系(xi)統需求(qiu)
近年來(lai)，水(shui)電(dian)行業的(de)(de)迅速發(fa)展(zhan)(zhan)，對促進經濟發(fa)展(zhan)(zhan)發(fa)揮了積極作用，但(dan)也由此暴露出一些問題，一些水(shui)電(dian)站(zhan)因下(xia)泄(xie)流(liu)量(liang)不足而造成(cheng)部分河(he)段(duan)在部分時段(duan)內河(he)道減水(shui)、脫水(shui)甚至干涸，一定程度上影(ying)響了河(he)流(liu)的(de)(de)正(zheng)常生(sheng)態功(gong)能和(he)群(qun)眾的(de)(de)生(sheng)產生(sheng)活。為保(bao)障河(he)湖生(sheng)態用水(shui)，推進小水(shui)電(dian)綠(lv)色發(fa)展(zhan)(zhan)，維護(hu)河(he)流(liu)健康生(sheng)命，加強小水(shui)電(dian)生(sheng)態流(liu)量(liang)監(jian)管技術(shu)指導，有效監(jian)管小水(shui)電(dian)站(zhan)生(sheng)態流(liu)量(liang)泄(xie)放，特制定本(ben)技術(shu)建議方案。
水電(dian)站最小下(xia)泄(xie)(xie)流量(liang)是(shi)指為滿足維(wei)持區域河(he)道的(de)(de)基本(ben)生(sheng)態功(gong)能和(he)群眾(zhong)生(sheng)產(chan)生(sheng)活及其它用水需求，所(suo)需要區域內(nei)水電(dian)站下(xia)泄(xie)(xie)的(de)(de)最小流量(liang)
通過網絡視(shi)頻圖(tu)像監(jian)控(kong)技(ji)(ji)術來實(shi)現對水(shui)電站(zhan)下泄流量(liang)(liang)的(de)(de)實(shi)時(shi)(shi)(shi)視(shi)頻圖(tu)像監(jian)控(kong)，同時(shi)(shi)(shi)利(li)用無線傳輸技(ji)(ji)術將(jiang)壩后水(shui)位、流量(liang)(liang)等(deng)數據實(shi)時(shi)(shi)(shi)傳輸回監(jian)控(kong)中心，可(ke)以有效(xiao)的(de)(de)提高水(shui)資(zi)源(yuan)管(guan)理的(de)(de)水(shui)平的(de)(de)準確性，使水(shui)資(zi)源(yuan)管(guan)理更(geng)加科學、更(geng)加富(fu)有成(cheng)效(xiao)。
需求分(fen)析
結(jie)合項(xiang)目(mu)實(shi)際情況，本(ben)系統解決方案對技術、功能(neng)、性能(neng)等具體功能(neng)需求(qiu)歸(gui)納如下：
（1）監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)分為定(ding)性(xing)監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)和(he)定(ding)量監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)，包括視頻監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)、圖像 監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)和(he)實(shi)時(shi)流(liu)量數(shu)據(ju)(ju)監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)等(deng)監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)方式(shi)，主要(yao)根據(ju)(ju)網絡信號條件進行選(xuan)擇。