一、水资源实时监控管理系统的特点及技术要求
什么是“水资源实时监控管理系统”呢?这个系统是以信息技术为基础，运用各种高新科技手段，对流域或地区的水资源及相关的大量信息进行实时采集、传输及管理；以现代水资源管理理论为基础，以计算机技术为依托对流域或地区的水资源进行实时、优化配置和调度；以远程控制及自动化技术为依托对流域或地区的工程设施进行控制操作。
这种系统的主要特点是：①对水资源进行实时监测。监测的内容包括水量和水质。实时监测的意义在于：只有掌握瞬时变化的水量信息，才能科学、准确地进行资源配置及调度；只有掌握瞬时变化的水质信息，才能对环境质量进行动态评价和有效监督，也才有可能应对水污染突发事件，保证供水安全。②这种系统以地理信息系统(GIS)为框架，除了采集水资源信息外，还广泛采集流域或地区内的气象、墒情等自然信息，水利工程等基础设施信息，经济与社会发展的基本信息以及需水部门的需水信息。③它不同于以往的水资源监测系统，仅仅具有监测功能。这种系统更重要的功能是进行实时配置调度。它是在监测的基础上，以大量的综合信息为基础，采用现代水资源管理数学模型，为水资源的实时配置、调度提供决策支持。这种模型势必突破“就水论水”局限，体现经济与社会发展——资源——环境的协调统一，体现水资源的可持续利用原则，体现“依法治水”的原则。④这种系统应是高新技术的集成。系统的设置应充分吸收国际上最新技术，坚持高起点。它包括监测技术、通信、网络、数字化技术、遥感、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、计算机辅助决策支持系统、人工智能、远程控制等先进技术。⑤它的设置应是因地制宜的。针对不同流域、不同地区不同的经济发展水平及基础设施状况，水资源管理中不同的重点问题，水资源实时监控管理系统的设置也应具有不同的特点。系统的设置还应与防洪调度指挥系统的建设相结合。
这种系统的技术要求是：①以现代电子、信息、网络技术为基础，实现监测数据的自动采集、实时传输和在线分析，有效地提高监测数据的实时性和准确率，确保监测信息的有效性。②充分掌握所在地区水资源供需状况，建立相应的资料库和水量、水质模型、供需水模型及生态环境分析模型。供水方面包括：地表水、地下水、土壤水，主水、客水、污水回用等等，需水方面包括：生活用水、工业用水、农业用水、生态环境用水等。③充分运用现代计算机和人工智能等技术进行高度技术集成，快速、高效、准确、客观地分析处理大量监测数据信息，并根据已建立的供需水模型和水环境分析模型等，动态生成水资源优化配置、调配计划等辅助决策方案。④以综合分析和辅助决策为基础，实现对水资源的优化配置、远程控制和科学管理等，即实现水资源调控的现代化。⑤系统应具有很强的实用性和动态可扩展性，以满足不同用户的需求。
二、水资源实时监控管理系统的基本结构
水资源实时监控管理系统应具备水资源实时测、水资源实时预报、水资源实时调度和水资源实时管理等功能。其功能概要详见图1。系统的总体结构又可分解为以下主要部分(参见图2)：①数据库(包含图形库、图像库和CIS系统)，②模型库(包括方法库)，③知识库，④在线数据采集子系统，⑤综合信息管理子系统，⑥综合分析与决策支持子系统，⑦实时控制管理子系统。其核心是综合分析与决策支持子系统以及数据库、模型库、知识库。其他各部分则为系统核心的补充、延展和支持。
系统总控目的是建立系统各部分之间的联系、控制各库和各子系统的协调运行。
在线数据采集子系统提供相关水资源与水环境监测数据的自动化采集和数据可靠性在线分析功能。其重点是对地表水和地下水(水量、水位、水质及水温等)的实时动态监测和监测数据的自动化采集、监测数据预处理，以及监测数据可靠性的实时在线分析处理等。该子系统还应提供与各类监测仪器衔接的数据采集接口，通过接口模块动态收集监测数据资料，确保存入数据库中的监测资料的有效性、完整性和可靠性。
综合信息管理子系统管理各种水资源水环境监控项目的数据资料，具有监测数据资料的输入、存储、整编、查询与传输等功能，对水资源监控数据资料进行综合管理和处理。该子系统还应提供对综合分析与决策支持子系统以及实时控制子系统的数据传输接口。
实时控制子系统主要完成两个功能：一是将系统综合分析与辅助决策的成果以实时报告(如水资源预报、水质分析公报、企业排污超标警报、水资源调配建议方案等)和多媒体报警信号(如大屏幕指示、声光警报等)的形式进行动态输出，以供决策部门进行水资源配置和管理参考；二是将输出指令直接作用于可控自动化水资源调配和控制设备(如给、排水闸门等)，通过有线/无线/远程控制技术对系统所涉区域内的重点给、排水设备及重点控制工程进行远距离的调节控制。
综合分析与决策支持子系统对实时监测获得的数据信息进行综合分析处理。其主要功能就是运用模型库中的相应模型对监测数据资料进行智能化的综合分析，参照知识库中的专家知识和有关法律、法规、规程规范，形成水资源(包括水量、水质、水情和水环境等)动态状况的分析成果；并根据分析成果，产生辅助决策报告或直接控制指令。系统还应专门设计有多库协同器，进行各库之间的协调。多库协同器提供系统各库的协同规划、综合调度、人机交互、资源共享、冲突仲裁和通信联络等处理功能。
综合分析与决策支持子系统是本系统的技术核心，它将以国内外近年在水源、水环境和农田水利等方面的科研成果为基础，结合现代高新技术进行综合开发，形成技术先进、功能完善、实用性强、又便于扩展和更新的具有决策支持能力的智能化综合分析系统。
数据库是整个系统运转的基础，准确高效地收集和及时处理大量复杂的监测数据资料是整个系统设计和开发的重点。数据库及综合信息管理子系统是面向数据信息存储和信息查询的计算机软件系统。本系统的数据库内容包括：①水利工程档案库，②监测仪器特征库，③原始监测数据库，④整编监测数据库，⑤监测网站资料库，⑥人工巡视检查资料库，⑦数据自动采集参数库，⑧模型输入输出数据库，⑨成果数据库，⑩实时控制日志数据库等。图形库和图像库是数据库的延展和补充。
模型库及其管理子系统提供相应分析处理使用的处理模型和计算方法的例程库。包括各种时态和空间模型、在线数据可靠性分析算法等。包括水情预报模型、水量评价模型、水量预测模型、水质评价模型、水质预测模型、水污染模型、需水模型、生态环境分析模型、洪水演进及仿真模型、决策支持模型等等。
知识库及其管理子系统是用于知识信息的存储及其使用管理的计算机软件系统。本系统的知识库内容包括：①各监控项目的监控指标，②日常巡视检查的评判标准，③监测数据误差限值，④专业规律指标，⑤专家知识经验，⑥水利法律、法规，行业规程、规范的有关条款等。
三、水资源实时监控管理系统的实施
关键词锅炉房/计算机控制/供暖
AbstractDiscussestherequirementsformonitoringandmanagementofthescopesfromboilerhousesforheating,steam-waterandwater-waterheatexchangers,smallscaleheatingnetworkstolargescaledistrictheating,therelatedhardwareconfigurationandtheapproachestorealisetherequiredfunctions.
Keywordscomputercontrol，heating，boiler
5.1供暖热水锅炉房内监测与控制的主要目的应为：
·提高系统的安全性，保证系统能够正常运行；
·全面监测并记录各运行参数，降低运行人员工作量，提高管理水平；
·对燃烧过程和热水循环过程进行有效的控制调节，提高锅炉效率，节省运行能耗，并减少大气污染。
对于热水锅炉，可将被监测控制对象分为燃烧系统和水系统两部分分别进行讨论。整个计算机监测控制管理系统可按图5-1形式由若干台现场控制机（DCU）和一台中央管理机构成。各DCU分别对燃烧系统、水系统进行监测控制，中央管理机则显示并记录这两个系统的在线状态参数，根据供热状态况确定锅炉、循环泵的开启台数，设定供水温度及循环流量，协调各台DCU完成各监测控制管理功能。
5．1．1燃烧系统监测与控制
图5-1锅炉房计算机的监控系统
对于链条式热水锅炉，燃烧过程的控制主要是根据对产热量的要求控制链条速度及进煤挡板高度，根据炉膛内燃烧状况及排烟的含氧量及炉膛内的负压度控制鼓风机、引风机的风量，从而既根据供暖的要求产生热量，又获得较高的燃烧效率。为此需要监测的参数有：
·排烟温度：一般使用铜电阻或热电偶来测量；再配之以相应的温度变送器，即可产生4～20mA或0～10mA的电流信号，通过DCU的模拟量输入通道AI即接入计算机。
·排烟含氧量：目前较多采用氧化锆传感器，可以对0.1%～21%范围内的高温气体的含氧量实现较精确的测量，其输出通过变送器后亦可转换为4～20mA或0～10mA电流信号。
·空气预热器出口热风温度：同上述测温方法。
·炉膛、对流受热面进出口、省煤器出口、空气预热器出口、除尘器出口烟气压力：测点可根据具体要求增减，一般采用膜盒式或波纹管式微压差传感器，再通过相应的变送器变为4～20mA或0～10mA电流信号，接入DCU的AI通道。
·一次风、二次风风压，空气预热器前后压差：测量方法同上。
·挡煤板高度测量：通过专门的机械装置将其转换为电阻信号，再变成标准电流信号，送入DCU的AI通道。
·供水温度及产热量：由水系统的DCU测出后通过通讯系统送来。
燃烧系统需要控制调节的装置为：
·炉排速度：由可控硅调压，改变直流电机转速
·挡煤板高度：控制电机正反转，通过机械装置带动挡板运动
·鼓风机风量：调鼓风机各风室风阀或通过变频器调风机转速
·引风机风量：调引风机风阀或通过变频器高风机转速
为了监测上述调节装置是否正常动作，还应配置适当的手段测试上述调节装置的实际状态。炉排速度和挡煤板高度可通过适当的机械机构结合霍尔元件等位置探测传感器来实现，风机风量的调节则可以通过风阀的阀位反馈信号或变频器的频率输出信号得到。
燃烧过程的控制调节主要包括事故下的保护，启停过程控制，正常的燃烧过程调节三部分。
