王 偉，王莉莉，簡(jiǎn) 丹，管湑松

(1.江蘇省洪澤湖水利工程管理處，江蘇 淮安 223100，2.南水北調(diào)江蘇水源淮安分公司，江蘇 淮安 223101；3．南水北調(diào)東線江蘇水源公司揚(yáng)州分公司洪澤站管理所，江蘇 淮安 22310)

基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)研究

王 偉1，王莉莉1，簡(jiǎn) 丹2，管湑松3

(1.江蘇省洪澤湖水利工程管理處，江蘇 淮安 223100，2.南水北調(diào)江蘇水源淮安分公司，江蘇 淮安 223101；3．南水北調(diào)東線江蘇水源公司揚(yáng)州分公司洪澤站管理所，江蘇 淮安 22310)

近些年，我國(guó)水利工程投資建設(shè)的步伐正在不斷的加快，持續(xù)、充分的發(fā)揮著其拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的作用，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)也得到了較大的提升。文章首先對(duì)基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了概述，分析了其重要意義；然后對(duì)基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的系統(tǒng)功能進(jìn)行了相關(guān)探討；最后，對(duì)基于Internet 的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析與研究。

Internet；水利工程；自動(dòng)化系統(tǒng)；技術(shù)

0 引 言

1998年三江大水后，我國(guó)強(qiáng)化了水利基礎(chǔ)設(shè)施的相關(guān)建設(shè)，投資規(guī)模不斷提高，水利工程得到了迅速的發(fā)展。我國(guó)水利部在2016年召開(kāi)了黨組(擴(kuò)大)會(huì)議中指出：要加快推進(jìn)對(duì)災(zāi)后水利薄弱環(huán)節(jié)建設(shè)、重大水利工程的建設(shè)、加強(qiáng)水資源節(jié)約和水生態(tài)保護(hù)等。目前我國(guó)相關(guān)水利工程項(xiàng)目在建投資規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了9000億元，水利工程投資建設(shè)的步伐正在不斷的加快。

1 水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的概述

目前，我國(guó)水利工程投資建設(shè)的步伐不斷加快，面對(duì)不斷增多的水利工程項(xiàng)目建設(shè)及其維護(hù)管理規(guī)模的擴(kuò)大，水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)顯得非常的重要。水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)是一種智能的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，采用無(wú)線通訊的方式，可以實(shí)時(shí)、高效、準(zhǔn)確的傳送水利工程項(xiàng)目中的水文參數(shù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)水利工程管理的自動(dòng)化，從而提高相關(guān)部門、相關(guān)工作人員的工作效率[1]。

水利工程監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，隨著科技的進(jìn)步、Internet技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展提供了平臺(tái)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、涵蓋的內(nèi)容，以及應(yīng)用范圍都發(fā)生了變化?，F(xiàn)如今，基于Internet技術(shù)的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程的監(jiān)視、管理、調(diào)試與控制，以及遠(yuǎn)程設(shè)備故障診斷，不僅提高了水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的工作效率，還提升了相關(guān)設(shè)備的維護(hù)管理水平。

圖1 水利工程監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

2 基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的系統(tǒng)功能

基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括：①遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理；②對(duì)水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試、操作。下面對(duì)基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的系統(tǒng)功能，進(jìn)行具體的分析：

2.1 遠(yuǎn)程監(jiān)督

基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)督功能主要是對(duì)水利工程重要區(qū)域，以及水利工程現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視、查詢與控制，利用Internet實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的傳輸這些被采集的數(shù)據(jù)信息至監(jiān)控中心，使相關(guān)部門可以遠(yuǎn)程的監(jiān)測(cè)水利工程的運(yùn)行狀況，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取措施進(jìn)行處理[2]。

2.2 遠(yuǎn)程控制

基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制功能就是指利用Internet，實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程的遠(yuǎn)程控制，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試、操作、管理，能夠?qū)λ钄?shù)據(jù)信息的采集進(jìn)行遠(yuǎn)程的操作、控制等。