視頻監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)、圖像監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)屬于定(ding)性(xing)監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)，實(shi)時(shi)流(liu)量數(shu)據(ju)(ju)監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)屬于定(ding)量監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)。
（2）可接入有線網絡或已覆蓋 4G 信號(hao)且信號(hao)強度（RSRP）>-95dBm 的(de)電站，要求在視頻圖像(xiang)上(shang)(shang)疊加實(shi)時(shi)流(liu)量數(shu)據監(jian)測的(de)方式。視頻監(jian)控泄放設(she)施出水(shui)口水(shui)流(liu)情況(kuang)并(bing)進行視頻數(shu)據的(de)本地(di)存儲，具有提供(gong)遠(yuan)程調用實(shi)時(shi)及歷史視頻數(shu)據功能；實(shi)時(shi)監(jian)測的(de)生態(tai)流(liu)量下泄數(shu)據能夠(gou)及時(shi)上(shang)(shang)傳(chuan)至監(jian)管平臺。
（3）已覆蓋 4G 信號但信號強(qiang)度（RSRP）<-95dBm,或已覆蓋 3G 信號的電(dian)站，要求(qiu)在(zai)定時(shi)圖(tu)(tu)片上(shang)(shang)疊(die)加實(shi)(shi)時(shi)流(liu)(liu)量(liang)數據監測的方式。圖(tu)(tu)片監控泄放設施出(chu)水口(kou)水流(liu)(liu)情況，每小(xiao)時(shi)進行1 次圖(tu)(tu)片抓(zhua)拍上(shang)(shang)傳(chuan)至監管平(ping)臺及本地存儲；實(shi)(shi)時(shi)監測的生態流(liu)(liu)量(liang)下(xia)泄數據能(neng)夠及時(shi)上(shang)(shang)傳(chuan)至監管平(ping)臺。
（4）僅(jin)覆蓋 2G 網絡的(de)(de)電(dian)站，要求人工(gong)(gong)采集(ji)圖片(pian)和實時(shi)流量(liang)數據監(jian)測(ce)的(de)(de)方式。圖片(pian)監(jian)控泄放設施出水(shui)口水(shui)流情(qing)況，每小時(shi)進行 1 次(ci)圖片(pian)抓(zhua)拍(pai)和本(ben)地(di)存儲，通過(guo)人工(gong)(gong)方式收集(ji)抓(zhua)拍(pai)照片(pian)并定期(qi)上傳至(zhi)(zhi)監(jian)管平臺(tai)；實時(shi)監(jian)測(ce)的(de)(de)生態流量(liang)下泄數據能夠(gou)及(ji)時(shi)上傳至(zhi)(zhi)監(jian)管平臺(tai)。
（5）無(wu)網(wang)絡信號的電站(zhan)，要求人工采集(ji)(ji)圖片(pian)和(he)(he)流(liu)(liu)量數據監(jian)測的方(fang)式(shi)。圖片(pian)監(jian)控泄(xie)放設施出水口水流(liu)(liu)情況，每小時進行1 次圖片(pian)抓(zhua)拍和(he)(he)本地存(cun)儲；通過(guo)(guo)安裝流(liu)(liu)量計(ji)(ji)、水表等計(ji)(ji)量方(fang)式(shi)監(jian)測流(liu)(liu)量數據并進行本地存(cun)儲。通過(guo)(guo)人工方(fang)式(shi)收集(ji)(ji)抓(zhua)拍照片(pian)和(he)(he)流(liu)(liu)量數據定期上傳至監(jian)管平臺。
（6）以發電為主要(yao)功能的電站水(shui)庫屬(shu)于重點小（一）型(xing)(xing)或大中(zhong)型(xing)(xing)的，要(yao)求實時監測(ce)的生態(tai)流量下泄(xie)數據能夠及(ji)時上(shang)傳至監管平臺。