·事故保护：这主要是由于某种原因造成循环水停止或循环量过小，以及锅炉内水温太高，出现汽化。此时最重要的是恢复水的循环，同时制止炉膛内的燃烧。这就需要停止给煤，停止炉排运行。停止鼓风机，引风机。DCU接收水温超高的信号后，就应立即进入事故处理程序，按照上述顺序停止锅炉运行，并响铃报警，通知运行管理人员，必要时还可通过手动补入冷水排除热水，进行锅炉降温。
启停控制：启动点火一般都是人工手动进行，但对于间歇运行的锅炉，封火暂停机和再次启动的过程则可以由DCU控制自动进行。封火过程为逐渐停止炉排运动，停掉鼓风机，然后停止引风机。重新启动的过程则是开启引风机，慢慢开大鼓风机，随炉温升高慢慢加大炉排进行速度。
正常运行调节：正常运行时的调节主要是使锅炉出口水温度维持在要求的设定值，同时达到高燃烧效率，低排烟温度，并使炉膛内保持负压。这时作为参照的测量参数有炉膛内的温度分布、压力分布、排烟含水量氧量等。锅炉的给煤量可以通过炉排速度和挡煤板高度（即煤层厚度）确定，鼓风机则可以根据空气预热器进出口空气的压差判断其相对的变化，此时可以调整控制量有炉排速度、煤层厚度（调整挡煤矿板高度）、鼓风机转速、各风室风阀、引风机转速或风阀。上述各调节手段与各可参照的测量参数都不是单一的对应关系，因此很难用如PID算法之类的简单控制调节算法。目前，控制调节效果较好的大都采用"模糊控制"方法或"规则控制"法，都是根据大量的人工调节运行经验而总结出的调节运行方法。
当燃烧充分时，锅炉的出力主要取决于燃煤量，因此锅炉出口水温的控制主要靠炉排速度及煤层厚度来调节，煤层厚度与煤种有很大关系，炉膛内燃烧状况可以通过炉膛内温度分布及煤层风阻来确定。燃烧充分时炉膛内中部温度最高，炉排尾部距挡渣器前煤已燃尽，温度降低。鼓风机则应根据进煤量的增减而增减送风量，同时通过观测排烟的含氧量最终确定风量是否适宜。引风机则可根据炉膛内负压状态决定运行状态，维持炉内微负压，从而既保证煤的充分燃烧，又不会使烟气和火焰外溢。根据如上分析，可采用如下调节规则：
每h一次，根据炉膛内温度分布调整煤层厚度及炉排速度，最高温度点后移，则将炉排速度降低5%，同时将挡煤板提高5%，当最高温度点前移时，则将炉排速度提高5%，同时将挡煤板降低5%。
每2h一次：若出水温度高于设定值2℃以上，则将炉排速度降低5%，若出水温度低于设定值2℃以上，则将炉排速度加大5%，加大和减小炉排速度的同时，还要相应地将鼓风机转速开大或减小。当采用风阀调整鼓风量时，则调整风阀，观察空气预热器前后压差使此压差增大或减少10%。
每15min一次：若排烟含氧量高于高定值，则适当减少鼓风同风量（降低转速或关小风阀），若低于高定值，则增加鼓风机风量。
每15min一次：若炉膛负压值偏小（或变为正压），加大引风机转速或开大风阀，若负压值偏大，则降低引风机风量。
以上调节规则中，所谓"合理的炉膛温度分布"取决于锅炉形式及测温传感器安装位置，需通过具体运行实测分析后，给出"合理"，"最高温度前移"，"最高温度后移"的判据，然后将其再写入DCU控制逻辑中。同样，排烟含氧量的设定值，含氧量出现偏差时对鼓风机风量的修正等参数也需要在锅炉试运行后，根据实际情况摸索，逐步确定。当然这几个修正量参数也可以在运行过程中通过所谓"自学习"的方法得到，在这里不做过多的讨论。
5．1．2锅炉房水系统的监测控制
锅炉房水系统的计算机监测控制系统的主要任务是保证系统的安全性；对运行参数进行计量和统计；根据要求调整运行工况。
·安全性保证：保证主循环泵的正常运行和补水泵的及时补水，使锅炉中循环水不会中断，也不会由于欠压缺水而放空。这是锅炉房安全运行的最主要的保证。
·计量和统计：测定供回水温度和循环水量，以得到实际的供热量；测定补水流量，以得到累计补水量。供热量及补水量是考查锅炉房运行效果的主要参数。
·运行工况调整：根据要求改变循环水泵运行台数或改变循环水泵转速，调整循环流量，以适应供暖负荷的变化，节省运行电费。
图5-2为由2台热水锅炉、4台循环水泵构成的锅炉房水系统示意图。图中还给出建议的测量元件和控制元件。
2台锅炉的热水出口均安装测温点，从而可了解锅炉出力状况。为了了解每台锅炉的流量，最好在每台锅炉入口或出口安装流量计，一般可采用涡街式流量计。涡街式流量计投资较高，可以按照图5-2那样在锅炉入口调节阀后面安装压力传感器，根据测出的压力p3，p4与锅炉出口压力p1之压差，也可以间接得到2台锅炉间的流量比例。2台锅炉入口分别安装电动调节阀来调整流量，可以使在2台锅炉都运行时，流量分配基本一致，而当低负荷工况下1台锅炉停止或封火，循环水泵运行台数也减少时，自动调节流量分配，使运行的锅炉通过总流量的90%以上，封火的锅炉仅通过总流量的5%～10%，仅维持其不至于过热。
图5-2锅炉房水系统原理及其测控点
温度传感器t3，t4，t5和流量传感器F1一起构成对热量的计量。用户侧供暖热量为，GF1cp(t3-t4)，其中GF1为用流量F1测出的流量。锅炉提供的热量则为GF1cp(t3-t5)，二者之差是用于加热补水所需要的热量。长期记录此热量并经常对其作统计分析，与煤耗量比较，既可检查锅炉效率的变化，及时发现锅炉可能出现的问题，与外温变化情况相比较，则又可以了解管网系统的变化及供热系统的变化，从而为科学地管理供暖系统的运行提供依据。
泵1～4为主循环泵。压力传感器p1，p2则观测网路的供回水压力。安装4台泵时的一般视负荷变化情况同时运行2台或3台水泵，留1台或2台备用。用DCU控制和管理这些循环水泵时，如前几讲所述，不仅要能够控制各台泵的启停，同时还应通过测量主接触器的辅助触点状态测出每台泵的开停状态。这样，当发现某台泵由于故障而突然停止运行时，DCU即可立即启动备用泵，避免出现因循环泵故障而使锅炉中循环水停止流动的事故。流量传感器F1也是观察循环水是否正常的重要手段。当外网由于某种原因关闭，尽管循环水泵运行，但流量可以为零或非常小，此时也应立即报警，通过计算机使锅炉自动停止，同时由运行值班人员立即手动开启锅炉的旁通阀V4，恢复锅炉内的水循环。
泵5，6与压力测量装置p2，流量测量装置F2及旁通阀V3构成补水定压系统，当p2压力降低时，开启一台补水泵向系统中补水，待p2升至设定的压力值时，停止补水。为防止管网系统中压力波动太大，当未设膨胀水箱时，还可设置旁通阀V3来维持压力的稳定。长期使一台补水泵运行，通过调整阀门V3来维持压力p2不变。补水泵5，6也是互为备用，因此DCU要测出每台泵的实际启停状态，当发现运行的泵突然停止或需要启动的泵不能启动时，立即启动另一台泵，防止系统因缺水而放空。流量计F2用来计算累计的补水量，它可以是涡街流量计，也可以采用通常的冷水水表，或有电信号输出的水表。
5．1．3锅炉房的中央管理机
如图5-1所示，可采用一台中央管理计算机与各台DCU连接，协调整个锅炉房及热网的运行调节与管理。中央机主要工作任务为：
·通过图形方式显示燃烧系统、水系统及外网系统的运行参数，记录和显示这些参数的长期变化过程，统计分析耗热量、补水量、外温及供回水温度的变化。
·根据外温变化情况，预测负荷的变化，从而确定供热参数，即循环水量及泵的开启台数、供水温度、锅炉运行台数。将这些决定通知相应的DCU产生相应原操作或修改相应的设定值。负荷的预测可以根据测出的以往24h的平均外温w来确定：
(5-1)
式中为Q0设计负荷，t0为设计状态下的室外温度，Q为预测出的负荷。考虑到建筑物和管网系统的热惯性，采用时间序列的方法来预测实际需要的负荷，可能要更准确些。
式（5-1）中的负荷尽管每h计算一次，但由于是取前24h的平均外温，因此它随时间变化很缓慢。每hQ的变化ΔQ仅为：
（5-2）
其中tw,τ-tw,τ-24为两天间同一时刻温度之差，一般不会超过5℃，因此ΔQ的变化总是小于Q的1%，所以不会引起系统的频繁调节。
根据预测的负荷可以确定锅炉的开启台数Nb：Nb≥Q/q0，其中q0为每台锅炉的最大出力。由此还可确定循环水泵的开启台数。
要求的总循环量G=max（Q/(Δt·cp）Cmin)，其中Gmin为不产生垂直失调时要求的最小系统流量，Δt为设定的供回水温差。由于多台泵并联时，总流量并非与开启台数成正比，因此可预先在计算机中预置一个开启台数成正比，因此可预先在计算机中预置一个开启台数与流量的关系对应表，由此可求出要求的运行台数。
·分析判断系统出现的故障并报警。锅炉及锅炉房可能出现的故障及由计算机进行判断的方法为：
--水冷壁管或对流管爆管事故此时补水量迅速增加，炉膛内温度迅速下降，排烟温度下降，炉膛内温度迅速下降，排烟温度下降，炉膛内压力迅速由负压变为正压。
--水侧升温汽化事故此时锅炉热水出口温度迅速提高，接近达到或超过出口压力对应的饱和温度。
--锅炉内压力超压事故测出水侧压力突然升高，超过允许的工作压力；
--管网漏水严重测了水侧压力降低，补水量增大；
--锅炉内水系统循环不良测出总循环水量GF1减少很多，压差p3-p1或p4-p1加大；
--除污器堵塞测出总循环水量GF1减少，当阀门V1、V2全开时压差p3-p2、p4-p2仍偏小，说明压力传感器p2的测点至循环水泵入口间的除污器的堵塞。
--炉排故障测出的炉排运动速度与设定值有较大差别；
--引风机、鼓风机、水泵故障相应的主接触器跳闸，或所测出的空气压差或水循环流量与风机、水泵的设计状况有较大出入。
利用计算机根据上述规则及实测运行参数不断进行分析判断，即可及时发现上述事故或故障，并立即采取报警和停炉等相应的措施，从而防止事故的进一步扩大或故障转化为事故，提高运行管理的安全性。
5．2蒸汽-水和水-水换热站的监测与控制
对于利用大型集中锅炉房或热电厂作为热源，通过换热站向小区供热的系统来说，换热站的作用就同上一节的供暖锅炉房一样，只是用热交换器代替了热水锅炉。
图5-3为蒸汽-水换热站的流程及相应的测控制元件。水侧与图5-2一样，控制泵5、6及阀V2根据p2的压力值补水和定压；启停泵1～4来调整循环水量；由t2，t3及流量测量装置F1来确定实际的供热量。与锅炉房不同的是增加了换热器、凝水泵的控制以及蒸汽的计量。
图5-3蒸汽-水换热站的测量与控制
蒸汽计量可以通过测量蒸汽温度t1、压力p3和流量F3实现，F3可以选取用涡街流量计测量，它测出的为体积流量，通过t1和p3由水蒸气性质表可查出相应状态下水蒸气的比体积ρ，从而由体积流量换算出质量流量。为了能由t和p查出比体积，要求水蒸气为过热蒸汽。为此将减压调节阀移至测量元件的前面，如图5-3中所示，这样即使输送来的蒸汽为饱和蒸汽，经调节阀等焓减压后，也可成为过热蒸汽。
