上報：提供配套的遙測數(shù)據(jù)接收處理平臺，支持遠程召測，單個中心遠程召測，數(shù)據(jù)可以同時向多個中心上報。9、工作溫度，-40℃～+75℃；工作濕度：≤95％11、符合《水文通信監(jiān)測數(shù)據(jù)規(guī)約》（SL651-2014）、《水文自動測報系統(tǒng)設(shè)備遙測終端機》（SL180-2015）相關(guān)標準。臺13數(shù)據(jù)采集終端（MCU）存儲功能：FLASH存儲容量：4Mbits（每1小時存儲一次，可存儲1.6年）；功能要求：智能采集、轉(zhuǎn)發(fā)、存儲，具有自動、人工召測功能；傳感器通道：模擬/計數(shù)通道16路模擬量A/D轉(zhuǎn)換精度：12位，頻率量采用16位高速計數(shù)器進行采集，輸入信號頻率高達1MHz.供電顯示：寬電壓輸入：8V~40V環(huán)境溫度：-30~85℃顯示形式：192*64全點陣液晶顯示，可以顯示12*4個漢字，整體界面清晰美觀；可擴展LED顯示屏進行豐富顯示；同時支持實時時鐘及時間校準功能功耗：整機功耗不大于2W通訊功能：具有四路RS232/RS485/USB通信接口，可同時進行四路RS232/RS485/USB通信，彼此之間互不干擾；并可擴展CAN總線通信接口1個；遠程升級：支持遠程應(yīng)用程序更新：采集儀程序更改、升級，無需返廠，通過計算機軟件，即可對采集儀進行遠程程序更新，支持現(xiàn)場和遠程對設(shè)備進行各項參數(shù)設(shè)置或讀取的編程操作通訊協(xié)議：支持XPH、標準MODBUS協(xié)議，雙協(xié)議切換功能，方便用戶實現(xiàn)上位機軟件二次編程臺14百葉箱型溫濕度氣壓傳感器溫度：量程-50～100℃分辨率0.1℃精度±0.5℃濕度：量程0～100%RH分辨率0.1%RH精度±3%RH氣壓：量程10～1100hPa分辨率0.1hPa精度±0.3hPa支15風(fēng)速風(fēng)向傳感器風(fēng)速量程：0～70m/s（啟動風(fēng)速≤0.5m/s）分辨率：0.1m/s精度：±（0.3+0.03V）m/s；風(fēng)向量程：0~360°（啟動風(fēng)速≤0.5m/s），分辨率：1°，精度：±3°臺16照度傳感器量程：0~200000Lux分辨率：1Lux精度：±7%臺174G傳輸模塊產(chǎn)品傳輸數(shù)據(jù)有效、穩(wěn)定，具有數(shù)據(jù)終端嵌入式軟件支持4G通訊理論帶寬85.6Kbps；發(fā)射功率：GSM850/900：<33dBmGSM1800/1900：<30dBm；接收靈敏度<-107dBm。臺18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(zhuǎn)換效率：18%；工作溫度：-40℃-+85℃；防護等級：IP65。包含太陽能控制模塊(離網(wǎng)屏顯PWM控制器、12/24V自適應(yīng)、20A、防過沖/防過放/溫度補償)、太陽能板支架（左右雙板抱桿支架，Q235鋼三角支架，激光切割折彎而成，含橫梁，背部拉梁，前部拉梁，底部拉梁，熱浸鍍鋅防腐工藝處理）、太陽能抱箍(不銹鋼，300mm*10mm)等相關(guān)配套設(shè)施塊19蓄電池12V，150Ah。（在日照不充分條件下，能獨立續(xù)航45天以上）套110充電控制器系統(tǒng)電壓：自動識別；

控制器屬性：峰值功率點追蹤（MPPT)；

MPPT效率：≥