系統組成(cheng)
小(xiao)水電站生態流量監(jian)(jian)管系統(tong)包括前(qian)端計量監(jian)(jian)測設(she)備設(she)施、數據(ju)傳輸設(she)備和后(hou)臺監(jian)(jian)管系統(tong)。系統(tong)拓撲如下圖：
在(zai)水電站監測點安裝(zhuang)生(sheng)態流(liu)(liu)量(liang)監測終端(duan)箱，里面主要通訊及控(kong)制設備為MGTR-W3040 4G智(zhi)能傳輸(shu)終端(duan)或MGTR-W4040 4G智(zhi)能安全遙測終端(duan)和(he)電源供(gong)電部分，生(sheng)態流(liu)(liu)量(liang)監測終端(duan)箱與超聲波多普勒流(liu)(liu)量(liang)計、攝(she)像(xiang)頭(tou)，閘前液位(wei)計，閘門開度(du)儀(yi)，雷達流(liu)(liu)速(su)儀(yi)連(lian)接(jie)儀(yi)等計量(liang)儀(yi)表連(lian)接(jie)，通過4G無(wu)線網絡或Internet有線的(de)形式將采集到的(de)數據傳給(gei)監控(kong)中(zhong)心，同時(shi)可(ke)以執行(xing)監控(kong)中(zhong)心的(de)命令。
視頻(pin)、圖片滿足《公(gong)共安全(quan)視頻(pin)監控(kong)(kong)聯網系統信息傳輸、交(jiao)換(huan)、控(kong)(kong)制技術要求》（GB/T 28181）。
并支持視頻(pin)圖片(pian)與監測(ce)數據的(de)疊加推送(song)，上報監管部分。
（1）監控中心
監控(kong)中心:1個或(huo)多(duo)中心上(shang)報
服(fu)務器(qi)：租用唐山柳林(lin)云服(fu)務器(qi)/租用公有(you)云服(fu)務器(qi)/用戶自建服(fu)務器(qi)
工作模式：實時在(zai)線(xian)
監控軟(ruan)件類(lei)型：B/S架構
監控(kong)(kong)中心為唐山市柳林自動(dong)化設備有限公(gong)司定(ding)制開發的水(shui)電(dian)站(zhan)生態(tai)流量下泄監控(kong)(kong)平(ping)臺(tai)，每個水(shui)電(dian)站(zhan)分(fen)配一個賬(zhang)(zhang)號，登錄(lu)平(ping)臺(tai)可(ke)以(yi)查看所在水(shui)電(dian)站(zhan)的數據情況等。總(zong)賬(zhang)(zhang)號為水(shui)務局管理員(yuan)賬(zhang)(zhang)號，管理員(yuan)可(ke)以(yi)根據水(shui)電(dian)站(zhan)情況，為不同(tong)的水(shui)電(dian)站(zhan)分(fen)配站(zhan)點(dian)和(he)軟(ruan)件平(ping)臺(tai)使(shi)用權限。
監測軟件功能：
◆ 實(shi)時數據監(jian)測（實(shi)時視頻/圖像，變量實(shi)時，測站(zhan)實(shi)時，地圖方式展(zhan)示）
◆ 歷史數據存儲、查(cha)詢及導出
◆ 按(an)河流(liu)展示數據、自動考核（瞬時量查詢(xun)，累(lei)計量量查詢(xun)，按(an)小時、按(an)日、按(an)月、按(an)年統計泄(xie)放達標(biao)率(lv)、監測(ce)設備在線率(lv)等指標(biao)）
自(zi)動(dong)生成流量曲(qu)線和統計報表(biao)
◆ 報警數據（實時報警，歷史報警，報警處理）
◆ 后臺管理(li)功能
◆ 日志查詢功能
◆ 有效(xiao)巡(xun)檢(jian)管理功能：可(ke)(ke)定制(zhi)移動(dong)(dong)終端軟件的用戶，可(ke)(ke)實(shi)現(xian)現(xian)場巡(xun)檢(jian)管理，通過APP上(shang)報巡(xun)檢(jian)情況，并可(ke)(ke)生成巡(xun)檢(jian)人員行動(dong)(dong)軌跡(ji)；實(shi)現(xian)對人員的有效(xiao)管理。
