宋佳　連莎

摘要：對水庫進行監(jiān)測調度有效保障了水庫安全穩(wěn)定的工作運行，水庫自動化監(jiān)測調度系統(tǒng)是水庫管理中的一項重要工作。文章介紹了水庫自動化調度系統(tǒng)、溝水坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)以及水庫自動化監(jiān)測預警系統(tǒng)。

關鍵詞：水庫自動化監(jiān)測調度系統(tǒng)；溝水坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)；水庫運行；防洪減災 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV698 文章編號：1009-2374（2017）10-0172-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.086

近年來在防洪減災和發(fā)電等方面水庫所起到的作用越來越大，怎樣才能更加合理科學地管理水庫，盡可能發(fā)揮水庫在發(fā)電與防洪方面的作用，是水庫監(jiān)測調度管理中的一項重要工作內容。水庫一般建設在山區(qū)，受特殊的地質環(huán)境、極端災害性天氣以及人類活動的影響，泥石流、山洪及山體滑坡等自然災害頻繁發(fā)生，給當?shù)鼗A設施、農作物以及生態(tài)環(huán)境造成了十分嚴重的破壞，因此只有加快山洪災害的防治工作，提高山洪災害預警監(jiān)測預警能力，才能保障人民群眾生命財產的安全，才有利于山區(qū)經濟的穩(wěn)步發(fā)展。水庫自動化監(jiān)測調度系統(tǒng)可以及時監(jiān)測到雨水情況，并準確地做出預報，快速提出調度的方案，進而保證了人們的生命財產安全。

1 水庫自動化調度系統(tǒng)

1.1 水庫自動化調度系統(tǒng)的功能

1.1.1 水庫自動化調度調系統(tǒng)中的兩種數(shù)據(jù)。水庫自動化調度調系統(tǒng)中包含著兩種數(shù)據(jù)：一種是歷史數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)是水庫長期工作中積累下來的，我們可以對歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，進而對水庫未來運行工作的情況做出合理化預測；另一種是對水庫實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息。主要是監(jiān)測雨水的信息、發(fā)電機組工作運行的情況、閘門工作運行的情況等。歷史數(shù)據(jù)與實時數(shù)據(jù)怎樣才能夠快速地搜索出來，對自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫提出了要求。

1.1.2 網絡數(shù)據(jù)信息服務的子系統(tǒng)。網絡數(shù)據(jù)信息服務的子系統(tǒng)是非常關鍵的一個環(huán)節(jié)，這個環(huán)節(jié)設置了公用數(shù)據(jù)信息的接口，提供數(shù)據(jù)信息的訪問途徑，對數(shù)據(jù)信息進行訪問管理，并且對訪問進行監(jiān)視。

1.1.3 支持多種類型數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)信息采集處理的子系統(tǒng)可以支持多種類型數(shù)據(jù)信息，水庫調度時發(fā)送與接受水情信息。在水庫的水位或者降水量超過一定標準的時候，就會觸發(fā)自動的報警裝置。這個系統(tǒng)還可以按照一定的期限對收集的數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)計，分析那個時段的水情數(shù)據(jù)信息。

1.1.4 水庫圖形的編輯功能。該系統(tǒng)可以提供水庫調度所需的水庫圖形編輯的功能，需要編輯的水庫圖主要有水庫的調度圖、水庫流域的水情圖等，系統(tǒng)可以將這些水庫圖輸入到水庫調度Web服務器中。

1.2 控件

水庫自動化調度系統(tǒng)的控件主要有數(shù)據(jù)接口的控件、屬性接口的控件、分析處理的控件、圖形顯示的控件這四種控件。數(shù)據(jù)接口主要功能是獲取信息數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一的接口。屬性接口主要功能是制定控件的界面形式，比如：控件在運行工作的過程中，改變字號與顏色等。分析處理主要功能是按照設置好屬性使用各種方法對數(shù)據(jù)信息進行處理分析。圖形顯示主要功能是把分析處理后的數(shù)據(jù)信息用圖形表現(xiàn)出來，例如：水位變化趨勢用波浪線來表現(xiàn)。

