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智慧水资源管理系统设计案例--大学毕业设计论文.doc
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1、智慧水资源管理系统设计案例目 录1、概述12、建设原则和建设目标22.1建设原则22.2建设目标32.3编制依据43、建设项目内容与系统功能53.1系统结构53.2项目设施及项目内容:63.2.1取水用户现场数据采集、发送63.2.2XX市信息管理终端10(1)水资源管理相关基础信息管理系统11(2)取水、入河排污口设置管理平台11(3)取水户实时监控平台12(4)水资源费征收管理平台133.2.3市水资源系统管理平台技术要求144、系统安全性设计155、供电设计176、其他177、施工组织1971工程进度计划1972系统竣工验收198、系统投资预算208.1编制参照依据208.2总预算208
2、.3现场数据采集、发送预算218.4信息管理终端预算22221、概述XX市地处我国东南沿海,北靠,东邻,系长江三角洲经济区。全市总面xxx平方公里,总人口xx万。市境内小河流较多,全市水资源总量为xx亿立方米,由于受特定的地理环境和气候条件影响,过境水量较大,过境水量约为xx亿立方米,可用水量(包括地表水和地下水)为xx亿立方米,市内可用水资源量不足,全年人均xxm3,低于全国、全省水平,是水资源较为短缺的市,与市的经济发展不相适应。为解决水资源短缺使得水资源管理与决策问题的复杂程度,迫切需要在方法和手段上加以改进,推进XX市水资源信息化建设,提高管理与决策水平。准备把市的取水大户(年取水量在
3、5万m3)纳入实时监控系统,决定设计建设市水资源信息采集管理系统。总体要求:建立市年取水量在5万立方米以上的取水用户的GPRS远程数据采集系统。现场的数据按浙江省水利厅统一的要求把数据发到省厅统一的数据管理中心。并在XX市水利局内分设终端,实现对本市管辖范围内取水用户的取水量进行实时监测,实现对取水用户用水量的各类统计,及时发现取水异常情况,可实现对取水数据的历史追溯。并在此基础上,建立XX市水利系统的信息平台(详见信息管理终端)。2、 建设原则和建设目标2.1 建设原则l 先进性硬件设备和系统软件采用先进成熟的设备和技术,保证系统在技术上的先进性,使系统具有优良的性能。l 可靠性采用的硬件、
4、软件在相应领域里具有一定的知名度,产品质量高、可靠性好。应用系统运行必须稳定、可靠。l 安全性系统提供足够的安全措施,权限设置防止非法侵入,有效防止非授权用户的访问。l 实用性即能支持各种数据通信、多媒体技术以及信息管理和未来技术的发展。l 灵活性即任意信息点能够连接不同类型的设备,如微机、打印机、终端、服务器、监视器、报警器、电话、传真机等。l 开放性即能支持任何厂家的任意网络产品,支持任意网络结构(总线型、星型、环型等)。l 模块化结构化布线系统中除去固定于建筑物内的水平线缆外其所有的接插件都应是积木式的标准件,以方便使用管理和扩充。l 扩展性无论是硬件环境、系统软件和应用功能都能满足不断
5、扩充的要求,实施后的结构化系统是可扩充的,以便将来有更大的需求时,很容易将设备安装进去。l 经济性一次性投资,维护费用较低,使整体投资达到最少,性价比最高。2.2 建设目标水资源管理信息系统的建设目标是运用现代信息技术的实时监控技术、计算机技术、通信技术及利用internet网络技术等,建立实时数据库,开发水资源监测及信息管理系统。系统的建成将有效地提高水资源管理的能力和科学化、现代化水平,完善省水利厅水资源的基础信息数据,为省、市的水资源规划、管理和决策提供及时、准确的信息服务和先进有效的技术支持,增强水行政主管部门的协调和组织能力,为“依法治水、科学管理”提供新一代的管理手段,并便于有效地
6、利用宝贵的水资源信息。总之,系统的建成将进一步规范水资源管理,提高工作效率,更好地适应社会、经济、自然条件的变化,满足水资源信息共享的需要。2.3 编制依据为了确保系统达到预期效果,方案设计必须严格按照国家有关规定进行设计,依据的规范和国标以及资料如下:省取水实时监控系统建设技术导则自动化仪表工程施工及验收规范GB50093-2002自动化仪表安装工程质量检验评定标准GBJ131-90电气装置安装工程GB5016-92分散型控制系统工程设计规定HG/T20573-1995自控专业施工图设计内容深度规定HG20506-1992自动化仪表选型规定HG20507-1992仪表供电设计规定HG2050
7、9-1992仪表系统接地设计规定HG20513-1992工业自动化仪表工程施工及验收规范GBJ93-1986电子计算机场地通用规范GB2887-2000电子设备雷击保护导则GB7450工业企业通讯接地设计规范GBJ79-85工业企业通讯设计规范GBJ42-813、 建设项目内容与系统功能建设项目内容概述:本次项目总共有50个现场数据采集点,其中10个现场采集点(年取水量在50万立方米以上)的计量仪表采用管道式电磁流量计,其余采用电子式电能表计量(有出入的在实际设计中变更)。在本项目中,原有的机械式电能表全部更换为带485通讯接口的智能电表及管道式电磁流量计,通过GPRS数传模块向省水利厅数据管