軟件平臺特點：
◆ 數據顯示形式多樣
針對不同需求，有GIS地(di)圖方(fang)式(shi)，變量方(fang)式(shi)，測(ce)站方(fang)式(shi)等多種(zhong)形式(shi)任意轉換數據顯示方(fang)式(shi)。其中GIS地(di)圖方(fang)式(shi)直觀(guan)展示監測(ce)點位置及狀態，界(jie)面右側實時顯示報警信息(xi)。
◆ 人性化操作設計
操(cao)作(zuo)步(bu)(bu)驟(zou)跟蹤提醒：操(cao)作(zuo)步(bu)(bu)驟(zou)隨界面(mian)進行明(ming)確說明(ming)，操(cao)作(zuo)人員只需要根(gen)據步(bu)(bu)驟(zou)進行操(cao)作(zuo)即可。
人性化界面：選擇相應(ying)站(zhan)點(dian)，及需(xu)要顯示的(de)變量，快速查(cha)看所需(xu)實時數據(ju)。
◆ 開放性
支持多種硬件平(ping)臺(tai)、采用通用軟(ruan)件平(ping)臺(tai)開發，具備良(liang)好(hao)的可(ke)移植性(xing)，支持與其它系統的數據交(jiao)(jiao)換和共享，支持與其它軟(ruan)件的數據交(jiao)(jiao)換。
◆ 異構系統的互聯互通
在網絡(luo)級和串口級提供多種符合國際主(zhu)流標準的(de)接口方式，便(bian)于各(ge)種數(shu)(shu)據(ju)的(de)接入，實現最大限度(du)的(de)信息(xi)共(gong)享；能(neng)夠(gou)集成不同廠家的(de)硬件(jian)設備和軟件(jian)產(chan)品，實現各(ge)系統間信息(xi)互通，并將各(ge)系統數(shu)(shu)據(ju)集成。
◆ 先進的體系結構
采用(yong)B/S模式設(she)計(ji)三層(ceng)網絡體系(xi)結(jie)構(gou)，便于(yu)及時、準確(que)地采集各(ge)個子系(xi)統的工況、生(sheng)產和(he)安全參(can)數，方便管(guan)理層(ceng)實(shi)時查詢、分析和(he)決策。
◆ 實時信息數據集成
以(yi)網(wang)絡平臺(tai)為核心，將(jiang)實時數據(ju)(ju)流按照統(tong)一數據(ju)(ju)標準集(ji)成(cheng)起來，同時，針(zhen)對統(tong)一平臺(tai)開發各種綜合(he)應(ying)用(yong)，形(xing)成(cheng)集(ji)成(cheng)化、網(wang)絡化應(ying)用(yong)。各種圖(tu)形(xing)、圖(tu)像(xiang)、報表信息(xi)都可以(yi)通過Web的方式在(zai)任何(he)一臺(tai)終端(duan)統(tong)一瀏覽，統(tong)一界(jie)面。
◆ 統一的數據倉庫
在(zai)集成化的數據(ju)管(guan)理中，所有的數據(ju)是在(zai)一個數據(ju)庫中進行管(guan)理，數據(ju)一旦(dan)被輸入(ru)，在(zai)整個系統中都(dou)可以使用。
視頻/圖像 數據疊加推送
實時數據監測
實時數據監測（GIS地圖）
報表數據展示
水電站管理界面
（2）通信網絡
大多數(shu)水(shui)電(dian)站通(tong)(tong)過4G無線(xian)網絡傳輸(shu)到(dao)監(jian)控(kong)中心服務器。少部(bu)分是通(tong)(tong)過WIFI和(he)(he)有(you)線(xian)傳輸(shu)方式(shi)。MGTR-W3040/4040為全網通(tong)(tong)監(jian)測模塊，標(biao)配WIFI模塊和(he)(he)LAN口，支(zhi)持多種傳輸(shu)方式(shi)。中心為公網固定IP。
◆ 通(tong)信協議(yi)：TCP/IP透明傳(chuan)輸/SZY206-2016/《污染物(wu)在線(xian)自動(dong)監控（監測(ce)）系(xi)統數(shu)據(ju)傳(chuan)輸標(biao)準》（HJ/T212-2017）/SL651-2014