1.3 水庫自動化調度系統(tǒng)的應用

水庫自動化調度系統(tǒng)主要功能是：監(jiān)視水庫的降水量、水位、庫容、發(fā)電的流量、入庫的流量以及出庫的流量等。對以上這些數(shù)據(jù)信息進行實時監(jiān)測，尤其是對流域內降水量、入庫的與出庫流量進行實時監(jiān)測，可以了解整個水庫實時的運行狀態(tài)，與流域內降水的情況，以便掌握整個水庫實時工作運行的情況。對水庫流域內的降水情況進行監(jiān)視，可以獲取遙測站雨量、水位站雨量以及水位的實時數(shù)據(jù)。對這些數(shù)據(jù)信息進行分析并且在流域圖上面顯示出來，可以得到雨水的數(shù)據(jù)以及某一時段雨水的數(shù)據(jù)。

2 溝水坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)

溝水坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)由水庫水位監(jiān)測GSM預警系統(tǒng)、水庫出入水流量監(jiān)測系統(tǒng)、水庫雨量監(jiān)測系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)、中心控制系統(tǒng)及組態(tài)軟件五部分組成。

2.1 水位監(jiān)測和GSM預警系統(tǒng)

2.1.1 計算機監(jiān)測。通過靜壓液位變送器采集水庫水位高度，輸出模擬量信號，利用AD模塊將模擬量信號轉換成數(shù)字量信號傳送至工業(yè)無線數(shù)傳電臺里面。無線數(shù)傳電臺再通過RS485信號把水位數(shù)字信號傳送到控制中心數(shù)傳電臺里內，最后進入控制中心服務器里面，形成數(shù)字、圖形或報表。

2.1.2 GSM預警。通過PLC設定水位上限高度，經液位計變送器利用模塊信號把水位值傳送到PLC內。水位超過上限值時，PLC通過數(shù)字量信號觸動GSM預警模塊，以短信方式給值班人員報警。

2.2 水庫流量出入水流量監(jiān)測系統(tǒng)

2.2.1 入水流量。由于管道是水泥管道且入水流量不固定，擬采用明渠式超聲波流量計，又由于管道為半球形，現(xiàn)有流量計無法計算弧形渠流量，所以我們用分離式流量計通過超聲波分別計算管道水位和庫內水流速，再把水位及流速轉換成數(shù)字量信號通過無線數(shù)傳電臺發(fā)送到中心控制室服務器上，通過計算機計算橫截面積及流量速度得出入水流量。

2.2.2 出水流量。出水管道是DN900鋼制管道，水流滿管，所以我們采用外夾式超聲波流量計，不用破壞管道結構，而且能準確通過內部計算出管道流量，再通過無線數(shù)傳電臺把流量值直接傳送到計算機里內便可。

2.3 水庫雨量監(jiān)測系統(tǒng)

采用雙翻斗式雨量采集儀，再通過數(shù)采模塊把雨量儀翻轉脈沖信號累加成數(shù)字信號。雨量采集儀可以置于中控中心樓頂，距離較近，可采用RS485線纜，把采集到的信號傳送到中控計算機里面，最終形成圖像、文字或報表。

2.4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

我們采用無線高清網絡攝像機，在原有系統(tǒng)基礎上增加視頻信號。

2.4.1 優(yōu)點：（1）百萬高清攝像頭畫質遠高于傳統(tǒng)模擬攝像頭；（2）無線WIFI傳輸，減少架設光纖及線纜成本及人工施工成本；（3）無線高清網絡攝像機在系統(tǒng)連接互聯(lián)網后，采用最新的云技術可以在世界各地隨時通過手機、電腦及各種手持設備監(jiān)控水庫情況。

2.4.2 缺點：（1）小雨或霧天WIFI信號會衰減；（2）高清視頻存儲量大。

2.4.3 解決辦法。采用大功率WIFI發(fā)射器，保證信號強度為80%、衰減后信號強度保證在50%以上便可以穩(wěn)定傳輸視頻信號，同時采用多硬盤接口硬盤錄像機加大視頻存儲量。

2.5 中心控制系統(tǒng)及組態(tài)軟件

該系統(tǒng)基于WINDOWS系統(tǒng)制作，操作簡單，管理人員上手容易。主要數(shù)據(jù)信息都用圖形、曲線、圖表等形式顯示，一目了然。系統(tǒng)具有先進實用、升級簡便、擴充性強、開放性好等優(yōu)點。中心軟件采用人性化的圖形設計，設備狀況表現(xiàn)清晰、圖形美觀，操作簡單、方便。數(shù)據(jù)處理采用工業(yè)專用多串口服務器，軟件采用MCGS無限點組態(tài)軟件，數(shù)據(jù)庫采用SQL數(shù)據(jù)庫。