实际上还可以通过测量凝水量来确定蒸汽流量。如果凝水箱中两个液位传感器L1、L2灵敏度较高，则可在L2输出无水信号后，停止凝水排水泵，当L2再次输出有水信号时，计算机开始计时，直到L1发出有水信号时，计时停止，同时启动凝水泵开始排水。从L2输出有水信号至L1开始输出有水信号间的流量可以用重量法准确标定出，从而即可通过DCU对这两个水位计的输出信号得到一段时间内的蒸汽平均质量流量，代替流量计F3，并获得更精确的测量。当然此处要求液位传感器L1、L2具有较高灵敏度。一般如浮球式等机械式液位传感器误差较大，而应采取如电容式等非直接接触的电子类液位传感器。
加热量由蒸汽侧调节阀V1控制。此时V1实际上是控制进入换热器的蒸汽压力，从而决定了冷凝温度，也就确定了传热量。为改善换热器的调节特性，可以根据要求的加热量或出口水温确定进入加热器的蒸汽压力的设定值。调整阀门V1使出口蒸汽压力p3达到这一设定值。与直接根据出口水温调整阀门的方式相比，这种串级调节的方式可获得更好的调节效果。
供水温度t3的设定值，循环泵的开启台数或要求的循环水量的确定，可以同上一节一样，根据前24h的外温平均值查算供热曲线得到要求的供热量，并算出要求的循环水量。供水温度的设定值t3,set可由调整后测出的循环水量G、要求的热量Q及实测回水温度t2确定：
t3,set=t2+Q/（cp·G）
随着供水温度t3的改变，t2也会缓慢变化，从而使要求的供水温度同时相应地改变，以保证供出的热量与要求的热量设定值一致。
对于一次网为热水的水-水换热站，原则上可以按照完全相同的方式进行，如图5-4。取消二次供水侧的流量计F1，仅测量高温热水侧的流量F3，再通过即可和到二次侧的循环水量，一般高温水温差大，流量小，因此将流量计装在高温侧可降低成本。测量高温水侧供回水压力p3、p4可了解高温侧水网的压力分布状况，以指导高温侧水网的调节。
图5-4水-水换热站的测量与控制
调整电动阀门V1改变高温水进入换热器的流量，即可改变换热量。可以按照前述方法确定二次侧供水温设定值，由V1按此设定值进行调节。在实际工程中，高温水网侧的主要问题是水力失调，由于各支路通过干管彼此相连，一个热力站的调整往往会导致邻近热力站流量的变化。另外，高温水侧管网总的循环水量也很难与各换热站所要求的流量变化相匹配，于是往往造成外温降低时各换热站都将高温侧水阀V1开大，试图增大流量，结果距热源近的换热站流量得到满足，而距热源远的换热站流量反而减少，造成系统严重的区域失调。解决这种问题的方法就是采用全网的集中控制，由管理整个高温水网的中央控制管理计算机统一指定各热力站调节阀V1的阀位或流量，各换热站的DCU则仅是接收通过通讯网送来的关于调整阀门V1的命令，并按此命令进行相应的调整。高温水侧面管网的集中控制调节。将在一下节中详细介绍。
5．3小区热网的监测与调节
小区热网指供暖锅炉房或换热站至各供暖建筑间的管网的监测调节。小区热网的主要问题也是冷热不均，有些建筑或建筑某部分流量偏大，室内过热，而另一些建筑或建筑的另一部分却由于流量不足而偏冷。这样，计算机系统的中心任务就是掌握小区各建筑物的实际供暖状况，并帮助维护人员解决冷热不均问题。
测量各户室温是对供暖效果最直接的观测，但实际系统中尤其是对住宅来说，很难在各房间安装温度传感器。比较现实的方法就是测量回水温度，根据各支路回水温度的差别，就可以估计出各支路所负责建筑平均室温的差别。如果各支路回水温度调整到相同值，就意味着各支路所带散热器的平均温度彼此相同，因此可以认为室温也基本相同。一般住宅的回水温度测点可选在建筑热入口中的回水管上。对于大型建筑，可选在设备夹层中几个主要支路的回水干管上。
要解决冷热不均问题就需要对系统的流量分配进行调整，在各支路上都安装由计算机进行自动调节的电动调节阀成本会很高，同时一旦各支路流量调节均匀，在无局部的特殊变化时，系统应保持冷热均匀的状态，不需要经常调整。因此可以在各支路上安装手动调节阀，通过计算机监测和指导与人工手动调节相配合的方法实现小区供暖系统的调节和管理。为便于人工手动调节，希望各支路的调节阀有较准确的开度指示。目前国内推广建研院空调所等几个单位研究开发流量调配阀，有准确的阀位指示，阀位可锁定，并提供较准确的阀位-阻力特性曲线，采用这种阀门将更易于计算机指导下的人工调节。
根据上述讨论，计算机系统要测出各支路的回水温度，并将其统一送到供暖小区的中央管理计算机中进行显示、记录和分析。测出这些回水温度的方法有如下两种方式：
集中十余个回水温度测点设置1台DCU。此DCU仅需要温度测量输入通道。再通过专门铺设的局部网或通过调制解调器经过电话线与小区的中央管理联接。当这十几个温度相互距离较远时，温度传感器至DCU之间的电缆的铺设有时就有较大困难，温度信号的长线传输亦会有一些干扰等影响。这种方式仅在建筑物较集中、每一组联至一台DCU的测温点相距不太远时适用。
采用内部装有单片机的智能式温度传感器，可以连接通讯网通讯或通过调制解调器搭用电话线连至中央管理计算机。这样，可以在距测点最近的楼道墙壁上挂上一台带有调制解调器的温度变送器，通过一根电缆接至回水管上的温度传感器，再通过一根电缆搭接邻近电话线。目前这类设备每套价格可在1000～1500元人民币之间。如果每1000～3000m2建筑安装一个回水温度测点，则平均每m2供暖建筑投资在0.50～1元间。
小区的中央管理计算机采集到各点的回水温度后，可在屏幕上通过图形方式显示，使运行管理人员对当时的供热状况一目了然。还可根据各支路间回水温度的差别计算各支路阀门需要的调整量。对于一般的带有阀位指示的调节阀，这种分析只能采用某种基于经验的规则判断法，下面为其一例：
找出温度最高的10%支路的平均温度max，温度最低的10%支路和的平均温度min，全网平均回水温度。
若max-min<3℃，不需要再做调节。
若max->2℃，将温度最高的10%支路阀门都关小，与相比温度每高1℃关小3%5～%；
若max-<-2℃，将温度最低的10%支路阀门都开大，与相比温度每高1℃开大3%～5%；
根据上面的分析结果，计算机显示并打印出需要调节的支路及其调节量。运行管理人员根据计算机的输出结果到现场进行手动调节。在供暖初期每3天左右进行一次这种调节。一般经过6～8次即可使一个小区基本实现均匀供热。
采用流量调配阀时可以使调节效率更高，效果更好。此时需要将现场各流量调配阀的实际开度、流量调配阀的开度-阻力特性性能曲线及小区管网的连接关系图输入中央管理计算机，有专门的算法可以根据调整阀门后回水温度的变化情况识别出管网的阻力特性及热用户的热力特性，从而可较准确地给出各流量调本阀需要调整的开度[4]，每次调整后，调整人员需将实际上各调节阀的调整程度输入计算机。计算机进而计算了下一次需要的调整量，像这样一次高速可间隔2～5d。模拟分析与实验结果表明，一般只要进行3～4次调节，即可使各支路的回水温度调整到相互间差值都在3℃以内，实现较好的均匀供热[8]。
目前，许多供热公司和有关管理部门开始提出装设热量计，以按照实际供热量收供暖费，各种采用单片计算机的热量计相应出台。这种热量计多是由一台转子式流量计和两台温度传感器配一台单片计算机构成。转子式流量计每流过一个单元流量即发出一个脉冲，由单片机测出此脉冲，得到流量，再乘以当时测出的供回水温差，即可行到相应的热量，由单片要对此热量值进行累计和其它统计分析就成为热量计。目前的单片机稍加扩充就可以具有通讯功能，通过调制解调器将它与电话线连接，就能实现热量计与小区供暖的中央管理机通讯。这样，不但各用户的用热量能够及时在中央管理机中反映，各用户的回水温度状况还能随时送到中央管理计算机中，从而可以对网的不平衡发问进行分析，给出热网的调节方案。这样，将热量计、通讯网与小区中央管理计算机三者结合，就可以全面实施小区热网的热量计量、统计与管理、运行调节分析三部分功能，较好地解决小区热网的运行、管理与调节。
5．4热电联产的集中供热网的计算机监控管理
热电联产的集中供热网可以分成两部分：热源至各热力站间的一次网，热力站至各用户建筑的二次网。后者的控制调节已在前几节讨论，本节讨论热源至各热力站间的一次网的监控管理。
一次网有蒸汽网和热水网两种形式，对于蒸汽网，各热力站为前面讨论过的蒸汽-热水换热站，一次网的管理主要是各热力站蒸汽用量的准确计量，这在前面也已讨论。下面主要研究热水网的监测控制调节。
若忽略热网本身的惯性，则系统各时刻和热力站换热量之和总是等于热源供出的总热量，此外各热力站一次网循环水量之和又总是等于热源循环泵的流量，不论是冷凝式、抽汽式还是背压式热电厂，其输出到热网的热量都不是完全由各热力站的调节决定，而是由热电厂本身的调节来决定，取决于进入蒸汽-水换热器的蒸汽量。由于热电厂控制调节输出热量时很难准确了解各热力站对热量的需求，同时还要兼顾发电的要求，不能完全根据各热力站需要的热量调整，于是热源供出的热量就很难与各热力站实际需求的热量之和一致，这样，就导致控制调节上的一些矛盾。
为简单起见，假设热电厂向蒸汽-水加热器送入固定的蒸汽量Q0，如图5-5，若此热量大于各热力站需要的热量，则各热力站二次侧调节纷纷关小。以减小流量。由此使总流量相应减少，导致供回水温差加大。如果电厂维持蒸汽量Q0不变则各热力站调节阀的关小并不能使总热量减少，而只是根据网的特性及各热力站调节特性的不同，有的热力产流量减少的多，使得供热量有所减少；有的热力站流量减少的幅度小，则供热量反而电动阀加。同样，如果Q0小于各热力站需要的总热量时，各热力站的调节阀纷纷开大，使流量增加，由此导致供回水温差减小。热力站1，2可能由于热量增大的幅度大于水温降低的幅度，供热量的需求得以满足，但由于流量增大，泵的压力降低，干管压降又减小，导致3，4的资用压头大幅度下降，阀门开大后，流量也增加不多，甚至还要下降，这样，供热量反而减少。由此可见在这种情况下各热力站对一次侧阀门的调节实际是对各热力站之间的热量分配比例的调节，而不是对热量的调节，如果各热力站都是这样独立地根据自己小区的供热需求进行调节，而热电厂又不做相应的配合，则整个热网不可能调整控制好。实际上热电厂也会进行一些相应的调节，例如发现t供升高时会减少蒸汽量，t供降低时会增加蒸汽量，但Q0总是不可能时刻与各热力站总的需求量一致，上述矛盾是永远存在的。