◆ 通(tong)(tong)信網絡： 4G（全網通(tong)(tong)）/Internet光(guang)纖(xian)/WIFI
◆ 組網模式：中心固定(ding)IP
（3）監測終端
監測終(zhong)端為MGTX系(xi)列(lie)監測終(zhong)端箱，材質(zhi)為冷軋鋼板噴漆或304不銹鋼，內部主要設(she)備(bei)為我公司研(yan)發生產的(de)MGTR-W3040/4040 4G智能終(zhong)端機，遙測終(zhong)端機與現(xian)場計量設(she)備(bei)相連，負責采集現(xian)場數(shu)據(ju)(ju)、視頻及(ji)圖像，數(shu)據(ju)(ju)通(tong)過(guo)(guo)RS485/4-20ma接線端子/網(wang)口傳(chuan)輸(shu)給4G模塊，4G模塊通(tong)過(guo)(guo)網(wang)絡將數(shu)據(ju)(ju)上傳(chuan)給監控(kong)中心，同(tong)時執行監控(kong)中心下達的(de)命令（控(kong)制閘門開度）。
監測(ce)終端供電方式支(zhi)持：
◆ 市電供電
◆ 太陽能供電
◆ 太陽能市電互補供電
|  |
| MGTR-W3040 4G智能視頻傳輸終端 | MGTR-W4040 4G Linux系統智(zhi)能測(ce)控終(zhong)端 |
（4）現場計量
流量儀表的選擇
隨著超聲波測量(liang)技(ji)術發展,速度(du)面積法超聲波流(liu)量(liang)計(ji)在渠道(dao)的(de)(de)流(liu)量(liang)測量(liang)中獲得廣(guang)泛應(ying)用,與傳統的(de)(de)堰槽(cao)法相比,采用速度(du)面積法測量(liang)時的(de)(de)水位和流(liu)速變化范(fan)圍要大(da)的(de)(de)多(duo),準確度(du)和穩定性(xing)也明(ming)顯(xian)好于堰槽(cao)法,因此具備比較規范(fan)的(de)(de)渠道(dao)的(de)(de)流(liu)量(liang)測量(liang)首(shou)選速度(du)面積法超聲波流(liu)量(liang)計(ji)。
從(cong)超(chao)聲波測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)原理來(lai)(lai)講，時差法適(shi)合(he)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)純凈(jing)和(he)雜質(zhi)比(bi)較少的液體，如(ru)自來(lai)(lai)水(shui)，江河(he)海水(shui)，污水(shui)處(chu)理廠出水(shui)等。多普勒法適(shi)合(he)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)雜質(zhi)含量(liang)(liang)比(bi)較多的液體和(he)漿(jiang)(jiang)(jiang)體，如(ru)城市排水(shui)，泥(ni)漿(jiang)(jiang)(jiang)，礦漿(jiang)(jiang)(jiang)等。從(cong)本公司多年實踐(jian)經驗來(lai)(lai)看，兩種測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)方式針(zhen)對所(suo)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)介質(zhi)的雜質(zhi)含量(liang)(liang)定量(liang)(liang)指標比(bi)較模糊，主(zhu)要原因是目前還沒有(you)(you)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)液體雜質(zhi)含量(liang)(liang)的有(you)(you)效儀器儀表。
由(you)于渠道的流速分(fen)布(bu)隨水(shui)位變化，建議：水(shui)位500—1200mm安(an)裝3聲道傳感器，水(shui)位1200mm以上安(an)裝4或(huo)5聲道傳感器。