3 水庫自動化監(jiān)測預警系統(tǒng)

水庫自動化監(jiān)測預警系統(tǒng)是結合地理信息處理技術、現(xiàn)代通信技術以及計算機網絡等技術設計而成的綜合監(jiān)視管理系統(tǒng)，其主要包括水雨情監(jiān)測系統(tǒng)、圖像監(jiān)測預警系統(tǒng)、預警發(fā)布系統(tǒng)以及移動手機客戶端等多個系統(tǒng)，可對中小水庫等易發(fā)山洪地區(qū)的水文水雨情進行實時監(jiān)測，具有遠程拍照實時監(jiān)控以及雨量、水位超過汛限警戒值時自動報警功能。

3.1 產品特點

（1）水庫自動化監(jiān)測預警系統(tǒng)采用防雷、防雨、防潮、輸入信號隔離等多項措施，確保設備安全、可靠；（2）整點、觸發(fā)采集雨量水位數(shù)據(jù)，預警觸發(fā)加報雨量、水位數(shù)據(jù)，具有微功耗設計，超長待機；（3）水庫自動化監(jiān)測預警系統(tǒng)定時抓拍圖片，電池電壓上報功能，GPRS數(shù)據(jù)通訊、短信備份，可設置自動上報式與應答式工作模式；（4）采集模塊與通訊模塊一體化設計，更低成本、更穩(wěn)定可靠支持遠程管理功能，可以實現(xiàn)遠程參數(shù)配置、程序升級；（5）高性能嵌入式操作系統(tǒng)，模塊化的功能設計，更容易進行外延擴展；（6）高于國家標準的工作環(huán)境能力設計，支持更寬的工作溫度，多樣化的配置方式，支持鍵盤、串口、遠程三種方式；（7）接入靈活：可接入公司配套的山洪災害監(jiān)測預警系統(tǒng)軟件平臺，也可接入組態(tài)軟件或用戶自行開發(fā)的軟件系統(tǒng)；（8）前置機軟件自動收集遙測終端機數(shù)據(jù)，自動向上級上報數(shù)據(jù)，人性化的前置機通訊軟件設計，自動化實現(xiàn)參數(shù)配置、歷史數(shù)據(jù)查詢、遠程升級功能，維護方便。

3.2 技術參數(shù)

（1）信號防雷器：額定放電電流20kA；（2）微功耗RTU：RTU集3G傳輸模塊于一體；（3）串口攝像頭：RS485接口，200W像素；（4）翻斗式雨量計：分辨率0.2mm、0.5mm或1mm可選；（5）充電控制器：充電電壓12V/24V，充電電流6A/8A可選；（6）DVS：與RTU網口相連接，實時采集圖像通過RTU里面的3G模塊傳輸圖像；（7）半球球機：金屬外殼，航空頭接口，標配3.6mm鏡頭（鏡頭可選3.6mm/4mm/6mm/8mm），紅外有效距離50m，DC12V；（8）水位計：浮子式水位計（格雷碼或RS485接口）、雷達式水位計、超聲波水位計、壓力式水位計、氣泡式水位計、激光水位計等可選；（9）太陽能板：10W、20W、40W可選。

4 結語

總而言之，水庫自動化監(jiān)測調度系統(tǒng)在監(jiān)測水庫流域降水量、水情情況、防洪抗災方面起到的作用是非常大的，有效降低了人員傷亡與財產損失，也是我國實現(xiàn)智能化水利工程增強防汛抗旱能力的重要組成部分，水庫自動化監(jiān)測調度系統(tǒng)是依據(jù)水利部技術要求和行業(yè)相關技術規(guī)范開發(fā)設計的，應用技術比較成熟，對水庫發(fā)電與防汛抗旱來說極其重要。

參考文獻

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[3] 周泉，馬國花.淺談某水庫安全監(jiān)測設計[J].中國西部科技，2014，（5）.

作者簡介：宋佳（1986-），女，江西九江人，供職于國網江西省電力公司柘林水電廠，研究方向：水利水電工程。

（責任編輯：小 燕）