图5-5热电厂与各热力站之间的平衡
因此，就不宜对各个热力站按照第5.1、5.2节中的讨论的，根据外温独立调节。既然各热力站一次侧阀门的调节只解决热量的分配比例，那么对它们的调节亦应该根据对热量的分配比例来调节。一种方式是如果认为供热量应与供热面积成正比，则测出每个热力站的瞬时供热量，根据各热力站的供热面积，计算每个热力站的单位面积q。对q偏大的热力站关小调节阀，对q偏小的则开大调节阀，这样不断修正，直至各热力站的q相同为止。再一种方式则是认为各散热器内的平均温度相同，房间的供热效果就相同。由于散热器的平均温度等于二次侧的供回水平均温度，因此可以各热力站二次侧供回水平均温度调整成一致目标，统一确定热力站二次侧供回水平均温度的设定值，根据此设定值与实测供回水平均温度确定开大或关小一次侧调节阀。按照这一思路，对各热力站的调节以达到热量的平均分配为目的，以实现均匀供热。热电厂再根据外温变化，统一对总的供热量进行调整，以保证供热效果并且不浪费热量。由于整个热网所供应的建筑物效果并不浪费热量。由于整个热网所供应的建筑物均处在同一外温下，因此，一旦系统调整均匀，对各热和站调节阀的调整很少，热源的总的供热以数随外温改变，各热力站的调节阀则不需要随外温而变化，只当小区二次系统发生一些变化时才需要进行相应的调节。
要实现这种调节方式，就必须对全网各热力站的调节阀实行集中统一的控制调节。可以在每个热力站设一台DCU现场控制机，测量一、二次侧的水温、压力、流量及二次侧循环泵状态，并可控制一次侧电动调节阀。通过通讯网将各热力站连至中央管理计算机。由于热力站分布范围很大，通讯距离较过远，这时的通讯可通过调制解调器搭用电话线，也可以随着供热干管同时埋设通讯电缆，使用双绞线按照电流环方式通讯。中央管理机不断采集各热力站发送来的实测温度、压力、流量，定期计算热力站发送来的实测温度、压力、流量，定期计算热力站发送来的实测温度的设定值与和各热力站实测值的比较，直接命令各热力站DCU开大/关小电动调节阀。各热力站二次侧回水温度的变化是一惯性很大且缓慢的过程，因此应采有0.5～1h以上的时间步长进行调节，以防止振荡。
除对热网工况进行高速外，计算机控制系统还应为保证系统的安全运行做出贡献。当热力站采用直连的方式，不使用热交换器时，最常见的事故就是管道内超压导致散热器胀裂，DCU可直接监视用户的供回水管压力，发现超压立即关闭供水阀，起到保护作用。无论直连还是间连网，另一类严重的事故就是一次网漏水。严重的管道漏水如不能及时发现并切断和修复，将严重影响供热系统和热电厂的运行。根据各热力站DCU监测的一次网供回水压力分布，还可以从其中的突然变化判断漏水事故及其位置，这对提高热网的安全运行有十分重要的意义，这类系统压力分析与事故判断的工作应属于中央管理机的工作内容。
5．5参考文献
1温丽，锅炉供暖运行技术与管理，北京：清华大学出版社，1995。
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5江亿，城市集中供热网的计算机控制和管理，区域供热，1995（5）。
6YiJiang,Faultdetectionanddiagnosisindistrictheatingsystem.Pan-pacificsymposiumonbuildingandurbanenvironmentalconditioninginAsia.Nagoya,Japan,1995,..
关键词：楼宇监控系统楼宇设备自控系统设计方案
序言
楼宇设备自控系统是建筑艺术与电子自动化技术结合的产物，它是通信技术和计算机网络通信技术完美普及应用于智能化大厦的一项全新技术。
计算机网络是计算机技术与通信技术相结合也是近年来发展最为迅速、应用最为广泛并且最具有影响力的技术之一。时代的步伐已昂然跨入辉煌的二十一世纪，楼宇设备自控系统这项技术正成为社会信息的奠基石，并已飞速的速度发展着，它已经渗入到社会信息网络的方方面面，为人们的工作和日常生活带来了极大的方便。
楼宇设备自控系统应用了现代化的控制部件与设备，查询了人们实时无法检查的环境，将所有楼宇建筑物中的重要场景传输到一个或多个监控系统监控室获得显示，从而在无人值守的各类情况下，及时观察、了解灾情、监控盗情、记录窃情与相关的暴力犯罪行为。
系统设计方案
全套视频安防监控报警系统是由各个功能不同的专门电路组成的——摄像部分（按需要配置报警探测器、拾音器等部件）、传输部分、显示器及记录仪等等。在每个部分中均有相关的部件和设备组成，以完成相关的不同的组合功能，下面我们于以详细介绍：
一、摄像部分——摄像机是视频安防监控报警系统的最前沿部件，是整个系统的《眼睛》。众多摄像机它分别布置安装在被监控场所特定的某一位置，使其视场角能覆盖整个《视频安防监控系统》的每一个部位。有时，因为被监控的场所的面积很大，为了节省整个《视频安防监控系统》的资金投入，简化传输系统、控制系统与显示系统，选用了可遥控可变焦距（变倍）镜头的摄像机，同时将摄像机安装在电动云台上，通过控制器的控制，能方便的让云台带动摄像机进行水平方向和垂直方向的旋转，从而使摄像机能达到取景覆盖的角度大、取景覆盖的面积也大，大大提高了摄像机的利用率。
因为摄像机是《视频安防监控系统》的《眼睛》，它能将监控的内容变成图像信号，传输至控制中心的显示器上供人们观察。
布防点的设计类别：
1、若在一幢大楼的大厅内中央安装一吸顶式一体化摄像机——它是将摄像机、镜头、云台、解码器等部件均安装在半球型的防护罩内，其外形美观大方，很得体。在安装后能作水平360o、垂直90o运行旋转。如若应用了六倍三可变镜头的摄像机能将的图像放大和缩小，现场大厅内人员的活动情况可清晰观察——一目了然。
2、另若在这幢大楼的电梯内安装了针孔型摄像机，则它的隐蔽性
相当好，并能与楼层显示器实施方便的连接，可正确清楚地观察与记录在电梯运行时进出人员的实际情况。
3、在大楼的常规通道内，可安装照度低的吸顶式一体化摄像机，这样在比较暗的灯光情况下也能看清楼内通道内人员的面容和相关活动情况，由于它具备隐蔽的特点，不影响大楼美观大方得体的布局。
4、在大楼的周围和小区的绿化地带内，可根据实际情况安装若干个室外动态取景点，应用的部件全部是室外的全方位的——摄像机、三可变镜头、云台、解码器和防护罩等等。这样，进出大楼的相关人员都可观察与记录下来。提请读者必须注意的是，特别是停车场，更是一个重点防范的区域。
经过如此布局，从大楼的周围区域到大楼内部的各个角落均在完美的布控之中，各类活动均可观察到（如有需要，也可调用录像机保存的录像资料用以查询）。
二、控制部分——控制部分是《全套视频安防监控报警系统》的功能指挥中心，是整个系统的《大脑》和《心脏》。控制部分主要有总控制台和相关控制部件组成。《总控制台》的主要功能有——
1、视频信号的放大与分配
2、图像信号的切换和分配
3、图像信号的校正与补偿
4、图像信号的的记录等
5、对摄像机、电动变焦镜头、云台进行遥控（对监控景点实施全面、详细的监视与跟踪监视）
6、对《全套视频安防监控报警系统》的防区实施布防、撤防
7、当监控防区有非法入侵情况时，报警信号传输至《总控制台》，同时显示器显示报警防区、联动警号、录像机、前端灯光和闪灯等设备。
三、传输部分——传输部分是《全套视频安防监控报警系统》图像信号、声音信号、控制信号等多种信号的传输路径。当前《视频安防监控报警系统》有不少项目采用了视频基带传输方式。如若摄像机与《总控制台》的距离较远，即可采用光纤传输或射频传输的方式。常规的《楼宇设备自控系统》由于区域不是很大，所以采用了视频基带传输方式的较多——应用了75欧姆的视频同轴电缆。应用这种视频基带传输方式的突出重点要求是：图像信号在通过75欧姆的视频同轴电缆的传输系统后，在显示器上再现后，色度信号与亮度信号无明显失真，同时也无明显的噪声，保证从摄像机输出取景的图像信号的清晰度和灰度等级没有明显下降。
四、显示器及传输信号记录部分——这个部分常规有多台显示器、长延时录像机等多种设备组成。在《全套视频安防监控报警系统》中，一般不采用一台视频监控显示器对应一台取景摄像机的显示方式进行显示，而是通过画面分割器将多路摄像机送来的图像信号进行合成同时显示在一台大屏幕视频监控显示器上，将屏幕分成几个面积相等的小画面：如四画面、九画面、十六画面等等。每个小画面显示一路摄像机送来的图像信号，再通过长延时录像机将若干路图像记录下来，以备在需要时事后查询。
应用安全防范技术从事安全防范必须对犯罪分子有一种威慑作用，使其不敢轻易作案；如果一旦出现了入侵、盗窃等犯罪活动，《视频安防监控报警系统》即能及时发现、及时报警，《视频安防监控报警系统》能自动记录下犯罪现场以及犯罪分子的犯罪过程，以便及时破案，从而节省了大量的人力和物力。我们根据优质住宅小区的要求，本着高水准、高质量的应用标准，在设计上充分体现……
智能化大楼的网络设计要求
智能化住宅小区的开发、设计与建设，必须充分应用现代电子信息技术，计算机技术与高科技通信技术，实现对大楼内的设备、通信、办公、自动控制等多方面地有机自动结合。智能化建筑网络工程设计应运用多学科、多技术进行综合集成，为住宅小区及大楼提供安全、高效、舒适、方便地生活和办公环境，所以应重点对大楼（或住宅小区）的设备自动化系统——BAS（BuildingAutomationSystem）、通信自动化系统——CAS（CommunicateAutomationSystem）、办公室自动化系统——OAS（OfficeAutomationsystem），运用现代通信新技术和综合布线系统全面实现智能化管理。
一、智能化住宅大楼的管理系统——必须以全面、综合、超前、优化的原则，完整地一次性完成总方案设计。整个系统的综合布线和诸多自动化通信网络工程系统线缆布局，应同步地与土建工程同步进行实施预埋。
二、智能化管理模块系统设计——应全面考虑应用系统和自控设备的模块化、稳定性、安全性。尤其要注意系统和自控设备的功能超前、创新实用、高效优化的组合。在建立完善网络结构化全面综合布线的前提下，整个智能化管理系统的主设备、关键部件及终端控制设施，可根据住户的实际经济能力，按分期分批逐步实施原则进入安装、调试运行。
