某县某灌区量测水系统设计方案.doc

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《**县灌区量测水集中监管信息化管理系统》

**县***灌区量测水集中监管信息化

管理系统设计方案

编制日期：

2018年11月

设计单位：

***设计院目录

第一章现状分析 4

1.1概述 4

1.2需求总结 5

第二章方案概述 6

2.1方案指导思想和目标 6

2.2系统设计基本原则 6

2.2设计依据 7

2.3系统建设内容 8

第三章总体设计 8

3.1整体架构 8

3.1.1硬件总体结构 9

3.1.2软件架构 10

3.2数据库系统设计方案 11

3.2.1基础库 11

3.2.2监测数据库 12

3.2.3业务数据库 12

3.2.4空间数据库 12

3.2.5媒体库 12

3.3部署架构设计 13

3.3.1云平台的优点 13

3.3.2云平台架构 14

第四章软件平台建设 16

4.1系统首页 16

4.2地图模块 17

4.3实时数据监控模块 18

4.4数据查询统计模块 19

4.5站点工况查询模块 21

4.6视频远程监测模块 22

4.7数据接收模块 22

4.8用水计量模块 23

4.9基础信息管理 23

4.10通用辅助功能 24

4.11管理功能 24

第五章流量采集测站建设 25

5.1测站整体结构设计 25

5.2测点设备选型 25

5.2.1灌区量水设计思想 25

5.2.2灌区量水设计要求 25

5.2.3灌区量测水基本技术要求 26

5.2.4量水站点设计 27

5.3通信体制设计 32

5.4供电系统设计 33

5.5防雷接地系统设计 34

第六章系统安全设计 35

6.1平台安全设计 36

6.2程序安全说明 37

6.3数据的备份 38

第七章工程概算 40

7.1编制依据 40

7.2取费标准 41

7.2.1基础单价计算依据 41

7.2.1独立费用标准 42

7.3设计概算表 42

7.3.1项目建设内容 42

7.3.2项目概算 43

3

第一章现状分析

1.1概述

我国是一个干旱缺水严重的国家。

淡水资源总量为28000亿立方米,占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，位列世界第四位。

但是，我国的人均水资源量只有2300立方米，仅为世界平均水平的1/4，是全球人均水资源最贫乏的国家之一，是联合国认定的“水资源紧缺”国家。

因此，建设节水型社会已迫在眉睫，推行水价改革是节约水资源的一种有效手段，所以水价改革势在必行。

为了完成农业水价综合改革，首先就需要对用水户的用水有精确的计量，精准计量是为了以后深化水价改革提供了核心的数据支撑。

**县中型水库3座：

新峡水库、塘口水库、纳吉滩水库。

总库容13081万m3，其中灌溉兴利库容5821万m3。

小1型水库21座，总库容3158.1万m3，其中灌溉兴利库容2306.9万m3。

小2型水库29座，总库容613.14万m3，其中灌溉兴利库容409.64万m3。

兴建堰塘299口蓄水量599.81m3。

引水工程19处，引水规模37.36m3/s。

设计供水能力2390m3，现状供水能力1301m3。

提水工程38处。

装机容量0.138万kW。

引水规模1.0407m3/s。

设计供水能力2920.3m3，现状供水能力1331m3。

下河沟灌区位于**县绿水镇，主干渠长约2500米，宽1.3米，深0.76米。

其中盖板涵长1374.39米，渡桥长313米，水库引水涵洞长68米。

除主干渠外，灌区共有24条支渠，长约6200米，渠道大部分为明渠，少量暗渠，其中有公路涵洞4处，渡渠2条，台渠1处，闸房1座。

1.2需求总结

根据对下河沟灌区现状的数据分析员，为实现对灌区全面的信息化与科学的管理，需对各类采集数据进行全面的整合，通过对先进信息化技术的充分利用，以实现有效的信息共享、高效的管理操作和科学的监测监管。

