【摘要】隨著計算機技術的廣泛應用與快速發(fā)展，基于交互的計算機自動化控制應用軟件在各行各業(yè)得到了普遍應用。水利工程管理自動化控制平臺就是采用了人機交互的方式，將水利工程管理中的測報水情、監(jiān)控水質(zhì)、監(jiān)測流量、控制閘門升降、監(jiān)控視頻等分專業(yè)的子系統(tǒng)整合在一個綜合的信息處理平臺上進行管理和控制。當前，隨著十三五規(guī)劃關于新型城鎮(zhèn)化建設、現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和環(huán)境保護的大力展開，水利工程的智能化管理得到越來越多的重視和發(fā)展。本文主要介紹了現(xiàn)階段自動化控制系統(tǒng)的研究原理、現(xiàn)狀及平臺設計思路，詳細研究了基于人機交互的水利工程管理自動化控制系統(tǒng)的開發(fā)及應用，最后，介紹了水利工程智能化管理的廣闊前景。

【關鍵詞】水利工程管理；自動化控制系統(tǒng)；應用

引言

水利工程管理的自動化是以計算機網(wǎng)絡為基礎，采用人機交互方式，將涉及水利工程信息的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)利用，通過控制平臺提高水利工程的應用水平?，F(xiàn)階段，隨著計算機網(wǎng)絡、電子傳感器、人工智能機器人等技術的開發(fā)和應用，國內(nèi)許多的大中型水利工程都建立了測報水情、監(jiān)控水質(zhì)、監(jiān)測流量、控制閘門升降、監(jiān)控視頻等自動化控制系統(tǒng)，且目前應用日益廣泛。對于單個專業(yè)的系統(tǒng)而言，其信息、數(shù)據(jù)傳輸、處理等應用快捷方便。但是，對于將上述各個子系統(tǒng)整合到一個通用的平臺中，會涉及到接口、數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)換、通訊協(xié)議、數(shù)據(jù)格式等方面的問題，而無法實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。而且在實際應用中，每個子系統(tǒng)的開發(fā)與應用又會造成部分工程的重復建設與開發(fā)。這樣，一方面造成資源浪費，另一方面應用起來缺乏有效的，統(tǒng)一的調(diào)度，給用戶造成了很大的使用困難。對此，研究和開發(fā)一套適合水利工程管理自動化控制的綜合平臺勢在必行。一方面，平臺可實現(xiàn)信息共享，將所有的數(shù)據(jù)和信息傳輸協(xié)議整合在一起，便于數(shù)據(jù)處理。另一方面，用戶可以運用平臺提供的強大的功能平臺，方便快捷高效的處理水利工程事宜。

1、自動化控制系統(tǒng)總體設計原理與開發(fā)

水利工程管理自動化控制平臺是基于人機交互模式，主要對獲取的水利工程信息進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)處理等模式的綜合信息系統(tǒng)。其功能完善，方便快捷，直觀性、可操作性強。用戶可以通過平臺實現(xiàn)對水利工程終端的設備進行遙控指揮功能，并且平臺具有數(shù)據(jù)存儲功能，用戶可通過系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)有數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)對比，便于用戶進行決策。水利工程管理自動化控制平臺主要包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和功能應用系統(tǒng)。功能應用系統(tǒng)是根據(jù)用戶需求，按照統(tǒng)一格式進行設計開發(fā)，主要包括水利工程信息管理和信息發(fā)布兩個功能。信息發(fā)布是基于WEB進行的。功能應用系統(tǒng)將每一個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，運用現(xiàn)階段應用比較廣泛的C/S結(jié)構(gòu)來完成對下屬系統(tǒng)的監(jiān)控和預警等，平臺還可提供對外的信息瀏覽與查詢。整個平臺通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、人機交互操作系統(tǒng)和軟件界面，將所有的下屬系統(tǒng)整合在一起，實現(xiàn)信息處理與工程管理。

1.1 平臺整體架構(gòu)。水利工程管理自動化平臺采用的基于WEB模式的信息系統(tǒng)，其架構(gòu)按照平臺功能主要分為數(shù)據(jù)信息采集層，互聯(lián)互通網(wǎng)絡層，綜合數(shù)據(jù)處理與管理層和應用層四大部分，按照系統(tǒng)要求為了規(guī)范數(shù)據(jù)傳輸格式，在平臺中設立了輔助部分，用以用戶了解和掌握相關的技術協(xié)議。

1.2 平臺控制邏輯框架。在平臺整體的架構(gòu)中，按照用戶控制軟件角度，可將平臺分為遠程控制、現(xiàn)場控制和手動控制單元。其中，現(xiàn)場控制又包含現(xiàn)場控制中心和現(xiàn)場控制單元。平臺控制邏輯框架的邏輯圖，如圖1所示。