三、应用现代通信工程技术和计算机网络系统高度完美地实现自动化管理，对住宅大楼内的设备——空调、暖通、照明、供配电、消防、视频监控、给排水设施、车场、门禁、应急发电机、UPS电源、计算机中心设备等系统设施有效的自控同时，并同时生成提供相关设备运行、维修计划、故障处理的参数资料，及物业管理和有关费用结算。
后语
网络监控系统的飞速发展已取得了瞩目的成就，最让人关注的就是网络通信技术，如数据网的发展、局域网的广泛应用，数字网ISDN的推广及ATM技术和宽带ISDN的实用化发展等等。通信网络技术是一个技术复杂、规模庞大的系统，监控系统的可靠性和效率对网络通信提出了高质量的要求，网络管理便是为适应这一需要而发展起来的一门技术。
网络监控系统技术初期的通信网络管理，指的是监视和控制两个方面，近年来，由于计算机网络技术的发展，通信网络管理内容扩大到通信网络的日常维护和正常运行各个方面。通信网络管理技术的发展和网络管理工作的加强，正是为了适应安防视频监控系统技术的飞速发展。
随着网络监控系统技术的发展，无论是主控制室的操作管理平台还是副控制室的分控制器都希望通过监控显示器观察到视频监控系统网络的轮廓、设备部件及系统的运行工作情况，这就需要有一套具有监测和控制功能的软件系统，对安防视频监控系统网络实施监测、控制和管理。网络管理的主要任务是收集网络中各类设备、部件（摄像机、解码器、云台、传感检测器、报警器等）的工作参数、工作状态信息，提供给主、副控制室的网络操作员，并接受网络操作员或微机管理程序对各类控制部件实施管理和处理。保证网络监控系统的网络设备、部件按管理系统软件的要求进行正常的工作。
铁路工地拌和站作为铁路工程建设的基础和关键环节，对整个工程建设最终的质量控制和安全保证起到非常重要的作用，如果无法保证混凝土拌和的质量，铁路隧道、桥梁等基础工程的建设质量安全也就无从谈起⑴。随着铁路工程建设的发展，铁路工程建设质量保证和安全性能越来越得到重视，无线传输技术、数据挖掘、数据分析和处理等信息化技术与铁路工程建设有机融合是势在必行。铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统依据铁路工程建设信息化的总体规划和标准化管理办法的规定，铁科院电子所针对工地拌和站现场实际遇到的生产控制和质量监督等相关问题进行系统研发，并组织搭建铁路工地拌和站信息化管理平台，全国铁路工地拌和站生产数据实时上传至该平台，实现数据信息统一管理、生产情况实时把控、质量监督全面推广，对数据进行整合、挖掘、分析处理，实现安全预警、统计查询和图表输出等功能，在确保原始生产数据的严肃性和安全性的同时，为铁路总公司和各级参建单位提供可视化的数据统计分析结果，为铁路工程质量控制和安全保证提供数据支持和技术基础。
2系统架构与功能
2.1系统架构
铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统包括拌和站生产数据采集模块与数据分析处理平台两个部分。前端数据采集完成拌和机生产数据的采集，可在有线或无线网络环境下完成采集数据的实时上传，保证数据的实时性和准确性。数据分析处理平台采用先进的软件架构、工作流开发和数据库技术，完成对拌和站生产数据整合、挖掘、分析和处理，有良好的系统兼容性，可与铁路工程建设应用平台无缝对接，完成上传数据的分类、查询、管理、统计、报警提醒和图表展示，实现生产管理和质量监督功能，系统软件界面友好、操作简便、有效实用、安全可靠。
2.2系统组成
2.2.1前端数据采集模块
铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统的前端数据釆集模块实现拌和机生产数据的实时采集，并根据拌和站现场情况利用有线或无线网络完成数据上传，将采集到的数据进行数据整合和挖掘，提取关键数据，将实时拌和的盘信息等原材料用量等信息关联起来，形成拌和站生产图表完成数据输出，同时在数据分析处理平台上进行图形化展示。前端数据采集终端软件现可支持多种拌和站设备厂家的数据库，具有很强的兼容性，可运行在Windows操作系统的拌和站生产控制主机上，无需启动，自动完成数据匹配、釆集和上传功能，并与既有的拌和站生产系统不产生软件冲突。
2.2.2数据上传模块
根据现场实际应用情况，大多数拌和站地处偏远，连接有线网络成本过高，因此多釆用无线GPRS网络完成数据的实时上传，为此，我们采用无线透传技术来保证数据的安全性和不可篡改性，利用无线透传设备DTU�研发出拌和站生产数据采集终端软件，通过无线透传技术完成数据传输。由生产数据釆集模块釆集到的数据通过GPRS无线网络上传至后端数据分析处理平台。在数据传输过程中采用数据加密方法，保证原始数据的安全性和严肃性。同时，现场检测数据也将上传至铁路总公司的铁路工程建设信息化平台
2.2.3数据分析与处理平台
铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统通过后端的数据分析处理模块实现对拌和站生产数据的整合、挖掘，从而完成拌和时间和原材料用量的动态监测、生产情况和超标情况的查询统计、拌和站产能分析[3]、原材料误差分析、数据图表展示和安全预警等基本功能。该模块为整个系统的关键组成部分，起到将拌和站生产数据充分利用转换为可视化、信息化的输出结果的重要任务。通过将数据与拌和站生产管理业务需求相结合，还可实现原材料进场管理、成本核算、人员管理、拌和车辆管理等扩展功能，全方位的铁路工地拌和站的业务流程信息化、标准化，发挥信息化技术优势，保证混凝土拌和质量。
2.3系统功能
铁路工程对混凝土质量要求严格，其质量关系到工程建设的各个方面，是工程建设质量保证的基础。因此，对拌和站生产过程的监测尤为重要，是保证施工质量和安全重要手段。铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统的应用满足业务需求，系统利用无线传输和数据釆集、分析处理等信息化手段，为混凝土拌和生产过程的监测提供数据依据和支持。该系统具有如下功能：
2.3.1数据采集
系统前端数据采集模块利用安装在拌和机管理主机上的釆集终端软件，对不同厂家拌和机数据库进行读取，实现对拌和机生产数据的采集。采集终端软件可实现拌和机厂家、数据源、釆集时间间隔、目标主机和拌和站所在线路（包括：线路、标段、工区、站名和拌和机编号）的选择。该终端软件支持开机自动启动、自动保存和断点续传等功能，可兼容30多家拌和机生产厂家的拌和机数据库，软件运行与拌和机生产环节无冲突，应用效果良好。
2.3.2数据上传
前端数据釆集终端软件获得的数据通过无线透传模块DTU上传至后端数据分析处理平台。DTU模块内置无线上网卡，通过无线网络对釆集到的数据进行实时传输，并实现数据的断网续传，整个传输过程通过密钥进行加密，确保数据的严肃性、安全性和实时性。
2.3.3动态监测
实现对拌和时间、拌和材料用量的监测，通过柱状图和折线图更直观、更形象的展示拌和时间和材料用量的走势，当监测麵纖规定阈值时启动短信报警功能，独碰雜差信息，便于统计分析和比较。
2.3.4统计查询分析
统计分析包括产能分析、拌和时间查询、拌和材料查询、材料误差分析功能，分别通过产能分析图、拌和时间走势图、材料用量走势图、材料误差走势图与相关记录结合展示。
2.3.5权限管理
支持对铁路总公司、建设单位、监理单位、施工单位等参建单位的不同职责进行权限的分配；支持功能权限和数据权限的赋权管理，实现不同资源控制的组和式访问控制与授权管理。
2.3.6数据图表展示
依照国家、行业等标准规范，对动态监测的拌和时间、拌和材料用量、产能分析和材料误差分析等进行图表的输出展示，包括柱状图、饼状图和数据曲线图等形式。
2.3.7原材料进场管理
系统可实现原材料进场管理扩展功能，对混凝土拌和所需原材料如水泥、粗骨料、细骨料、粉煤灰、外加剂的产地、生产厂家、重量、规格、级别、进场时间、质量情况、抽检复试情况等进行管理,从混凝土生产源头严抓质量，保证安全。
2.3.8成本核算
系统通过对铁路工地拌和站生产环节的过程控制，结合原材料的进场和使用情况，实现拌和站成本核算功能，作为拌和站信息化管理的扩展功能，具有非常现实的意义[4]。成本核算包括拌和站生产过程基本信息的管理；各种原材料和辅助材料（如动力能源材料）的统计和明细；生产设备、生产用车、设备配件、低值易耗品和设备外修的统计和明细，结合拌和站生产业务相关标准，实现对拌和站生产成本的核算功能。
2.3.9安全预譬
铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统的后端数据处理平台还具有安全预警功能，釆用分级报警模式，针对原材料用量的超标，将线路名称、标段名称、拌和站名称、盘信息和预警日期等内容以手机短信的形式通知相关人员[5]。采集到的拌和站生产数据经过系统的分析统计，对于拌和时间、原材料用量、产能分析和原材料用料误差等内容，会同相关技术人员进行专业技术分析，对于超标值特别大的异常数据，还将进行远程专家会审，通过专家鉴定得出结论，釆取进一步的现场控制和施工安全问题的处理。
2.4系统创新点
(1)釆用先进的软件架构和工作流开发技术
铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统基于SOA服务模式，采用插件组件开发、云计算、大数据分析等先进技术，符合铁路工程建设信息化整体框架要求，能与铁路工程建设数据和应用平台无缝对接和上传数据；采用监控组态开发技术，面向对象的动态图形开发技术，实时和历史数据的记录和趋势图形化展现技术，高性能的I/O设备驱动接口开发技术。各功能模块子系统可灵活组合，满足不同铁路工程建设的各种应用需求。
(2)实现质量监控和生产管理集成一体化
铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统实现针对铁路总公司、建设单位、监理单位等质量监控功能以外，还开发针对施工单位拌和站混凝土生产的管理功能,包括原材料进场管理、生产调度管理、成本核算、施工日志管理、人员管理以及搅拌车的车辆管理等功能，实现拌和站质量监控和生产管理集成一体化。
