楊超

[摘? ? 要]水利水電自動化系統(tǒng)的基本功能是自動監(jiān)測水利水電設(shè)施運行，對于水利水電基礎(chǔ)設(shè)施的運行數(shù)據(jù)信息進行實時的反饋處理，充分保證水利水電基礎(chǔ)設(shè)施的功能得以實現(xiàn)。目前無線通訊的自動化技術(shù)手段已經(jīng)被廣泛運用于水利水電系統(tǒng)工程，體現(xiàn)了無線通訊技術(shù)在節(jié)約水利水電系統(tǒng)運行資源、降低水利水電工程事故隱患以及提升水利水電基礎(chǔ)設(shè)施運行效益層面上的必要性。因此，目前針對水利水電自動化系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)予以完善調(diào)整，結(jié)合無線通訊的網(wǎng)絡(luò)信息化手段來改進水利水電項目的自動化運行管理方式。

[關(guān)鍵詞]無線通訊技術(shù);水利水電自動化系統(tǒng);科學(xué)運用要點

[中圖分類號]TM76;TP18 [文獻標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）07–0–02

Scientific Application of Wireless Communication Technology?in Water Conservancy and Hydropower Automation System

Yang Chao

[Abstract]The basic function of a water conservancy and hydropower automation system is to automatically monitor the operation of water conservancy and hydropower facilities， and to perform real-time feedback processing on the operation data information of the water conservancy and hydropower infrastructure to fully ensure the good use of the water conservancy and hydropower infrastructure. Under the current status quo， the automation technology of wireless communication has been widely used in water conservancy and hydropower system engineering， reflecting the use of wireless communication technology in saving water conservancy and hydropower system operating resources， reducing hidden dangers of water conservancy and hydropower engineering accidents， and improving the efficiency of water conservancy and hydropower infrastructure operations. On the necessity. Therefore， the current water conservancy and hydropower automation system should be perfected and adjusted， combined with wireless communication network information means to improve the automatic operation and management of water conservancy and hydropower projects.

[Keywords]wireless communication technology;water conservancy and hydropower automation system;key points of scientific application

無線通訊技術(shù)的關(guān)鍵特征就是運用無線通訊網(wǎng)絡(luò)來連接各個系統(tǒng)組成部分，進而達到準(zhǔn)確與實時傳遞無線網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)的目標(biāo)，對于傳輸與處理通訊數(shù)據(jù)的資源成本進行有效的節(jié)約。水利水電自動化系統(tǒng)具有連接水利水電基礎(chǔ)設(shè)施各個部位的重要功能，自動化的設(shè)備運行管理系統(tǒng)可以將實時的水利水電工程運行數(shù)據(jù)傳輸給網(wǎng)絡(luò)控制中心，以便于工程管理部門給出準(zhǔn)確與科學(xué)的管理決策。由此能夠得出，水利水電工程的自動化系統(tǒng)依靠無線通訊設(shè)施用于系統(tǒng)運行支撐，旨在合理節(jié)約水利水電工程通訊成本，改進水利水電自動化系統(tǒng)的運行功能。

1 無線通訊技術(shù)的特征與種類

1.1 無線網(wǎng)橋與擴頻微波技術(shù)

無線網(wǎng)橋通訊技術(shù)結(jié)合了有線網(wǎng)橋以及無線射頻兩種關(guān)鍵傳輸技術(shù)模式，無線網(wǎng)橋的信息傳輸模式是運用點對點地傳輸遠距離數(shù)據(jù)方式來保證網(wǎng)絡(luò)通訊過程暢通，因此在根本上優(yōu)化了有線網(wǎng)橋的傳統(tǒng)通訊傳輸模式^[1]。無線網(wǎng)橋技術(shù)的運行實現(xiàn)過程并不需要配備天線，其主要依靠自動式的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)以及存儲數(shù)據(jù)設(shè)備來進行全過程的遠程數(shù)據(jù)傳輸處理操作，從而表現(xiàn)出優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)傳輸抗干擾特性^[2]。

擴頻微波無線通訊傳輸模式屬于非常關(guān)鍵的網(wǎng)絡(luò)傳輸輔助技術(shù)手段，擴頻微波的無線傳輸平臺基本特征就是多地址傳輸，有效保證了多路徑的干擾波能夠被抵抗，并且可以達到優(yōu)良的組網(wǎng)性以及數(shù)據(jù)保密性。在目前的技術(shù)演進與轉(zhuǎn)型背景下，擴頻微波網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋于較廣的范圍面積，尤其適合戶外空曠區(qū)域的數(shù)據(jù)信息傳輸。

1.2 數(shù)傳電臺技術(shù)