l通过建立一个远程监测管理系统，保证资料数据的集中性、一致性、完备性、可靠性，实现“集中管理、分散控制、数据共享”。

l测站能够自动、实时采集灌区灌域内的水位、流速、流量等数据，并通过4G或其它通信信道直接将灌区量测水信息传送到中心站。

l测站能向中心报告本站运行状态信息，以便让运维人员可以随时了解测站的工况信息。

l通过远程监测管理系统的建立，使灌区内的各种数据处于规范的管理和监控之下，为日常管理和维护提供快捷方便的科学数据，提高工作效率。

l考虑到设备的互换性和可扩展性，要求灌区量测水信息管理系统的测站应具有多种通讯功能，多种通信方式可混合组网。

测站各种设备结构简单、性能可靠及低功耗，并有防潮湿、防盗、放火、无雨衰、防雷电、抗干扰、抗暴风等措施，所有测站都能够在无人值守的条件下长期连续正常工作。

l通过该系统的建立，实现灌区用水、节水管理的全程信息化，对高效用水提供科学而有效的分析。

l通过该系统的建立，使系统内的日常工作由传统文字、报告形式，提高到统一的空间定位、空间分析与应用、高效的数据库管理、专业的计算与图文并茂的信息管理模式，为取用水与管理以及业务处理提供了实时、准确的决策支持。

第二章方案概述

2.1方案指导思想和目标

充分结合业主的实际需求，面向管理、面向操作、面向未来，以规划为先导、以需求为导向、以网络为基础、以应用为重心、以效率为目标，以人为本整合各种信息化资源，改进监测数据采集、处理、分析、统计的方式，服务大局，为各方面协同管理建设一个集成的信息化平台，为农村灌区的信息化建设做出应有的贡献。

2.2系统设计基本原则

系统应用架构设计必须遵循和体现SOA面向服务的体系架构，并遵循以下原则：

1、先进性原则

系统所选用的技术和技术路线，具有较好的先进性和互操作性，便于系统的集成。

除此之外，在整体设计思想上也具备较好的超前性。

系统在整体上可达到国内领先水平。

2、高性能性原则

为保证系统应用和复杂业务并发处理能力不断增长的需要，系统采用和设计了稳定性高和高性能的硬件环境和处理软件，在多用户并发操作时具有较高响应速度，并可满足硬件和软件的动态性能扩展。