(3)实现拌和站数据管理手段多样化
铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统的质量监控数据采集釆用拌和机数据库读取和原材料仪表传感器釆集等信息釆集方式’方式灵活、真实可靠[6]。
(4)建立拌和站数据信息处理和交互统一平台
建立拌和站统一信息处理与交互平台，实现数据信息统一管理、生产情况实时把控、质量监督全面推广，并可完成拌和站及试验室的信息共享和数据交互，平台兼容性和可靠性强，可与铁路工程建设数据和应用平台无缝对接和上传数据。
3质量监控系统应用
铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统由铁科院电子所于2010年研发，分为前端监测数据釆集终端模块和后端拌和站生产数据分析处理与预警模块。系统釆用无线透传、数据加密、数据挖掘等信息化技术手段，实现拌和站生产数据的自动釆集和实时上传；釆集数据的整合、挖掘、分析与处理；海量数据的统计查询、报表展示、安全预警等功能，同时可接入铁路工程建设信息平台，通过试点应用得到用户大量反馈信息，经过多次改版升级。本系统已在东北、华北、华东片区大量投入使用。其中，前端用于釆集拌和站生产数据的终端软件采用无线透传技术和数据库技术，可兼容主流品牌的30多种拌和机，并不与拌和机生产过程冲突。
4结束语
我国开展工程监理工作十余年来，监理事业发展迅速，监理队伍急剧扩大，全国已有4000多家监理企业，从业人员130000多人。监理队伍水平参差不齐，监理公司在面临竞争局势下自身的发展也出现重重困难，尤其在当前监理费偏低、市场存在压价竞争的情况下，监理公司应学会在困境中适应市场的变化，合理控制工程监理的成本，这正是我国监理企业在当前监理市场中求生存、求发展的途径之一。下文是论文频道的管理学论文提供的内容参考。 工程监理企业的成本控制 关于合理的工程监理企业的成本控制，实际上是各监理企业领导必须考虑的工作，只是对这项工作有的比较重视，有的则较轻视。有的监理企业不注重成本控制，其效益不佳，发展受到不良影响；有的监理企业经费控制过死，造成队伍不稳定，监理工作质量不佳，极易丢失市场，也给企业的发展带来负面影响。因此，如何合理控制工程监理的成本，对监理企业来说是非常重要的工作。笔者就合理控制工程监理成本作一肤浅的论述，供同行们参考。 一、监理成本的分析 作为企业，监理单位要承担必要的支出，其经营活动应达到收支平衡，略有盈余。因此、监理单位收取必要的监理酬金是企业得以生存和发展的血液。监理费的主要构成就是直接成本、间接成本、税金和利润。合理控制好直接成本和间接成本，对在当前监理市场取费较低的情况下使企业发展略有节余，应该说是最有效的方法。当然，在成本分析的基础上，运用经营技巧，争取较高的监理费也是非常重要的。 监理的直接成本包括： 1.监理人员的工资，包括津贴、附加工资、奖金等； 2.用于监理人员的专项开支，包括办公费、差旅费、住宿费、补助费、书报费、通信费、医疗费、交通费等； 3.用于监理工作的计算机、传真机及必要的测试仪器等项的购置费； 4.所需的其它外部服务支出。 监理的间接成本包括： 1.管理人员、行政人员、后勤服务人员的下资、津贴、附加工资、奖金等； 2.经营业务费G包括为招揽监理业务而发生的广告费、宣传费、有关契约或合同的公证费和签证费等活动经费； 3.办公费。包括办公用具、用品购置费、通信、邮寄、交通、上网费，办公室及相关设施的使用费、维修费以及会议费、差旅费； 4—其它固定资产及常用工器具和设备的使用费， 5.垫支资金贷款利息； 6业务培训费，图书资料购置等教育经费； 7.新技术开发、研制、试用费； 8.咨询费、专有技术使用费。 9.职工福利费、劳动保护费、保险费； 10.丁会等职工组织活动经费和其它行政活动经费。如职工文化教育活动经费； 11.企业领导基金和其它营业外支出。 我国开展工程监理工作十余年来，监理事业发展迅速，监理队伍急剧扩大，全国已有4000多家监理企业，从业人员130000多人。监理队伍水平参差不齐，监理公司在面临竞争局势下自身的发展也出现重重困难，尤其在当前监理费偏低、市场存在压价竞争的情况下，监理公司应学会在困境中适应市场的变化，合理控制工程监理的成本，这正是我国监理企业在当前监理市场中求生存、求发展的途径之一。下文是论文频道的管理学论文提供的内容参考。 工程监理企业的成本控制 关于合理的工程监理企业的成本控制，实际上是各监理企业领导必须考虑的工作，只是对这项工作有的比较重视，有的则较轻视。有的监理企业不注重成本控制，其效益不佳，发展受到不良影响；有的监理企业经费控制过死，造成队伍不稳定，监理工作质量不佳，极易丢失市场，也给企业的发展带来负面影响。因此，如何合理控制工程监理的成本，对监理企业来说是非常重要的工作。笔者就合理控制工程监理成本作一肤浅的论述，供同行们参考。 一、监理成本的分析 作为企业，监理单位要承担必要的支出，其经营活动应达到收支平衡，略有盈余。因
关键词：统合管理；内部财务监控；假设；监事会
一、统合管理：公司治理的一个新理念
市场经济是产权经济；产权是一定社会经济利益的集中体现（郭道扬2004.2.会计研究）。在公司制企业中，产权结构多元化，不同产权主体都是在尊重产权的基础上形成契约关系，以追求其相应经济利益的，而且不同产权主体的财务目标取向并不完全一致，会存在一定的差异性。这种差异在更多的时候会表现为不同产权主体之间的相互利益冲突，从而对企业财务活动和信息披露产生不利影响，这就决定了要有相应的财务监控机制来保证不同产权主体在企业中的相关利益。从理论上讲，监控方式的确定与产权结构密切相关：股权相对集中的应加强内部监控，我国的公司制企业股权相对集中，就是上市公司也是“一股独大”，所以内部监控更为重要；从实务上看，公司自身的内部财务监控机制不仅成本最低，而且可以弥补外部监控主体事后被动监控的缺陷，能在事中、事前主动监控，以全方位维护各相关利益主体的利益，如果能够真正发挥作用的话，是既经济又有效的。然而，我国现行公司内部的财务监控主要由监事会、董事会下设的审计委员会、总会计师和内部审计机构来实施。在多重财务监控主体在公司内部同时并存的情况下，如何才能使监控的效率最大化，避免“大家都能监控，却又没人监控”的现象发生，是一个非常值得探讨并亟待解决的问题。为了解决这一问题，笔者大胆借用了一个目前在公司治理研究中尚未应用的新理念，即统合管理理念。用科学的统合管理思想对多重财务监控主体的组织体系、业务执行、信息资源等方面进行有序的规范管理，是提高公司治理能力、财务竞争能力和保持持久竞争优势的关键，也是公司内部财务监控机制是否成功的关键。
所谓“统合”，是指一个系统内各要素之间整体协调，相互渗透，形成合力。将统合管理理念运用于企业管理，其模式包括组织系统统合、业务执行统合、信息资源共享统合等。
“统合”一词，来源于计算机行业的统合伺服器。统合伺服器是组织用来降低成本、增加效率以及达成更高可用性、延展性和价值的方法之一。MicrosoftWindows2000Server家族和。NETEnterpriseServers提供了一个经过验证的环境，可以达成伺服器统合作业，提供可靠性、延展性和降低整体成本。2003年9月3日日本《读卖新闻》报道：日本防卫厅决定将陆上、海上、航空自卫队各自拥有的通信、卫生、补给部队联合起来成立新的“统合部队”，这样做是为了使装备更加合理化、效率化。
将统合作业提供可靠性、延展性和降低整体成本以及使整体更加合理化、效率化的功能融入企业管理理念，应用于公司内部财务监控机制的设计中来，就会形成公司内部统合管理型的财务监控机制，即对公司内部不同的财务监控主体、权力、责任、职能、制度等资源要素进行整体规划，在组织系统、业务执行、信息资源等方面若能实现上下衔接、左右沟通、纵横整合、优势互补、形成合力，就会提高公司内部财务监控机制的整体效率。
二、公司内部财务监控的基本命题
（一）内部财务监控机制概念的界定
监控不是简单的监督，也非一般的控制，而是在监督基础之上的控制。美国的安然、世通，中国的银广夏、蓝田，都是从辉煌走向暗淡，企业内部财务监控不力是其重要原因之一。“在我国会计审计理论界，似乎存在着看重监督而轻视控制、或愿提监督而回避控制这样一种思维倾向”（蔡春2001）。正是这种倾向的存在，使得公司内部实质上的监控活动只停留在监督层面，达不到控制的高度。
公司内部财务监控机制是指公司内部财务监控的不同主体对本公司的财务信息、财务风险、财务决策等内容进行的监督和控制活动，其根本目标是建立一种内源性财务信息质量保证体系。公司内部财务监控机制的基本要素包括监控主体、监控客体、授权或委托人。监控主体结构所要解决的是谁来进行内部财务监控的问题，具体地讲，就是确定一个组织机构能否充当内部财务监控主体，主要标准是看该机构是否从事内部财务监控活动；公司内部财务监控组织所监控的对象为监控客体，终极授权监控或委托监控的应该是公司相关利益主体。在一个完整的内部财务监控关系中，应该具有监控主体、监控客体、监控委托人三方面关系人，这三方面关系人通过契约关系结合在一起，是公司内部财务监控活动得以进行的前提。
（二）公司内部财务监控体系的目标与功能定位
公司内部财务监控体系的目标可以概括为通过监督并控制的手段有效地维护相关利益各方在委托关系中的经济利益，促进各相关利益主体的关系协调和结构稳定。它可以通过自身的专业技能延伸委托人的监督深度和广度，使自己成为一种独立于委托人权利的确保受托经济责任履行的控制机制。不同监控主体可以从多个方位代表相关利益主体对人进行监督控制，这实际上是一种多元的财务监控制衡机制。
内部财务监控主体既要对各种财务活动进行审查、监督和控制，又要对各种受托责任和信息不对称现象进行监督评价，其监控功能具有广泛性和实用性。但是，从本质上讲，内部财务监控的监督控制功能只是维持某种经济形态，而无法直接创造出社会财富，从这种意义上讲，内部财务监控机制本质上是一种使公司内部财务系统有序运转的保证机制。
（三）内部财务监控机制的理论基础
企业内部财务监控机制有着坚实的理论基础。
1.委托理论