8、理中心发送数据。3.1 系统结构系统由电子式电能表(电磁流量计)、GPRS数传模块、GPRS运行网、10M光纤数据专线、用户侧路由器、系统管理服务器组成。具体示意图如下:3.2 项目实施及项目内容:3.2.1 取水用户现场数据采集、发送(1)电磁流量计现场数据采集、发送本项目中需新增管道式电磁流量计10套,包括电磁流量计的现场安装施工。电磁流量计必须带有RS485通讯功能,GPRS数传模块通过RS485接口与电磁流量计进行通讯, 并根据数据中心的设置发送规定的数据。设备供电有220VAC一次供电经UPS不间断电源向现场仪表供电,UPS不间断电源在一次电源停电的情况下能够提供8小时的供电。现场仪
9、表组成原理图如下:说明:为了保证现场电磁流量计的计量数据和数据中心数据的完全一致,现场数据的采集方式必须为通信的方式采集(不准采用脉冲采集和电磁模拟量采集的方式)。电磁流量计现场数据采集、发送设备选型序号设备名称型号规格数量备注1GPRS数传模块10符合省中心协议2电源模块220VAC/18VDC103电源开关104不锈钢防护箱460*560*21010室外箱5UPS不间断电源山特1KS 15min10深圳山特6安装配件107管道式电磁流量计LD20010规格暂定为DN200,施工时据实调整。流量计需带安装配对法兰及紧固件上述新增的设备,都要放置在一个不锈钢的防护箱内。固定在适当的墙上或固定的
10、支柱上。(2)电能表现场数据采集、发送市企业取水以地表水为主,根据取水流量与水泵用电量的对应关系,采用电度表作为取水计量装置符合XX市实际。故用户现场取水数据可由带RS485通讯接口的电子式智能三相电能表提供,GPRS采集发送终端通过RS485通讯口实时采集电能表的数据,保存在终端的内存中,实时或定时向系统发送最新数据。GPRS采集终端向系统发送数据的时间间隔可通过系统管理主机进行设置。在现场,用户提供380伏交流电源。所有设备必须放置在一个带锁可铅封的电力配电箱内。现场电能表采用带RS485通讯接口的电子式智能三相电能表,液晶显示,精度优于2.0级。产品性能符合GB/T17215-1998国
11、家标准及IEC61036国际标准。精确计量三相有功电能。三相电源供电,有一相(三相三线)或两相(三相四线)断电,仍能正常计量。现场仪表组成原理图如下:为了保证现场电能表计量数据中心数据的完全一致,现场数据的采集方式必须为通信的方式采集(不准采用脉冲采集的方式)。GPRS数传模块,要求使用方便、灵活、可靠,支持双频GSM/GPRS,符合ETSIGSMPhase 2+标准,数据终端全天候在线,支持A5/1A5/5加密算法,透明数据传输与协议转换,短消息数据备用通道,支持动态数据中心域名和IP地址。电表现场数据采集、发送设备选型序号设备名称型号规格数 量备注1电子式智能电表三相三线40只2GPRS数
12、传模块40只符合省中心协议3配电箱600*700*18040只4电流互感器LMZJ1-0.5 200/580只5三相电源闸刀HD11-200/3840只6电源模块380VAC/18VDC40套7保险盒(丝)120只8改装用铜电缆16mm700米25mm400米9安装配件铜鼻子、膨胀螺丝、内部接线等40套具体电表安装单位及安装地点由XX市水电局在工程开始后向施工单位提供。现场监控点共有50点,具体位置地点由XX市水电局向施工单位详细提供。3.2.2 市信息管理终端信息管理中心设在省水利厅内。由省水利厅统一设计、安装及维护。该系统要实现以下功能:接收、显示GPRS远传回来的各类水资源基础数据,并自
13、动生成数据库,保存远程发回的数据。自动生成日、月、年报表,能进行自由时段的数据统计分析。可以实时采集或定时采集各采集点的数据,定时采集时间可通过系统管理服务器任意设置。对采集的数据要求与现场数据完全一致,可替代人工巡回抄表。对采集的数据建立数据库长期保存,定期对备份数据进行刻录。信息管理(监控)中心的组成如下图:上图中,采用电信光纤数据专线,接入信息中心路由器,与信息中心连接,系统管理服务器通过路由器端口映射方式与现场GPRS建立TCP/IP连接,实现数据交互传输。在XX市水利局内设置省信息管理中心的网络终端,它从省中心下载本市范围内的水资源信息数据,根据下载的数据及一些必要的基础信息整合成X
14、X市水资源信息管理平台。此平台要实现以下功能:整个系统由“水资源管理相关基础信息管理系统”、“取水、入河排污口设置管理平台”、“取水户实时监控平台”、“水资源费征收管理平台”四大部分组成。(1) 水资源管理相关基础信息管理系统水资源基础信息查询水文特征水资源规划重要文件标准规范法律法规本功能的设置主要用来查询日常性的文档和基础性的水资源信息。(2) 取水、入河排污口设置管理平台(1)查询:根据所在区域、地理位置、规模及名称等进行组合查询,查询结果可以表格、图片、影像、图形等形式输出,直观且方便。(2)统计:对取水量、排污量等进行统计,并可以定制统计作业,基本适应当前主要统计要求。(3)制表:自
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