取水在线计量终端 非农取水计量 管网流量计量 流量监测平台
河北当曲电子科技有限公司 陈
对非农取用水户的取水量进行有效在线监控，不仅是落实压采地下水政策的需要，更是获取水资源税征收重要依据的需要，针对河北省现有非农取用水户在线监测设备安装设计中存在问题，设计归纳了在线监测设备监控设计方案，以准确、有效在线监测非农取用水量。
河北省属于水资源紧缺省份，自列入全国压减地下水开采量以及水资源税征收试点省份以来，不断推陈出新，利用多种途径降低地下水开采量。非农取用水户是取用水系统的重要组成部分，对其取水量进行有效在线监控，不仅是落实压采政策的需要，更是获取水资源税征收重要依据的需要。
在线计量监控安装设计存在的问题
2014年至今，国家以及河北省陆续投资建设了非农取用水户在线监测点以及河北省水资源管理信息平台。国家以及省级资金建设的在线监测点均通过政务外网将数据统一传输至河北省水资源管理信息平台。今年，在河北省大力推进下河北省水资源监控覆盖率快速增长，规模以上取用水户基本实现在线监控全覆盖。但在监控体系建设过程中仍存在一些问题，影响了已建在线监控体系在水资源税改革过程中效能的完整发挥，
技术标准不健全
在水资源监控能力建设的前期设计环节，设计方案中技术标准不够健全，设备相关技术参数不明确，极有可能导致承建单位提供的设备技术参数达不到要求，甚至出现部分承建单位在投标过程中降低部分技术参数标准，导致标中标情况的出现设计方案无法对在线监控体系建设发挥很好的指导作用。
精细化水平不足
现状情况下，多数设计方案仅仅考虑设备的成本，不考虑现场计量设施的安装环境精细化水平不足。根据国家标准，计量设施在标准的建设环境下，才能够满足其计量精度。但是由于前期设计环节中并未进行逐点现场调研，导致设计过程中典型设计环节的缺失，因此现场计量设施的安装多数无法满足计量设施的标准安装要求，影响了在线监控效力的发挥。
部分设计环节缺失
在线监控信息的传输过程中，被采集到的信息（主要包含水量、水位、经纬度）需要通过固定的编码找到制定的数据地址，这种固定的编码称为测站编码。测站编码相当于监控站点的身份ID，具备性。目前，设计方案中缺失对测站编码的设计环节，造成后期承建单位和平台运行商之间编码冲突，出现现场设备编码与平台编码不对应的现象。
缺乏科学的资金测算方案
传统的设计方案中，仅仅是针对拟安装设备类型进行简单的资金测算，但是由于期末考虑现场管道环境对计量设施准确性的影响，无法做到有针对性地进行资金测算，造成资金不合理利用；同时已安装在线计量或者在线计量部分设备损坏的计量点，往往片面地考虑整体更新方式，造成资金浪费。
为此，本文从前期设计入手，为水资源管理人员普及基础知识，并系统总结设计环节所需要的技术要求。
设计思路
设计原则
标准化：系统整体架构、硬件组成、各类编码生成、报文格式以及数据接口方面应严格执行国家与行业相应的标准和规范，保证新建各类测站间、新建测站与原有测站间以及新建测站源信息平台间的无缝对接。
适应性：应充分考虑气候、主要用水行业、水资源管理需求等特征情况，针对自身特点和功能需求，在系统设计、设备选型、施工方案设备和后期运行维护方案确定等环节进行适应性调整，确保方案可事实、易达效。
*性：系统方案设计要充分贴合在线监控领域的水平，在水量计量设备、RTU设备、系统防护设备以及安装改造方案设计等方面，应高标准确定流量计测量精度、设备功耗、保护等级等主要技术参数标准。
经济性：方案设计应监测*性与实用性并重，在监测实用和统一高标准的基础上，以最小的投入获得的产出。
可维护性和安全性：系统设计方案应便于建设单位后期管理和维护，同时降低建设施工、后期运行和管理维护过程中的安全风险。
监控系统结构设计
监测站是利用流量监测设备采集数据，并将其传输到数据采集终端RTU，数据采集终端RTU对数据进行存储、整理实时在线的数据，通过通信终端DTU将数据发送到监控中心，供电设备为遥测终端机的运行提供电源。监控系统可分为分体式和一体式两种结构
对于分体式监测站，流量计量设施和遥测终端机分开安装，一般计量设施含内置锂电池，遥测终端机利用蓄电池或者市电交流电供电，蓄电池利用太阳能供电系统或者市电充电控制汽车充电，电池容量需根据实际情况进行参数设置。该类监测站适用于计量设施安装位置信号较差或者计量设施耗电较大的情况。
对于一体式监测站，将遥测终端集成至流量计上，直接将一体式流量计量设施安装在管道上，设备要求流量计和遥测终端分别有独立的大容量锂电池组供电，同时要求电池组更换方便，电池容量需要根据实际情况进行参数设置。该类监测站安装简单，保护方便，但是不适用于地下或者室内等信号不好的环境。
同时，监控系统要求具备防雷系统，包括防雷设备（含电源防雷器、信号防雷器、同轴防雷器）和接地系统，同时具备政务外网传输能力的专用物联卡、设备箱、支架及辅料等相关设备
计量设施选型设计
流量监控设备是监测站点整体结构的基本组成和核心部件，一方面，流量监测设备的准确性决定了整个监测站点的效能和有效性；另一方面，流量监测设备的类型、结构和参数对站点整体方案中诸如RTU系统选择、供电系统能力需求、管道环境改造方案等环节产生决定性影响，因此根据现场实际情况选择适当流量监控设备尤为重要。
电子远传水表
电子远传水表的基本原理适宜普通的机械冷热水表为基础，加上元传输出系统构成，一般分为脉冲发讯水表、脉冲直度水表、光电直度水表3种
电子远传水表的优点是成本低、采集技术成熟、外部数据线路损坏或断电不影响脉冲计量，可靠性较高；缺点是受水锤、压力不稳等影响会产生累计误差，线缆和维护成本高，在外磁场或管道的抖动 下易丢数或家属，造成水表的机械显示和系统电子读数不一致。这类水表机芯防水密度要求高，电子部分和基表嵌入组装设计对制造工艺要求高，周捡换表成本较高，适用于周边无较强磁场、管道无抖动的环境。
超声波水表及声学时差法管道流量计
该类计量设施的原理相同，均为当声波在液体中传播时，液体的流动会使顺流以及逆流的传播时间产生变化，并且其传播时间的变化与液体的流速成正比，因此，可通过计算传播时间的差距获得水流的流速，从而求出流量。
超声波水表可分单声道和双声道两种类型，其优点是静态功耗低、始动流量小、流量范围宽、计量精度较电子远传水表高，缺点是电池6年左右就要更换一次。该类水表适用于水中有些杂志、现场无供电、对测量精度要求不高的环境，声学时差法管道流量计可分为插入式、外夹式、管段式3中类型，其优点是计量精度高、无阻流件设计、压力损失小，可双向计量、功适中，外夹式和插入式可实现不断水在线安装；缺点是对流场敏感度高，易受干扰，同时对直管段长度
要求较高，外夹是需定期维护耦合剂。