财务监控始终处于复杂的委托关系中，是委托关系促成了财务监控机制（最为典型的形式就是审计）的产生和发展。随着经济业务的复杂化和经济组织的多级化，授权分级管理又使人内部出现了新的委托人和人，多层的委托关系形成了一条委托链。在这种情况下，本属于人范畴的新的委托人也需要财务监控，从成本效益角度考虑，其更需要内部财务监控在降低企业交易成本的基础上构建与公司利益相关、各方长期而稳定的责权关系。
2.会计寻租理论
在公司的财务信息处理中和公司经济收益一定的前提下，采用不同的会计核算方法，可以获得不同的财务报告收益；而在信息不对称客观存在的情况下，不同的财务报告收益信息，足以改变不同利益关系人的决策结果，从而引起不同的资源配置结果以及财富在不同利益相关主体之间的非生产性转移，即会计寻租行为。这种资源配置结果和财富的转移往往是不公平的，由此需要一种来自公司自身的财务监控机制来防止这种会计寻租行为。同时，对公司内部财务监控机制的不断完善，离不开对现有内部财务监控机制的借鉴和发展，这又是以“路径依赖”理论为基础的。
三、统合管理型财务监控机制设计
将统合管理理念运用到公司内部财务监控机制中来，要遵循系统理论和协同理论的指导，即对公司内部财务监控机制现状进行系统分析，用整体联系、辩证的观点和相互作用、相互依存的观点来认识和研究公司内部财务监控机制统合管理的价值所在；要实现公司内部财务监控机制的统合职能目标，还要考虑相关因素的协同作用，才可以更好地发挥其互动互进的作用。协同理论认为：某一些要素在一个系统中发挥各自作用时，必须借助于其他条件，假若能得到其他因素的配合，则可以发挥更大的作用，反之则可能削弱其效能。
（一）统合管理型财务监控机制的基本理念
1.统合管理型财务监控机制操作原则
公司内部统合管理型财务监控机制的基本思想是：目标导向，整体联动、优势互补，可持续发展。在这一思想指导下，公司内部统合管理型财务监控机制模式的操作原则应为：（1）效益性原则。实行公司内部统合管理型财务监控机制管理改革的效益主要是体现在公司内部财务监控机制的各项资源是否得到充分利用、监控队伍是否优化、监控质量是否提高等等。（2）互补性原则。在统合过程中，既不是简单地强调一方优势而排斥其他，也不是兼收并蓄，而应该在一定程度上突出主体，互相补充，有机结合，使监控质量不断提高。（3）和谐性有序性原则。一个动态过程如不能维持其动态和谐、平衡，便不能发挥其应有的改革功能。在统合管理过程中，公司内部不同财务监控主体各部分要素之间要配合得当、和谐运转，要尊重公司内部财务监控机制自身的特点和规律、围绕公司内部财务监控机制总目标，整合一致、统分结合地有序进行。
2.统合管理型财务监控机制中的主导力量
在我国现实的公司治理中，关于财务监控的规范很多，比如，《公司法》规定在股东大会下设立董事会和监事会，分别行使决策权和监督权；1997年开始引进独立董事制度；《会计法》规定有总会计师制度，国务院专门颁布了《总会计师条例》；同时还有《审计法》规定的内部审计制度。首先，这些规范大多站在监督而非监控的角度行使其职能；其次，这些规范使得我国目前公司治理中存在多重财务监控制度，而且各项财务监控制度都是本着最优制度的原则设计的。但是，系统论认为，局部最优不能保证系统最优。所以，为了保证监控职能的充分发挥，非常有必要探讨公司内部多重财务监控主体的统合管理问题。因为统合监控主体资源的目的就是要使现有的和潜在的资源相互配合和协调，使之达到整体最优，更好地发挥监控职能。
在公司内部多重财务监控主体中，监事会的监控与董事会等的监控不同，它是负有特定任务之监控机关，置身于主营业务执行机构之外客观地对其进行监控，能够对业务执行进行客观的判断，能够克服董事会自我监督的“短视”效果，改变董事会“监督者与被监督者于一身”的状况。应该说，如果发挥正常的话，监事会的监控效果是董事会内部的自我监控所不能比拟和替代的。独立董事与总会计师的监控力量存在着非专职性、非常设性、非独立性、监督成本高等自身难以回避的弱点，只有监事会是一种独立于董事会的、足以与董事会行政权力抗衡的专职监督力量。所以，对公司内部现有财务监控机制不同主体之间进行统合与突破，建立一套以监事会为主导的公司内部财务监控机制，做到监事会和独立董事等其他监控主体之间应相互沟通信息，交换意见，实现信息资源共享，才是完善公司内部财务监控机制的根本之道。
（二）统合管理型财务监控机制设计的前提假设
1.独立性假设
所谓独立性假设，就是财务监控主体中的监事会独立于被监控对象，能够排除干扰和个人利害关系，客观公正地实施监控并提出监控报告。监控者的独立性假设要求监督者与被监控对象的活动没有利害关系，因为有利害关系的人显然是无法站在公正的立场上对待被监控对象的。该项假设的重要意义在于，它体现了监事会内部财务监控独立性的特征，并成为内部财务监控主体监控行为的基本依据
2.正当怀疑与可确认假设
正当怀疑是指由于没有充分的理由完全信任受托经济责任关系中的受托人的责任履行过程是全面有效的，没有充分的理由完全确信受托人提供的说明其责任履行状况的财务会计信息都是真实、公允和可信的，就有必要对受托经济责任的履行情况及其表达的信息的可靠性进行监控；可确认是指受托经济责任的履行情况及其表达的信息的可靠性可以通过收集评价相关证据、验证相关信息而得到确认。该项假设明确了公司内部财务监控的直接原因，为监控标准的制定和监控程序的实施提供了依据。
3.监控有效假设
所谓监控有效假设，是指假设监控主体与被监控的对象之间不存在必然的利害冲突，即使有时存在，也可以避免或不至于妨害内部财务监控行为的有效实施。该假设是实施有效的内部财务监控的基础。
4.不同监控目标的区别与功能差异
在现实生活中，监事会、独立董事以及总会计师等内部财务监控主体的监控目标并不是完全一致的，其行使的财务监控功能也存在差异。独立董事以及总会计师的财务监控职能是寓于经济管理活动之中的监控，而监事会是公司内部专门行使监控职能的组织，比较而言，在所有的公司内部财务监控主体中，只有监事会最能站在独立的立场上进行监控。从功能上看，独立董事大多具有专业特长和丰富的商业经验，能够为公司带来多样化的思维，有助于实现公司决策的科学化，因而独立董事并不囿于监控功能，还具有一定的战略功能。比较而言，监事会的功能则限于单一的监控功能。独立董事是董事会的内部控制机制，其监督作用主要体现在董事会的决策过程中，这是一种事前的监控；而监事会则是董事会之外、与董事会并行的公司监督机构，主要是一种事后监控，因为监事虽然可以列席董事会会议，但其对董事会决议没有表决权，不可能事前否定董事会决议。所以，该项假设为监事会应该是公司内部财务监控的主导力量这一论断奠定了坚实的基础。
（三）统合管理型财务监控机制要素安排
在上述假设前提下，公司内部不同财务监控主体之间需要进行相互促进与制衡的协作与分工。审计委员会（内部审计）由监事会领导，可以考虑将其划分为三个职能部门，分别行使财务信息监控（财务审计）、经营风险监控（经营审计）、财务决策监控（管理审计）。独立董事的监控是寓于管理之中的监控，其独立性次于监事会，可以考虑在董事会下成立财务监控委员会，取代原来的审计委员会，该委员会应该侧重于公司财务决策监控。CFO（包括内部会计人员）的监控内容主要是财务风险，要建立风险监测预警中心。
四、本研究存在的不足与急需解决的其他问题
本研究存在的不足表现为缺少相关统计数据来支持结论，相关论点尚未通过实践检验，在实际执行中可能会受到一些未可预知因素的限制。
相对于公司治理体系中的其他组成部分而言，目前国内对于公司内部财务监控机制的评价指标研究上基本处于空白阶段，尽管国际上一些著名公司如标准普尔、戴米诺、里昂证券等都已推出自身的公司治理评价体系，但均未单独涉及到公司内部财务监控机制的评价问题。我国国内一些机构在对上市公司治理评价体系研究过程中，对内部财务监控机制评价几乎没有涉及。对于内部财务监控机制运行状况评价研究的欠缺，应该引起我们的重视。
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由于我国独特的自然地理条件和复杂的水文水资源特点，决定了我国的水资源问题比较复杂，虽然各流域经过四、五十年大规模的水利工程建设，取得了巨大成就，但水资源短缺和污染问题，不仅没有得到根本性的解决，还有日益严峻的趋势。为了更有效地解决或缓解所面临的“水少、水脏”问题，需要深入地分析现状下垫面条件下的流域水循环规律和地表水与地下水之间的相互转化关系，通过研究流域水资源实时监控管理的基础理论和技术方法，开发和建设流域水资源实时监控管理系统，以充分利用和挖掘现有水利工程的内部潜力与整体综合优势，确保流域水资源的合理开发和高效利用，有力地支持社会经济的可持续发展。
2系统的构成与技术关键
研制流域水资源实时监控管理系统的主要目的是，以水利信息化促进水利现代化，以水利现代化保障水资源的可持续利用，并以水资源的可持续利用来支撑社会经济的可持续发展。该系统是以水资源实时监测系统为基础，以现代通信和计算机网络系统为手段，以水资源优化调度和地表水、地下水、污水处理回用、海水（微咸水）及外调水的联合高效利用为核心，追求节水、防污、提高水资源利用效率和最终实现水资源的可持续利用为目标，通过水资源信息的实时采集、传输、模型分析，及时提供水资源决策方案，并快速给出方案实施情况的后评估结果等，以确保实现水资源的统一、动态和科学管理，做到防洪与兴利、地表水与地下水、当地水与外调水、水质与水量、优质水与劣质水之间联合调度与管理，确保水资源与社会经济、生态环境之间的协调发展，以支撑社会经济的可持续发展。
流域水资源实时监控管理系统是一种动态的交互式计算机辅助决策系统，由水资源实时监测、实时评价、实时预报、实时管理、实时调度、决策会商、控制和后评估子系统所组成，是基于可持续发展的思想，根据现代水文水资源科学的有关理论，利用当代先进的系统分析、人工智能、计算机、多媒体及网络等技术，通过有关专业模型计算、分析和知识推理、判断等，为决策者提供流域水资源实时管理、调度方案，并允许决策者或专家根据自己的智慧、知识、经验、偏好和决策风格等进行定性分析与判断，直接干预方案生成及评价整个决策过程。
根据流域水文水资源特点和供用水特征，基于目前流域所面临的水资源短缺和水环境恶化问题，研究和开发流域水资源实时监控管理系统。该系统的技术关键主要包括：