對于平臺的四個控制單元，用戶在現(xiàn)場通過數(shù)據(jù)傳輸，獲取遠程控制端的授權(quán)，采用互聯(lián)互通方式，將現(xiàn)場操作數(shù)據(jù)傳輸給控制中心，控制中心通過數(shù)據(jù)處理發(fā)布命令，操控末段設備。在邏輯結(jié)構(gòu)圖中，不難發(fā)現(xiàn)，命令的發(fā)布具有優(yōu)越性，即上一級命令優(yōu)先于下一級，同時上一級可對下一級命令采取取消操作。

1.3 平臺功能模塊開發(fā)設計。水利工程管理自動化控制平臺根據(jù)需求，將各類功能模塊進行分類：第一類屬于實時的控制應用。比較經(jīng)典的控制應用例如水利閘門的升降控制，通過運用遠程計算機控制中心的軟件功能，實現(xiàn)計算機控制末段閘門升降。第二類屬于實時監(jiān)控應用，對于末段水利工程的水位、運行狀態(tài)等進行實時監(jiān)控和實時數(shù)據(jù)傳輸。第三類屬于數(shù)據(jù)處理應用，通過實時采集的末段水情數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的存儲數(shù)據(jù)進行對比，可獲取用戶需求的水位變化和實時的視頻錄像。

水利工程管理自動化控制平臺的主要功能模塊包括：水情數(shù)據(jù)采集、視頻采集、實時狀態(tài)查詢、歷史查詢、現(xiàn)場設備調(diào)用與控制、數(shù)據(jù)資料處理與分析、預警、閘門升降控制、WEB信息發(fā)布、數(shù)據(jù)文檔處理與管理、輔助功能等。用戶可根據(jù)需求和實際，自行進行調(diào)用。

1.4 平臺信息發(fā)布?；赪EB的平臺信息發(fā)布結(jié)構(gòu)如圖2所示。水利工程管理自動化控制平臺的信息發(fā)布采用的基于WEB形式，采用J2EE結(jié)構(gòu)進行發(fā)布，J2EE主要包括瀏覽器、表示層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)層四層構(gòu)成。

2、水利工程管理自動化控制系統(tǒng)應用

2.1 水利工程管理自動化控制平臺檢測控制閘門升降。在水利工程中，控制閘門的升降是十分重要的功能，在系統(tǒng)中組成閘門升降功能主要包括兩個子系統(tǒng)，即閘門升降電動機和閘門。在閘門升降過程中，當用戶選擇閘門升降時，首先閘門升降電機會處于通電工作狀態(tài)，此時閘門電動機機組內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)進行檢測，對其實際升降的狀態(tài)進行管控。當收到控制中心發(fā)布的升或降命令時，此時末段的閘門電動機會按照控制中心的命令進行升降操作。此時，閘門上的傳感器元件會對閘門升降的高度、電動機運行狀態(tài)等信息傳輸回控制中心，控制中心利用數(shù)據(jù)處理和分析模塊進行判斷，閘門的升降操作是否正常。在監(jiān)控過程中，若發(fā)現(xiàn)閘門的升降動作沒有按照預先的高度或速度進行，自動控制平臺會發(fā)布警報信息，告知用戶閘門電動機部位工作處于失常狀態(tài)，請求現(xiàn)場檢查或進行停止升降操作。

2.2 水利工程管理自動化控制平臺可視化監(jiān)視水利工程全景。通過平臺對水利工程進行管理和監(jiān)控的過程中，用戶只需要通過人機交互界面上的功能選項直接對末段水利工程進行全面的監(jiān)測和控制。為能夠使管理工作更加方便，在平臺中，使用者可根據(jù)實際需要，設置用戶權(quán)限，使用者可根據(jù)自己的職責權(quán)限進行相關的操作，另外為了避免因人為操作導致的失誤，在平臺開發(fā)過程中，啟動了程序保護功能。程序保護功能隨著平臺的運行而運行，在后臺操作中保證整個平臺的安全穩(wěn)定和高效運行。

3、結(jié)語

為了促進水利工程管理的安全、穩(wěn)定、快捷和高效，提高水利工程自動化管理的水平，應在水利工程管理中進行自動化控制系統(tǒng)的應用，通過系統(tǒng)平臺可實現(xiàn)對水利工程各個環(huán)節(jié)的自動化管控，對于提高水利工程各個事項的處理效率十分有利。自動化的控制平臺采用人機交互模式，操作使用方便簡單，人機交互界面圖形、表格、數(shù)據(jù)非常豐富，方便用戶操作使用。同時，關于平臺的開發(fā)和運行，仍有許多可供用戶開發(fā)的功能模塊，用戶可根據(jù)實際需求進行深度開發(fā)與應用?？傊?，目前國家十三五規(guī)劃中積極探索信息化的水利工程建設管理項目，為平臺的發(fā)展提供了非常廣闊的前景和空間。

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