數(shù)傳電臺無線通訊手段比較適合運用于多點通訊的特殊網(wǎng)絡(luò)通訊環(huán)境，在連接網(wǎng)絡(luò)傳輸通訊終端的前提下運用標(biāo)準(zhǔn)接口來傳遞數(shù)據(jù)，確保實現(xiàn)傳輸過程的透明化與實時性目標(biāo)。現(xiàn)階段的數(shù)傳電臺無線通訊系統(tǒng)平臺已經(jīng)延伸至30km的信息傳輸距離，確保控制在1 300 kbit的信號傳輸速度范圍內(nèi)，因此達到了縮小電臺裝置體積、提升接收信息敏銳程度以及增強網(wǎng)絡(luò)抗干擾性的目標(biāo)。

1.3 短波通訊技術(shù)

對于30MHz以內(nèi)波段的較短無線電波在進行傳輸與接收的全過程中，技術(shù)人員目前重點選擇運用短波通訊處理技術(shù)。作為遠程通訊網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵通訊手段，短波通訊技術(shù)可以覆蓋于戈壁地區(qū)、山區(qū)丘陵地帶以及海洋地區(qū)，有效彌補了超短波的傳輸數(shù)據(jù)模式缺陷。并且，短波通訊方式不會受到有源傳輸樞紐的限制與約束，即便在突發(fā)災(zāi)害的情況下也可正常實現(xiàn)通訊傳輸操作。

1.4 衛(wèi)星通訊技術(shù)

衛(wèi)星通訊技術(shù)的重要特征就是運用衛(wèi)星中繼系統(tǒng)來連接各個無線通信站點，充分保證了無線通訊系統(tǒng)達到較大的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸容量，并且確保了可靠與穩(wěn)定的通訊數(shù)據(jù)信號傳輸效果。早在20世紀(jì)末，衛(wèi)星通訊平臺技術(shù)手段就已得到推廣普及，現(xiàn)階段的衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)平臺已經(jīng)趨向于成熟，能夠連接多個不同區(qū)域地點的網(wǎng)絡(luò)通訊地址^[3]。

2 水利水電自動化系統(tǒng)的無線通訊總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

對于水利水電大型基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)來講，自動化控制系統(tǒng)的總體設(shè)計思路在于實時監(jiān)測水質(zhì)數(shù)據(jù)與水情信息，并且將以上數(shù)據(jù)與信息準(zhǔn)確反饋給大型基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)控制終端，確保工程值守人員能全面掌控水利水電基礎(chǔ)設(shè)施的安全運行狀況^[4]。具體在針對無線通訊系統(tǒng)的總體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，主要應(yīng)當(dāng)將無線通訊系統(tǒng)劃分為遠程閘門控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳感與自動采集系統(tǒng)、監(jiān)測水庫運行狀況的系統(tǒng)、監(jiān)控防汛工作狀況的系統(tǒng)等。

水利水電自動化系統(tǒng)中的無線通訊網(wǎng)絡(luò)重點應(yīng)當(dāng)包含自動監(jiān)測水位、水質(zhì)與雨量的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測站點，并且還要包含自動監(jiān)測大壩變形與大壩滲流的網(wǎng)絡(luò)站點。在視頻監(jiān)測系統(tǒng)的動態(tài)控制作用下，無線通訊組網(wǎng)能夠確保完整覆蓋于水利水電大壩建筑部位，對于水質(zhì)變化情況以及壩體損壞風(fēng)險因素都能進行實時性的傳感監(jiān)測工作，依靠遠程傳輸?shù)穆窂脚c方式來發(fā)送數(shù)據(jù)信息。

3 無線通訊技術(shù)在水利水電自動化系統(tǒng)中的具體運用實現(xiàn)要點

3.1 自動監(jiān)控泵站與閘門運行

無線通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)有各個終端的無線通訊基礎(chǔ)設(shè)備模塊，運用網(wǎng)絡(luò)信息中心來連接各個不同區(qū)域的系統(tǒng)工作站。在此前提下，無線通訊的網(wǎng)絡(luò)智能化監(jiān)測設(shè)備可以用來自動感知與探測水情信息，對于潛在性的水利水電基礎(chǔ)設(shè)施運行安全隱患都能準(zhǔn)確進行識別，可據(jù)此給出可行的改進建議方案。具體針對水利水電基礎(chǔ)設(shè)施中的泵站系統(tǒng)以及閘門系統(tǒng)，在全面開展自動運行監(jiān)測的實踐中，系統(tǒng)信息中心應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崟r接收來自于各個終端的泵站運行數(shù)據(jù)，及時查找存在運行安全風(fēng)險因素的泵站系統(tǒng)組成部分，對此進行必要的維修與保養(yǎng)。

水利水電閘門的自動傳感監(jiān)測系統(tǒng)具有實時監(jiān)控閘門運行狀況的作用，對于水利水電的基礎(chǔ)設(shè)施閘門部位可以做到準(zhǔn)確識別閘門功能失靈風(fēng)險，提醒系統(tǒng)值守人員對此實施必要的維修。技術(shù)人員對于通訊傳感監(jiān)測模式主要可以設(shè)計為GPRS模式，確保傳感系統(tǒng)模塊能自動感知閘門下降上升、閘門開啟與閉合的角度數(shù)據(jù)，以便于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測中心給出合理的應(yīng)對措施^[5]。