2.3 遠(yuǎn)程調(diào)試

基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的遠(yuǎn)程調(diào)試功能是指：在進(jìn)行新建泵站的機(jī)組試運(yùn)行，或是機(jī)組維修后的試運(yùn)行中，操作人員依據(jù)于相關(guān)參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，利用Internet進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試操作，修改特定工作參數(shù)等。通過(guò)遠(yuǎn)程調(diào)試能夠使水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)，時(shí)刻處在較好的工作狀態(tài)下[3]。

2.4 遠(yuǎn)程功能組態(tài)

基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的遠(yuǎn)程功能組態(tài)功能就是指：利用Internet進(jìn)行相關(guān)的遠(yuǎn)程操作，如：定義現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備的功能和工作方式、修改泵站的優(yōu)化控制模型、修改閘門的引水控制算法等。

2.5 遠(yuǎn)程故障診斷

基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的遠(yuǎn)程故障診斷功能就是指利用Internet遠(yuǎn)程進(jìn)行故障診斷。例如，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備故障，基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)便會(huì)立刻進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，分析故障原因，利用Internet及時(shí)傳輸、反饋到控制中心，以便相關(guān)工作人員快速的進(jìn)行故障診斷，及時(shí)采取措施解決故障[4]。

2.6 遠(yuǎn)程參數(shù)整定

基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的遠(yuǎn)程參數(shù)整定功能就是指遠(yuǎn)程的對(duì)水利工程現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備的各個(gè)工作點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行整定，并且可以及時(shí)、準(zhǔn)確的將整定數(shù)據(jù)通過(guò)Internet反饋至控制中心。

3 基于 Internet 的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖2所示，是基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中包括了農(nóng)田自動(dòng)噴灌系統(tǒng)、泵站監(jiān)控系統(tǒng)以及水閘自動(dòng)化控制系統(tǒng)三大系統(tǒng)。這三大系統(tǒng)皆處于現(xiàn)場(chǎng)的獨(dú)立的系統(tǒng)，具有獨(dú)立性，基于Internet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程的監(jiān)控、管理。

圖2 基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

由圖2可知，在各個(gè)單獨(dú)的自動(dòng)化系統(tǒng)中，都設(shè)置了遠(yuǎn)程監(jiān)控的代理軟件，進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集并且及時(shí)的反饋至監(jiān)控中心，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理。三大系統(tǒng)都是基于Web服務(wù)器的B/S 結(jié)構(gòu)，工作站需要通過(guò)專門的遠(yuǎn)程監(jiān)控操作服務(wù)的網(wǎng)站進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。利用Internet，將設(shè)置于各現(xiàn)場(chǎng)、具有獨(dú)立性、具體不同特定功能的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)合成全分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過(guò)Explorer等瀏覽器，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信息數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程收集、瀏覽、操作，以此實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理、控制等協(xié)同工作，具有適應(yīng)地域分布的特點(diǎn)。綜上所述，基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)是Internet技術(shù)、Web技術(shù)、瀏覽器技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等技術(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展得到的產(chǎn)物[5]。

4 基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

想要實(shí)現(xiàn)基于Internet水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，就需要考慮原控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點(diǎn)，以及自動(dòng)化系統(tǒng)的新特性，下面，文章對(duì)基于Internet水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析與思考：

4.1 延時(shí)處理

圖2中的泵站監(jiān)控系統(tǒng)因?yàn)槭艿揭恍┮蛩氐挠绊?，如網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑、網(wǎng)絡(luò)流量、傳輸距離、網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的傳輸從起始點(diǎn)到終點(diǎn)的傳輸延時(shí)具有比較大的差異性。因?yàn)閺目刂普军c(diǎn)到控制現(xiàn)場(chǎng)需要需要經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與傳輸鏈路，所以很難控制、預(yù)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)所采集到的數(shù)據(jù)和調(diào)試指令在Internet上的傳輸時(shí)間，導(dǎo)致系統(tǒng)功能受到限制。因此，為了避免傳輸延時(shí)帶了的不利影響，我們需要采取一定措施實(shí)施延時(shí)處理，例如：傳輸信息數(shù)據(jù)前進(jìn)行壓縮處理、減少冗余信息等，以此減少傳輸所需時(shí)間[6]。

