一、方案背景

我國是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)灌溉用水占據(jù)了社會總用水量一半以上。當前許多灌區(qū)現(xiàn)代化水平偏低，缺乏科學(xué)的監(jiān)管手段，落后的水量測量方法給灌區(qū)水資源造成極大的浪費。針對這種情況設(shè)計的農(nóng)業(yè)灌溉用水流量監(jiān)測解決方案，結(jié)合先進的測量技術(shù)，解決灌區(qū)量水難題，對于提升灌區(qū)水資源利用率，促進灌區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)，具有重要意義。

農(nóng)業(yè)灌溉用水流量監(jiān)測解決方案利用物聯(lián)網(wǎng)、云平臺、傳感等技術(shù)，通過建設(shè)一體式無人值守自動化監(jiān)測器，能全天候工作，獲得全面、細化、實時的水情數(shù)據(jù)信息。打通農(nóng)業(yè)用水監(jiān)測“最后一公里”，符合國家“節(jié)水優(yōu)先、量水而行”的水資源開發(fā)利用政策。大大提升用水效率，避免因管理不當而造成水資源浪費，增加不必要的消耗。

二、系統(tǒng)組成

農(nóng)業(yè)灌區(qū)量測水流量在線監(jiān)測系統(tǒng)是系統(tǒng)通過傳感器（如水位計、流量計、閘位計、水質(zhì)傳感器、綜合氣象等裝置）進行水利信息采集，利用計算機局域網(wǎng)2G/3G/4G/5G、ZigBee、LoRa、NB-IoT等無線通信網(wǎng)等，對監(jiān)測點、監(jiān)控中心及灌區(qū)信息中心之間進行信息的傳輸，實現(xiàn)灌區(qū)信息采集、傳輸、處理，形成綜合數(shù)據(jù)庫。實現(xiàn)科學(xué)、及時和準確的調(diào)配灌溉用水，達到節(jié)約用水，高產(chǎn)、高效的目的，保證了系統(tǒng)的安全，也為灌區(qū)水資源的管理提供了基礎(chǔ)、有效的數(shù)據(jù)，提高了企業(yè)的管理水平和生產(chǎn)效率。農(nóng)業(yè)灌區(qū)量測水流量在線監(jiān)測系統(tǒng)可分為三個部分，分別是前端采集站、數(shù)據(jù)傳輸、遠程監(jiān)控中心。

前端采集層：由流量計、水位計、報警器、通訊裝置、攝像頭、灌溉裝置、電動閘閥等終端組成，提供數(shù)據(jù)采集和傳輸功能。

網(wǎng)絡(luò)傳輸層：傳感器采集的數(shù)據(jù)信息通過LoRa技術(shù)傳輸至云平臺進行處理，再將結(jié)果由云平臺通過4G/5G技術(shù)傳輸至顯示終端。

云端平臺層：數(shù)據(jù)實時傳至云平臺，云平臺會對數(shù)據(jù)進行綜合診斷分析，并借助WEB、APP、短信、電話等方式，隨時隨地向管理人員及終端推送信息。

應(yīng)用決策層：基于終端系統(tǒng)上顯示的數(shù)據(jù)和處理分析，管理者可以通過終端管理平臺隨時查看灌溉用水數(shù)據(jù)，提高管理效率，減少水資源的浪費。

三、系統(tǒng)功能

■數(shù)據(jù)實時監(jiān)測：實現(xiàn)在線監(jiān)測的地圖顯示、查看，包括監(jiān)測設(shè)備的快速查詢顯示、監(jiān)測數(shù)據(jù)展示、報警情況顯示及監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線圖的實時展示，通過系統(tǒng)主界面的顯示功能，可以查看設(shè)備的位置、運行狀態(tài)，掌握其流量、流速、液位、水質(zhì)、電量、電壓等信息。另外，地圖還支持視頻、液位、流量、流速、水質(zhì)自定義等多種顯示模式。

■遠程監(jiān)管平臺：灌區(qū)內(nèi)渠道、閘門、泵站等各類工程和設(shè)施的信息錄入和管理，建立工程檔案。數(shù)據(jù)匯總，展示，分析，各項數(shù)值統(tǒng)計及分析，設(shè)置預(yù)警量自動報警等、數(shù)據(jù)實時更新，能做到5分鐘級的數(shù)據(jù)更新速率、該速率要用戶可調(diào)，并且可以實現(xiàn)類似于當發(fā)現(xiàn)灌區(qū)有超標情況時，系統(tǒng)在給管理員發(fā)出提示的同時可以自動提高數(shù)據(jù)采集和傳輸頻率。要求有權(quán)限設(shè)置功能，數(shù)據(jù)的查看和平臺管理要有嚴格權(quán)限區(qū)分，并可實現(xiàn)用戶最高管理員可自定義權(quán)限。

■GIS地圖展示：可以提供以百度、谷歌二維或三維影像圖為背景，將監(jiān)測點的灌區(qū)灌溉時水情信息的實時監(jiān)測和歷史信息查詢功能，確保用水信息準確、詳細。并進行超限、超標預(yù)警，提醒管理人員及時處理。同時平臺支持手機及PC等多種訪問方式。

■設(shè)備統(tǒng)一管理：統(tǒng)一通訊協(xié)議，后續(xù)需要能夠提供接口，對于一些需要對外公布和數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)外傳。

■遠程控制功能：24小時灌區(qū)監(jiān)管，能根據(jù)客戶預(yù)設(shè)自動預(yù)警，自動報警，并預(yù)留與電磁閥等執(zhí)行器聯(lián)動的功能，本方案也需在制作時設(shè)計閥門控制，實現(xiàn)當超標時，閥門對應(yīng)動作的功能。

■灌區(qū)計量：準備在灌區(qū)各個監(jiān)測點建立計量，計量方式需根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境設(shè)計，需充分考慮計量現(xiàn)場情況。

■視頻監(jiān)控采集：同時每一處計量及監(jiān)測點需設(shè)置視頻監(jiān)控設(shè)備，并實現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場情況與監(jiān)管平臺遠程通訊對接。

■各職能部門之間數(shù)據(jù)通信在局域網(wǎng)內(nèi)完成；各監(jiān)測站點與管理部門調(diào)度中心之間采用2G\3G\4G\5G\NB-IoT等無線網(wǎng)絡(luò)通信。

四、系統(tǒng)特點

★ 通信靈活：現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備可靈活選用2G/3G/4G、NB-IoT、LoRa、光纖等通信方式。

★ 功能豐富：具有現(xiàn)場顯示、本地操控、遠程控制、預(yù)警分析等功能，支持定制開發(fā)。

★ 遠程運維：監(jiān)控軟件支持電腦、手機APP遠程訪問，方便供/配水管理和系統(tǒng)維護。

★ 多重報警：數(shù)據(jù)異常、設(shè)備故障時，通過監(jiān)控軟件、手機APP、短信等多種形式報警。

★ 智能運行：支持根據(jù)水池水位自動控制取水泵組運行；根據(jù)渠道水位自動啟/閉電動閘門；根據(jù)水源及用戶繳費情況自動配水。

五、方案價值

★滿足無人值守或少人現(xiàn)場操作的業(yè)務(wù)需求。

★ 實現(xiàn)水資源優(yōu)化配置，提高用水效率。

★ 提高灌區(qū)管理效率，保障灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展。

★為相關(guān)部門提高有效的科學(xué)決策依據(jù)。