王桂平

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，水利工程建設(shè)過程中要求將安全監(jiān)測、水情測報、水質(zhì)監(jiān)控、閘門監(jiān)控、視頻監(jiān)控等專業(yè)信息系統(tǒng)進(jìn)行有效集合與管理，構(gòu)建整體的信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對各個子系統(tǒng)的實時監(jiān)測與安全數(shù)據(jù)的有效分析，實現(xiàn)洪水預(yù)報、閘門調(diào)度計算以及監(jiān)測資料分析等多個功能，因此自動化綜合系統(tǒng)的設(shè)計與運用在水利工程管理過程中起到顯著作用。

一、水利工程自動化綜合系統(tǒng)設(shè)計的功能分析

針對水利工程設(shè)計自動化信息管理系統(tǒng)，要求能夠滿足用戶的使用需求，能夠利用現(xiàn)代公共電信網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)對水利信息的自動化建設(shè)，提升水利工程信息網(wǎng)絡(luò)管理效率。在對水利綜合信息進(jìn)行自動化監(jiān)控過程中,要求對水利工程的運行進(jìn)行有效的信息管理，能夠與水利工程具體實際情況相結(jié)合，加強(qiáng)對工程運行監(jiān)控、水文測報、辦公政務(wù)系統(tǒng)檢測、防汛抗旱信息檢測等多項系統(tǒng)數(shù)據(jù)體系的建設(shè)與運用，要求內(nèi)部數(shù)據(jù)信息的建設(shè)層面具有良好的可操作性與共享性，在系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計良好的人機(jī)交互界面。

二、優(yōu)化水利工程自動化綜合系統(tǒng)的總體設(shè)計

在自動化綜合系統(tǒng)的總體設(shè)計過程中要求能夠考慮到多個層面，結(jié)合水利工程的多項工作流程，見圖1。建立通信網(wǎng)絡(luò)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、信息采集層、綜合數(shù)據(jù)層等多項體系結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)對系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計與開發(fā)，要求系統(tǒng)設(shè)計能夠滿足國家有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系與安全保障，設(shè)計良好的操作界面，提升系統(tǒng)設(shè)計的有效集成性，為信息系統(tǒng)設(shè)計提供良好的信息共享機(jī)制與統(tǒng)一管理機(jī)制。

在自動化綜合系統(tǒng)中從控制角度來說，將其分為RTU、LCU、MCU 等現(xiàn)地控制單元、遠(yuǎn)程控制端、手動控制端與現(xiàn)地控制中心等，運用遠(yuǎn)程控制端建立對控制中心的授權(quán)控制，構(gòu)建系統(tǒng)控制邏輯結(jié)構(gòu)，見圖2。

三、水利工程信息自動化綜合系統(tǒng)的功能設(shè)計

水利工程自動化信息系統(tǒng)的功能設(shè)計過程中要求運用系統(tǒng)控制邏輯，能夠有效監(jiān)控現(xiàn)地控制單元、手動控制端、現(xiàn)地控制中心、遠(yuǎn)程控制端，對水利工程運行的多個層面進(jìn)行監(jiān)控，實現(xiàn)對信息數(shù)據(jù)的有效集合管理。同時針對信息數(shù)據(jù)建立自動搜集功能，實現(xiàn)對傳感器的有效加工與傳送作業(yè)，對系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫設(shè)備功能進(jìn)行有效強(qiáng)化，以此實現(xiàn)對水利信息的統(tǒng)一綜合有效管理。為信息系統(tǒng)的運行建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫、操作平臺與操作界面，加強(qiáng)各個子系統(tǒng)之間的有效合成，實現(xiàn)各項水利信息資源的共享與統(tǒng)一，為水利系統(tǒng)運行提供必要支持。

在軟件系統(tǒng)設(shè)計過程中要求設(shè)計出豐富的表格界面與圖形表現(xiàn)形式，為用戶操作提供便利，為系統(tǒng)運行設(shè)計良好的可擴(kuò)展性，充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器、電子等對水利工程大壩進(jìn)行全方位監(jiān)測，針對水情測報與閘門控制等信息建立自動化監(jiān)控管理系統(tǒng)，通過軟件的統(tǒng)一管理與設(shè)置進(jìn)行信息資源的統(tǒng)一調(diào)度，管理人員不需要對軟件信息進(jìn)行單獨操作。通過這種操作方式使得水利工程達(dá)到良好的工程管理效益。

四、水利工程自動化綜合系統(tǒng)運用

1.工程概況

將自動化綜合系統(tǒng)運用到某水利工程之中，某水利工程建設(shè)內(nèi)容主要有左干渠龍海段、中干渠進(jìn)水閘、南北港2 座攔河閘、節(jié)制閘、船閘等，在運用自動化綜合系統(tǒng)中主要進(jìn)行閘門監(jiān)控，并檢測流域水情、流量以及水質(zhì)情況。水利工程的自動化綜合系統(tǒng)運用過程中要求建立工程系統(tǒng)、發(fā)布WEB 信息、設(shè)計系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、代碼實現(xiàn)、建立數(shù)據(jù)通信的交換形式，為水利工程運行提供必要的支撐。

2.建立工程系統(tǒng)