4.2 視頻傳輸

在整個(gè)水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)，傳輸視頻信息數(shù)據(jù)是相當(dāng)重要的一環(huán)。傳輸介質(zhì)、設(shè)備，以及傳輸?shù)膱D像、視頻信息等都影響著水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。傳輸介質(zhì)影響視頻傳輸主要因素是傳輸距離和環(huán)境干擾，現(xiàn)如今，主要的傳輸介質(zhì)有：光纖、雙絞線以及同軸電纜三種。光纖具有容量大、保密性強(qiáng)、傳輸質(zhì)量好、不受電磁干擾、受外界環(huán)境影響小等優(yōu)勢(shì)，是一種適合遠(yuǎn)距離的視頻、圖像信號(hào)的傳輸方式；應(yīng)用雙絞線的傳輸設(shè)備具有價(jià)格低廉、布線簡(jiǎn)單、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是存在在長(zhǎng)距離的傳輸過(guò)程中，信號(hào)的衰減較大的不足；同軸電纜相比于其他兩種傳輸方式，僅僅適用于近距離傳輸?shù)男》秶乃こ套詣?dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中，具有較大的應(yīng)用局限性[7]。

4.3 數(shù)據(jù)并行收取

基于Internet水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)中，運(yùn)用了比較先進(jìn)的IP技術(shù)，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行收集與處理，為相關(guān)工作人員提供了便利，提高了工作的效率，有利于水利監(jiān)測(cè)等相關(guān)部門開(kāi)展工作，使水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)能夠及時(shí)、高效、準(zhǔn)確的進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的傳輸，從而推動(dòng)水利工程向信息化不斷發(fā)展，帶動(dòng)水利工程建設(shè)的進(jìn)步與發(fā)展。

4.4 網(wǎng)絡(luò)安全

基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)面臨著網(wǎng)絡(luò)不安全因素導(dǎo)致的安全隱患問(wèn)題，嚴(yán)重威脅到遠(yuǎn)程組態(tài)、遠(yuǎn)程控制、管理與遠(yuǎn)程維護(hù)等相關(guān)工作的有序開(kāi)展。因此，需要在系統(tǒng)中考慮網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題，保證水利工程的信息數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)的傳輸過(guò)程中受到完整性、真實(shí)性和機(jī)密性的全面保護(hù)，避免數(shù)據(jù)遭到非法入侵、篡改、破壞和刪除等，在遠(yuǎn)程操作的整個(gè)過(guò)程中，嚴(yán)格進(jìn)行安全保護(hù)[8]。

5 結(jié) 語(yǔ)

目前，我國(guó)相關(guān)水利工程項(xiàng)目在建投資規(guī)模不斷擴(kuò)大，水利工程投資建設(shè)的步伐不斷加快?；贗nternet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)不僅能夠積極的推動(dòng)水利工程運(yùn)行管理模式的完善、優(yōu)化、改革，而且還有利于人力資源的合理配置、水利工程的運(yùn)行維護(hù)水平的不斷提高等?；贗nternet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)為水利工程綜合效益的充分合理發(fā)揮，以及流域水資源的優(yōu)化調(diào)度奠定了重要的基礎(chǔ)。基于Internet的水利工程自動(dòng)化系統(tǒng)在優(yōu)化發(fā)展的同時(shí)，需要考慮其存在的問(wèn)題和不足，考慮其中的關(guān)鍵性技術(shù)。

[1]趙令劍.大伙房輸水工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的高清化改造[J].黑龍江水利科技，2014(06)：101-102.

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TP273.5

B

1007-7596(2017)09-0044-03

2017-08-26

王偉(1981-)，男，江蘇淮安人，工程師，研究方向?yàn)橥ㄓ嵕W(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)化、防汛抗旱、水利工程等；王莉莉(1986-)，女，江蘇淮安人，工程師，研究方向?yàn)樗?、?jì)算機(jī)管理與應(yīng)用；簡(jiǎn)丹(1986-)，女，江蘇盱眙人，工程師，從事水利工程管理工作；管湑松(1989-)，男，江蘇洪澤人，助理工程師，研究方向?yàn)楸谜?、水電站、自?dòng)化、水工。