水库水位库容监测系统方案

一、前 言
水利行业在中国有着悠久的历史。随着国民经济的迅猛发展，水利工程在国民经济中所起的作用越来越大，防汛更是直接影响国民经济发展的一个重要方面。我国有水库8万座左右。众所周知，水库在防洪、兴利上具有重要的调节作用，如何保证水库库容，及合理有效的利用水资源，是水利建设者需要探讨的主要内容。
目前，防汛抗洪工作逐步从被动抗洪向主动防汛转变。为进一步提高防汛抗洪决策的有效性和可靠性，实施防汛远程实时监控系统建设，可及时对可能或正在发生的汛情、险情、灾情进行动态监视，随时了解现场情况，以便采取相应的预防和补救措施确保水库安全运行。对领导决策和减少洪水灾害，缓解城市的防洪压力，保障人民生命财产的安全具有重要作用。
为了保证水库大坝后续安全运用，充分发挥水库的效益，新建和完善现有的监测设施，建设水库库容智慧综合管理系统，是非常必要的。系统通过建立库区水位库容监测，结合洪水预报、洪水调度、历史数据管理、数据分析、成果决策等智慧化管理体系，实现对水库库容安全、水资源、水环境的实时监控，优化管理模式和创新管理手段，有效提升水库的综合管理水平，为水库的安全可持续运营提供科学保障。

二、需求分析
库容大小决定着水库调节径流的能力和它所能提供的效益。因此，确定水库特征水位及其相应库容是水利水电工程规划、设计的主要任务之一。
(1) 死水位和死库容水库正常运用情况下允许水库消落到最低的水位称为死水位，该水位以下的库容即死库容。除特殊情况外，死库容不参与径流调节，即不能动用这部分水库的水量。
(2) 正常蓄水位和兴利库容水库正常运用情况下，为满足设计的兴利要求，在设计枯水年(或枯水段)开始供水时应蓄到的水位，称为正常蓄水位，又称设计兴利水位。该水位与死水位间的库容即兴利库容。正常蓄水位到死水位间的水库深度称为消落深度或工作深度。
(3) 防洪限制水位水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位称为防洪限制水位。可根据洪水特性和防洪要求，对汛期不同时期分段拟定。
(4) 防洪高水位和防洪库容当退下游防护对象的设计洪水位时，水库为控制下泄流量而拦蓄洪水，这时在坝前达到的最高水位称为防洪高水位。该水位与防洪限制水位间的库容称为防洪库容。当防洪限制水位低于正常蓄水位时，防洪库容与兴利库容的部分库容是重叠的，可减小专用防洪库容，重叠部分称共用库容或重叠库容，在汛期是防洪库容的一部分，而在汛后则为兴利库容的一部分。
三、方案设计
方案基于现场的水位和地形图，得出水库水位（Z）----面积（F）关系曲线和水库水位（Z）—库容（V）关系曲线，水库终端站点通过水位计采集现场的水位数据，通过无线网络2g /3G/4G、NB-IoT、北斗卫星等无线传输方式将数据传输到平台，平台软件根据设计好的程序计算出当前库容，以便管理单位进行维护和管理。
3.1 系统拓扑

本系统由前端子系统，网络传输系统，后端监控管理平台组成。
3.2 前端子系统
由水位计、数据采集终端、数据传输终端和供电系统组成，主要用于水位数据采集。其中采集终端作为核心设备，负责将水位计采集的水位数据经过编码后通过2G/3G/4G、北斗卫星等方式上传到服务中心，实现数据实时上传，同时可选NBIoT、网桥传输水位数据。
3.3 传输系统
信息传输由传输天线、运行商基站系统等组成；基于IP网络，利用TCP/IP通信协议进行数据传输。各前端子系统把前端摄像机采集的音视频数据、GPS数据以及传感器数据通过4G无线网络实时传输到管理平台上
3.4 监控管理平台
1、采用B/S分布式架构，扩容方便，可满足不断增长的运营业务需求；
2、系统模块化设计，功能扩展更方便；
3、分布式架构，扩容方便，可满足不断增长的运营业务需求；
4、树状结构显示，层级清晰；
5、支持离线或在线设备远程批量配置和软件升级；
6、及时报警方便掌握设备状态；
7、灵活权限管理，权责分明，安全便捷；