該水利工程系統(tǒng)設(shè)計過程中主要內(nèi)容包括設(shè)計流域水情系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)、水質(zhì)自動測報系統(tǒng)、閘門監(jiān)控系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)。在水利工程管理過程中，在信息管理系統(tǒng)中要求能夠涵蓋這六個子系統(tǒng)，構(gòu)成一套完整的自動化信息管理系統(tǒng)。要求結(jié)合用戶的需要，開發(fā)J2EE 語言、模塊開發(fā)技術(shù)、SQLServer2005 數(shù)據(jù)庫，針對信息數(shù)據(jù)建立采用C/S 結(jié)構(gòu)，實時測控子系統(tǒng)，同時能夠分析計算水閘監(jiān)測資料，并計算分析閘門調(diào)度方案與洪水預(yù)報，對水利工程的相關(guān)運行情況進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計。B/S 結(jié)構(gòu)的運用能夠促進(jìn)管理人員借助于綜合自動化信息管理系統(tǒng)，向外界提供信息瀏覽與查詢服務(wù)，實現(xiàn)對水利工程的有效運營管理。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

圖2 系統(tǒng)控制邏輯結(jié)構(gòu)圖

綜合信息管理系統(tǒng)運行過程中要求設(shè)計統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有效采集與處理，針對水庫的水情、水質(zhì)以及大壩安全監(jiān)測等內(nèi)容建立有效的數(shù)據(jù)接收體系。為系統(tǒng)運行提供統(tǒng)一的綜合數(shù)據(jù)管理庫，實現(xiàn)對各個子系統(tǒng)控制主機(jī)的現(xiàn)場更新，同時建立各個系統(tǒng)的測站配置、數(shù)據(jù)召測等多項功能。為降低故障率，采用模塊化的設(shè)計方式，模塊代碼獨立與核心代碼公用的處理方式，某一模塊發(fā)生故障并不會影響其他模塊的正常運行。使用VB 語言編寫綜合信息管理軟件。

3.發(fā)布WEB 信息

發(fā)布WEB 信息采用的是J2EE 結(jié)構(gòu)，在對水利工程各項信息的采集與處理層面上主要是運用業(yè)務(wù)邏輯層、瀏覽器、數(shù)據(jù)層、表示層等結(jié)構(gòu)。用戶可以在WEB 頁面進(jìn)行信息查詢與展示，為管理人員提供有效的信息操作方式，加強(qiáng)管理人員對大量信息的可視化與人性化管理。

4.設(shè)計系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

在對信息數(shù)據(jù)的實時查詢、成果展示與數(shù)據(jù)信息利用方面主要是通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)的，重點體現(xiàn)在閘門運行調(diào)度、水情水質(zhì)、水庫調(diào)度、水文水資源、計算方法、安全監(jiān)測、模型、工程基礎(chǔ)等多種層面的數(shù)據(jù)庫。要求在數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理方式，簽訂命令交換協(xié)議，同時針對數(shù)據(jù)管理方式建立實時數(shù)據(jù)交換平臺，建立專用數(shù)據(jù)的接口程序。以此實現(xiàn)對實時數(shù)據(jù)的交換、存儲以及查詢，實現(xiàn)水庫信息數(shù)據(jù)的共享，提升信息管理效率。

5.代碼實現(xiàn)

運用模塊化方式進(jìn)行綜合信息管理軟件設(shè)計，采用模塊代碼獨立設(shè)計與核心代碼公用的設(shè)計方式，建立不同模塊之間獨立的運行方式，確保各個故障之間互不影響，以此降低故障發(fā)生率。為此在綜合信息管理體系中運用VB 語言編寫，采用B/S 結(jié)構(gòu)與C/S 結(jié)構(gòu)，以此優(yōu)化系統(tǒng)信息的有效管理控制。

6.建立數(shù)據(jù)通信的交換形式

水利工程運行過程中建立測站和中心現(xiàn)地計算機(jī)的交換形式，此外還包括數(shù)據(jù)交換平臺、現(xiàn)地與數(shù)據(jù)庫的服務(wù)器、現(xiàn)地計算機(jī)、數(shù)據(jù)交換平臺與客戶端。針對數(shù)據(jù)管理建立有效的實時信息交換、入庫機(jī)制，針對數(shù)據(jù)流制定嚴(yán)格的命令交換協(xié)議與規(guī)范的管理流程。采用專項開發(fā)的數(shù)據(jù)交換平臺，使得各類實時數(shù)據(jù)能夠交換完成。采用專用的數(shù)據(jù)接口程序進(jìn)行雨量、水位的安全檢測，建立數(shù)據(jù)信息的有效收集機(jī)制，并將收集到的數(shù)據(jù)信息錄入到系統(tǒng)之中，對大量的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行即時更新，將其體現(xiàn)在歷史數(shù)據(jù)庫之中。

使用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、信息發(fā)布，即時存儲各種基礎(chǔ)信息、成果，按照水利部或者國家有關(guān)部門的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建立包涵水文水資源、工程基礎(chǔ)、水情水質(zhì)等多種信息資源的數(shù)據(jù)庫，發(fā)揮數(shù)據(jù)庫對信息資源的支持作用。

7.系統(tǒng)運行效益

該水利工程運用自動化綜合系統(tǒng)之后，對水利工程的實際運行情況提供了有效的數(shù)據(jù)理論支持，實現(xiàn)了對水利相關(guān)數(shù)據(jù)的有效分析與運用。經(jīng)過4年多的運行之后，在水利工程內(nèi)部提升了其信息化管理水平，實現(xiàn)了對水利工程的實時監(jiān)管，促進(jìn)水利工程達(dá)到了良好的管理水平。

五、結(jié)語

綜合自動化管理系統(tǒng)在水利工程中的運用，實現(xiàn)了將各專業(yè)系統(tǒng)集合在統(tǒng)一的信息平臺之上。為實現(xiàn)有效的信息共享，要求解決通訊規(guī)約協(xié)調(diào)難與系統(tǒng)硬件接口差異的技術(shù)問題，從技術(shù)層面上優(yōu)化水利工程管理，建立了良好有效的管理平臺，優(yōu)化了水利工程運行，增加了水利工程的實用效益■