3、高可靠性原则

系统采用可靠的信息传输手段、存储方式、运行环境和安全保证。

在整体设计中，根据实际情况采用多种备份方式，确保系统的可靠性。

在系统软件的选型和应用软件的开发工具选型上，建设或选择了当前成熟、先进、容易管理及使用方便的系统，使系统能有很好的可靠性。

4、高扩展性原则

在系统的设计中，所有产品的选型及配置都充分考虑到整体系统的可扩展性。

系统将满足随着业务的不断发展而随时增加用户及软硬件产品的需求。

系统的体系结构采纳SOA相关实现技术，业务处理功能在一定程度内的增加或变更满足热插拔等需求，升级不会影响系统的体系结构，并能在最短的时间内实现新的需求。

5、实用性原则

系统立足于**县灌区量测水的具体业务需求，通过业务操作和业务流程的信息化实现，使系统具备很强的实用性，真正满足各管理人员的日常工作所需。

2.2设计依据

《水文自动测报系统规范》（SL61-94）；

《水文自动测报系统设备遥测终端机》（SL/T180－1996）；

《水位观测标准》（GBJl38-90）；

《水文测报装置遥测水位计》（GBll830-89）；

《地下水质量标准》GB/T14848—93；

《水闸安全鉴定规定》SL214-98；

《水利系统政务信息编码规则与代码》

（一）SL/T20-1997；

《计算机软件开发规范》-------（GBJ566-88）；

《软件可靠性和可维护性管理》（GB/T14394-93）；

《计算机软件产品开发文件编制指南》GB8567-1988；

《国标GB1526-89信息处理数据流程图系统流程图程序网络图和系统资源图的文件编制符号及约定》；

《远程图像与环境监控系统技术规范》；

《工业电视系统工程设计规范》（GBJ115-87）；

《DL／T5051-1996水利水电工程水情自动测报系统设计规定》；

《工业灌区通信设计技术规定》（GBJ42-81）。

2.3系统建设内容

本系统的建设内容包括：

1、建设实时监测数据库，通过数据的标准化、集中化管理，实现真正的数据共享应用；

2、建设多媒体库，存储通过各种方式采集的图像等多媒体数据，实现多媒体文件的有效管理；

3、建设业务数据库，存储系统相关的业务数据，并保证系统的扩展性。

4、建设基于移动互联网技术、GPS技术和GIS技术的巡查管理系统，便于巡查人员的日常巡查工作；

5、建设基于Web技术的**县灌区量测水管理系统；

6、预留未来系统扩展的接口，对未来可能出现的功能扩展、数据扩展、应用扩展提供方便的模块化平台。

第三章总体设计

3.1整体架构

根据本系统的建设内容以及相关规范，系统采用基于Java的B/S三层体系架构，系统用户只需要通过Web浏览器即可完成所有的业务操作。

3.1.1硬件总体结构

系统总体硬件结构如下图所示：

硬件总体结构图

本县下河沟灌区分别有明渠及管道等不同类型的渠道。

灌区的干渠以及大部分支渠都是采用明渠方式，而斗渠、农渠出水口分别有明渠和管道。

因此不同应用场合的流量监测方法不同，明渠中的流量监测是间接测量，不能直接测得流量，而是要测量水位、水深、断面起点距、流速等多个要素，然后用数学模型计算得到流量。

因而流速、水位、水深、起点距成为直接的水资源监测要素。

用于满管管道流量测量的管道流量计，直接测得流量数据。

用于非满管管道流量测量的管道流量测量设施，也属于间接测量，需要测量水位、流速，然后用数学模型计算得到流量。

综上所述，干渠、支渠测站和斗渠、农渠需采用不同的采集装置。

采集站点将采集数据通过4G方式传输到机房。

应用服务器与数据库服务器则采用云服务中的虚拟服务器。

3.1.2软件架构

系统根据建设内容的要求，结合业务的实际情况，**县灌区量测水集中监管系统分为5层：

l基础设施层：

基础设施层是为中间层或者数据资源层提供其所需的计算和存储等资源，并通过虚拟化等技术奖资源池化，以实现资源的按需分配和快速部署。

l数据资源库：

按照数据类型以及功能需求，数据资源库可划分为基础库、监测数据库、媒体库、空间数据库、业务数据库。

l应用层：

提供服务的逻辑处理层，包括以下模块：

v量测水监测数据实时查询模块

v工况模块

v地图模块

v数据接收模块

v召测模块

v历史数据查询模块

v基础信息模块

v用户管理模块

v系统管理模块

v日志模块

l接入层：

向用户提供最终服务。

主要为普通WEB浏览器，同时还提供了数据共享接口，供APP端使用。

3.2数据库系统设计方案

数据库系统是整个系统的最核心部分，所有的业务应用都基于数据库完成。

根据满足**县灌区的数据量及集中监管系统的业务需求，本系统可考虑选用MySQL数据库为核心数据库系统，并构建五大数据库：

基础库、监测数据库、业务库和空间数据库、媒体库。

3.2.1基础库

基础库用于存储支撑系统运行的基础数据，包括：

用户信息、权限信息、日志信息、菜单信息等数据。

3.2.2监测数据库

监测数据库用于存储采集的各类监测数据，主要包含如下几大类数据：

l流量监测数据

l工况数据

监测数据库的建立为灌区量测水系统管理打下了坚实的数据基础，系统相关的操作人员可根据业务需求获取所需的各类数据，加强了对取用水的监控。

3.2.3业务数据库

业务数据库用于存放与系统业务相关的数据。

主要包括各类基础信息、用水户信息、计量设备信息、用水量数据等。

3.2.