（1）水资源监测网的调整和完善，河流纳污能力及其环境容量，水库或水库群运行规则、技术参数的校核与调整，洪水资源调控、污水处理回用与地下水人工回灌，污水总量控制与生态环境需水量，防洪与兴利统一调度，地表水与地下水资源联合运用管理等研究，以及水资源实时调度管理方案付诸实施后效益与风险分析、系统的标准化等。
（2）该系统由庞大而复杂的基础数据库、模型数据库、结果数据库、专业模型库和知识库等组成。其特点是系统规模庞大、处理的数据信息量大，模型运算复杂以及数据传输接口多，如何实现信息存储、加工、传输的专业化管理，是一个技术难点。流域的水价政策及水权分配问题，也是影响流域水资源合理开发和高效利用以及实时、统一管理的关键。
（3）如何建立和完善与现代水资源管理要求相适应的组织机构和高效、精干的执法队伍，以及如何制定科学的流域水资源管理规章制度、有关政策和法规条例等，以保障流域水资源实时管理、调度方案的付诸实施，指导流域水资源开发利用和保护。
3系统的主要功能
流域水资源实时监控管理系统的主要功能包括：水资源（及水质）的实时监测、评价、预报和决策支持（实时预报、管理及调度）以及控制、后评估等（如图1）。
图1流域水资源实时监控管理系统的功能框图
3.1水资源实时监测
水资源实时监测内容主要包括水情、水质、旱情以及其他信息等。在现有监测站网的基础上，建立和完善统一的水资源（包括大气降水、地表水、土壤水与地下水）动态监测（站点）网或监测系统（包括雨量、蒸发、径流、水位、水质、水温、墒情等监测站点），以及各取水口取水量、开采机井抽水量等监测网，各监测网或系统之间互通有无、资料共享，为水资源的合理开发、高效利用和有效保护及时快速、准确地提供完备的实时监测数据资料。
（1）雨量观测。目前采用的雨量观测手段主要是普通自记和人工观测，为了达到实时监测的目的，需要适时更新现有的观测设备，装配翻斗式雨量计并配备固态存储器等，使雨量观测工作方式更新为无人值守，有人看护的观测方式，实现雨量信息的自动采集及传递。
（2）水位观测。水位观测分为地表水和地下水两种，地表水多指河流水位和水库水位等，而地下水就单指地下水位。
①对于基本水尺在桥梁上（或附近有公路桥）的水位观测，特别是含沙量较大的站，建议采用气介质超声波水位计，再采用有线或无线方式将水位信息传输到站房。
②对于山区性河流，或断面稳定，含沙量较小的水位观测，采用测井式水位观测，装配浮子式或压力式水位计，通过有线或无线方式将水位信息传输到站房。
③水库站一般有自记井，只对其重新装配浮子式或压力式水位计，通过有线或无线方式将水位信息传输到站房
④地下水位监测目前主要分为手工测绳和自动监测仪两种。自动监测仪主要通过固态存储、电话网传输、手机网传输和电台传输等方式将实时监测到的数据传输到中心站。
总之，水位监测，建议均装配与雨量结合的水位雨量固态存储器，装配具有记录、传输、存储、分析等功能的自动监测系统，最终实现水位遥测自记，自动测报等功能。
（3）流量测验：在各中心站配备不同形式的桥测车及先进的仪器设备，开展桥测及周围地区的巡测；缆道及船测站，对现有设施设备进行更新改造，实现水文缆道程控自动化，配备机船，配备先进的测验仪器设备，全面提高流量测验的精度，充分满足防汛、抗旱和水资源统一调配的需要。对水库站现有的水文缆道进行维修、改造，实现水文缆道的程控自动化，保证流量测验的精度要求。
（4）取水口及灌区流量观测：对水库各取水口分明渠和管道两种，水位主要采用超声波自记水位计，流量测验分不同情况，选择适用的测流设备。而灌区的水位观测主要采用超声波自记水位计等，流量采取不定期电波流速仪率定方式，用水位～流量关系线推求径流量。
（5）机井开采量实时观测：地下水开采机井抽水量的观测，目前一般只有一些机井安装了水表，大部分机井均未安装水表。为了能准确取得地下水实际开采量的数据，掌握准确的地下水开采量，需要逐步或有重点地在地下水开采机井上安装水表。
（6）水质实时监测：水质污染具有理化成分复杂、多样和点多面广的特点，不仅受污染源的大小和数量影响，而且还受汛期洪水、降雨的影响。由于多种因素导致的综合结果，水质参数在成分和时空上的变化非常复杂。传统的人工现场水样采集、化验方式周期太长，难以及时、准确地反映水质变化的性质和过程，所以水资源的开发利用和保护等工作得不到有效监控与科学的管理。水质实时监测就是采用水质自动监测仪器、远程传输设备、在线监控和数据处理软件，实现对水质参数的连续采集、分析、存储，并在监测指标超过污染标准时，发出警报，做出污染类型分析等。
（7）墒情实时监测：主要针对大中型灌区的土壤墒情进行实时监测，为适时、适量的节水高效灌溉提供信息支持。并在条件许可的情况下，探讨利用遥感技术实时预报土壤墒情（中小尺度上）的可能性，即利用实时遥感信息，根据大中型灌区土壤墒情的实时监测数据，通过与遥感解译模型进行联接和耦合计算，实时提供整个流域不同灌区的土壤墒情，为流域节水高效农业的健康发展提供可靠的依据。
3.2水资源实时评价
水资源实时评价主要是指在时段初对上一时段的水资源数量、质量及其时空分布特征，以及水资源开发利用状况等进行实时分析和评价，确定水资源及其开发利用形势和存在的问题等。
（1）水资源数量实时评价：根据雨量、河川径流、地下水位等实时监测资料等，通过与历史同期的对比分析，确定和评价水资源数量及丰枯形势等。
（2）水资源质量实时评价：根据实测的河流、水库、引水渠的水质实时观测和地下水质实时监测资料等，通过与历史同期的对比分析，确定地表水和地下水的水质状况及污染态势。其主要评价内容包括：污染程度、范围及主要污染物，水资源质量，重要河流污染负荷及削减量等。
（3）水资源开发利用实时评价：通过对各取水口取水量、开采机井抽水量和地下水位等实时监测资料，对供用水量进行实时评价，通过与历史同期的对比分析，实时分析和评价各种水利工程的供水量、不同行业的实际用水量，供用水结构、节水水平，水资源开发利用程度以及当地水资源进一步开发潜力，并实时圈定地下水的开采潜力区、采补平衡区和超采区等。
3.3水资源实时预报
水资源实时预报主要包括来水预报和需水预报两部分，来水预报又分为水量预报和水质预报。水量预报包括地表水资源量预报和地下水资源量预报，地表水资源量预报既可细分为当地水和外来水（包括引调水）预报，又可分为汛期径流预报和枯季（非汛期）径流预报。需水预报分为工业、农业、生活和生态环境需水量预报。
（1）河川径流量实时预报。根据河川径流的形成机理和产流规律，将河川径流量实时预报分为汛期径流实时预报和枯季径流实时预报两种。汛期产汇流机制主要是超渗产流和蓄满产流、超渗与蓄满综合产流模式：而枯季径流主要是遵循流域的退水规律。因此，汛期径流实时预报模型与枯季径流实时预报模型是不同的，需要分别建立预报模型对汛期径流量和枯季径流量进行实时预报。
（2）地下水资源量实时预报。首先分析地下水的形成规律和补给、径流、排泄条件，以及地下水的赋存规律；然后根据抽水试验等确定含水层的参数分区，并利用试验资料和长观资料确定有关水文地质参数；最后利用均衡法或数学模拟模型法，分析和预报地下水资源量、可开采量及地下水动态分布。
（3）水质实时预报。利用获得的实时水质监测和污染物排放量等信息，通过所建立的水质实时预报模型，实时预报地下水与地表水水质状况、污染物类型、污染范围及污染程度，及时提供水资源污染态势等信息。
（4）需水量实时预报。根据需水量预报要求，本次将需水门类分为生活、工业、农业、生态环境等四个一级类，每个一级类可以再分成若干个二级类和三级类。根据具体情况和需要，还可以再细分为四级类。根据上述分类方法，可比较容易地合并有关各需水项，获得需水量过程。
3.4水资源实时决策支持
水资源实时决策包括水资源实时预报、水资源实时管理和调度，以及决策会商等。
（1）水资源实时预报。对于水资源实时预报，尤其是汛期径流预报和需水预报，由于受到诸多非确定性因素的影响比较大，很难准确预报，因此需要专家的会商支持、吸收和借鉴领域专家的知识和经验，以便较准确地预报和确定未来的来水与需水过程等。
（2）水资源实时管理。利用水资源实时评价和实时预报结果等，通过水资源实时管理模型计算，结合领域专家或决策者等积累的知识、经验和偏好，分水协议、水价政策的经济调节作用等进行综合分析，最后提出水资源的实时管理方案，为水资源的合理开发利用和保护等提供决策依据，为水行政主管部门科学地行使其监督和管理职能提供支持，以确保水资源的可持续利用。
（3）水资源实时优化调度。通过前面制定的年度内水资源管理方案，确定水资源优化调度的规则和依据；根据各时段水资源的丰枯情况和污染态势，通过建立水资源优化调度模型，确定水资源实时调度方案。
（4）水资源决策会商。决策会商是指通过对实时、历史和预报、管理与调度的各类信息进行重组和加工处理，为讨论和分析水资源的丰枯形势和污染态势，以及最终确定水资源实时管理和调度方案提供全面的支持。根据利用水资源实时管理模型和调度模型确定的若干管理、调度方案，以及提供的每一种方案的综合效益分析结果，领导决策层和领域专家，通过全面分析对比和协商、讨论，如认为其中一个方案合适则选择之，并付诸实施。如认为必须进一步做新的方案，则通过水资源实时管理、调度系统，计算和提出新的管理、调度预案，供决策者对新老方案进行对比和选择。
总之，在面临重大的水资源决策时，决策会商机制显得非常重要，有关利益冲突的各方，可以根据所提供的各种预案，包括水资源实时预报方案、实时管理预案和实时调度预案，分析其优劣，进行协商，确定能为有关各方所接受的方案。
3.5远程自动控制
控制可分为手工控制和自动控制、半自动控制等，主要是对重要的取水口和开采机井、引水闸门等的控制。根据需要和可能，有重点和有选择地建立一些远程自动控制系统是必要的，也是将来的一种发展方向。
3.6监控管理后评估
为了不断改进和完善系统的各项功能，需要对系统的重点功能进行后评估。主要内容包括：针对水资源实时调度、管理方案的合理性、实施效果以及预报方案的准确性、控制情况等进行评估，重点分析导致调度、管理方案不合理和效益不好、预报不准确的原因等。
最后，将研制的有关部分内容和功能模块进行集成，最终建立一套较完整的基于GIS的水资源实时监控管理系统，并进行试运行；通过系统的试运行不断进行修改和完善，最后正式交付使用，并保证系统能够稳定运行。