雷達式非接觸測(ce)量(liang)是(shi)最(zui)新國際先進測(ce)量(liang)技術,安裝使用十分方便,測(ce)量(liang)穩定可靠,與超聲(sheng)(sheng)波測(ce)量(liang)相比(bi)(bi)雷達式測(ce)量(liang)的是(shi)水流表面流速,按(an)照水利學的流速分布理論進行計算,與超聲(sheng)(sheng)波多聲(sheng)(sheng)道測(ce)量(liang)相比(bi)(bi)測(ce)量(liang)精度略低。
監測站點的位置選擇
監測點位(wei)可設于水(shui)電站各泄水(shui)口(kou)，也可在電站壩(ba)址下游附(fu)近(jin)選擇河道(dao)斷(duan)面作為(wei)監測斷(duan)面。需(xu)遵循以下原則：
◆ 選點需(xu)要安裝在水(shui)流平穩，無回流的(de)地方(fang)
◆ 多普(pu)勒超聲波流量計需(xu)要(yao)水(shui)淹沒探頭(tou)，設(she)備整(zheng)體高度3CM,需(xu)要(yao)的最(zui)低水(shui)位3CM以上
◆ 避免淤(yu)泥或者垃(la)圾(ji)擋住(zhu)探頭
◆ 雷達流(liu)(liu)速(su)(su)儀起始速(su)(su)度(du)比(bi)(bi)較高，需要裝在流(liu)(liu)速(su)(su)比(bi)(bi)較大(da)的位置，0.1m/S的流(liu)(liu)速(su)(su)
◆ 雷達(da)流量計屬(shu)于非(fei)接(jie)觸式安裝，優先考慮有橋的地方(fang)
常用的監測設施有以下幾種類型，各電站根據設置的生態流量泄放設施情況合理選用。
（1）電磁流量計(ji)法。將流量計(ji)安(an)裝在滿流管(guan)道(dao)上，通(tong)過感 應電壓(ya)與流速的正比關系，得到管(guan)道(dao)流量值(zhi)。適用于安(an)裝泄流管(guan)的生態(tai)流量監測。
（2）水表(biao)法。將選(xuan)定水表(biao)安裝于(yu)放水管道上，通過讀取一(yi) 定時間(jian)內的(de)下(xia)泄水量(liang)推求下(xia)泄流量(liang)。適用(yong)于(yu)無網(wang)絡(luo)信號、數值小的(de)生態(tai)流量(liang)監(jian)測。
（3）水工建筑(zhu)物法。通過過水斷面面積和上(shang)下(xia)游(you)水位監測 值推求(qiu)下(xia)泄流量。適(shi)用(yong)于閘門、孔口、測流堰等測流方式。
（4）機組(zu)功率(lv)換算測流法(fa)。根據機組(zu)發電(dian)功率(lv)、工作(zuo)水頭(tou)或實測水頭(tou)推求下泄流量(liang)。適用于壩式(shi)電(dian)站測流。
（5）常規流速儀法(fa)。在監(jian)測(ce)(ce)斷面處安裝(zhuang)水(shui)(shui)位自(zi)動監(jian)測(ce)(ce)設(she)施設(she)備（水(shui)(shui)位自(zi)記井、水(shui)(shui)位計、電子水(shui)(shui)尺等(deng)），通過水(shui)(shui)位推求下泄流量。適用(yong)于泄放口斷面比較規整的測(ce)(ce)流，如矩形(xing)槽(cao)(cao)、三(san)角堰、巴歇爾槽(cao)(cao)等(deng)。
（6）實時雷達波測(ce)流(liu)法。布設雷達流(liu)速儀探頭，實時監測(ce) 水流(liu)表面(mian)流(liu)速，推求斷面(mian)下(xia)泄(xie)流(liu)量。適用于(yu)泄(xie)放口(kou)斷面(mian)比較規整的(de)測(ce)流(liu)，如(ru)矩形(xing)槽、三角堰、巴歇爾槽等。
（7）多普勒測流法。將儀器固定于水(shui)面(mian)、河(he)底或水(shui)面(mian)以下某一(yi)位置，測定垂(chui)線或斷(duan)面(mian)分層流速，推求全(quan)斷(duan)面(mian)流速和下 泄流量。適用于河(he)道斷(duan)面(mian)流量監測。