3.2 連接系統(tǒng)控制中心與監(jiān)測站

閘門位置傳感器、水質(zhì)與水位傳感器等關(guān)鍵性的系統(tǒng)監(jiān)測模塊都要直接連接于系統(tǒng)控制中心，充分保證系統(tǒng)控制中心能夠?qū)崟r接收全方位的傳感數(shù)據(jù)信息，據(jù)此給出水利水電項目的運行監(jiān)管決策^[6]。為了實現(xiàn)以上的自動化監(jiān)測功能與目標(biāo)，那么最關(guān)鍵的無線通訊技術(shù)手段就是連接系統(tǒng)控制中心與各個監(jiān)測站。系統(tǒng)控制中心在準(zhǔn)確感知水利水電設(shè)施運行數(shù)據(jù)的前提下，系統(tǒng)監(jiān)測站應(yīng)當(dāng)能夠給出節(jié)約系統(tǒng)運行資源以及延長水利水電設(shè)施使用年限的科學(xué)方案。

除此以外，全面連接系統(tǒng)控制中心與系統(tǒng)監(jiān)測站的方式還能達到實時查找水利水電工程安全隱患的效果。例如，針對混凝土結(jié)構(gòu)的水利水電基礎(chǔ)建筑設(shè)施而言，無線通訊系統(tǒng)的重要價值在于監(jiān)測混凝土的安全性能缺陷。水利施工技術(shù)人員對于存在變化的空間環(huán)境因素應(yīng)當(dāng)運用信息化手段加以監(jiān)測，從而選擇合理與科學(xué)的施工技術(shù)手段來進行應(yīng)對。水利施工企業(yè)務(wù)必保證水利工程建筑達到建筑使用性能的良好程度標(biāo)準(zhǔn)，確保在根本上預(yù)防水利施工中的安全事故后果，督促水利施工人員嚴(yán)格遵守水利工程建筑安全施工準(zhǔn)則?；炷亮芽p的誘發(fā)原因包含很多種，技術(shù)人員針對外界氣候的變化因素應(yīng)當(dāng)實時進行監(jiān)測，準(zhǔn)確傳遞數(shù)據(jù)與信息。水利施工技術(shù)人員針對水利工程項目在擴大建設(shè)施工規(guī)模的同時，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格防控外界氣候條件改變引發(fā)的混凝土水利水電基礎(chǔ)設(shè)施裂縫隱患。

3.3 全面采集視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)與信息

動態(tài)化與智能化的視頻監(jiān)控技術(shù)手段應(yīng)當(dāng)完整貫穿于水利水電的基礎(chǔ)設(shè)施運行使用過程，切實保證水利水電的基礎(chǔ)設(shè)施運行數(shù)據(jù)與信息都能夠納入到視頻監(jiān)控系統(tǒng)范圍內(nèi)。水利水電自動化運行管理的負責(zé)人員應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確判斷無線通訊數(shù)據(jù)內(nèi)容，對于動態(tài)無線視頻通訊傳輸信息進行實時性的收集。系統(tǒng)管理人員只有做到了全面與完整地采集水利水電設(shè)施運行數(shù)據(jù)，才能有效查找水利水電大型設(shè)施各個部位的安全風(fēng)險，及時調(diào)整現(xiàn)有的水利水電項目工程運行方式。近些年以來，工程管理人員針對水利工程灌區(qū)正在嘗試引進視頻數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控設(shè)施，旨在全面監(jiān)測灌區(qū)水位波動情況。

例如，對于水利水電基礎(chǔ)設(shè)施的施工建設(shè)過程來講，運用無線通訊的自動化控制技術(shù)手段可以確保實時傳遞施工數(shù)據(jù)信息，切實杜絕水利水電的基礎(chǔ)設(shè)施存在工程質(zhì)量缺陷。信息化技術(shù)平臺將會增進水利施工人員之間的交流溝通，有益于水利水電施工項目的順利推進。水利水電項目的監(jiān)理部門以及施工企業(yè)都要積極運用信息技術(shù)平臺，運用立體化的信息技術(shù)模型來查找水利水電項目施工的安全隱患，及時彌補水利水電施工中的質(zhì)量安全缺陷。工程監(jiān)理部門應(yīng)當(dāng)運用信息化技術(shù)平臺來溝通與監(jiān)督施工操作人員，培養(yǎng)水利水電施工人員的質(zhì)量安全意識。水利水電施工建設(shè)項目具有復(fù)雜性與緊迫性的特征，水利水電施工企業(yè)務(wù)必做到正確認識水利水電施工質(zhì)量保障的意義，避免水利水電項目施工企業(yè)存在過度重視水利施工工期以及施工成本的傾向。工程監(jiān)理部門針對水利水電的大規(guī)模建設(shè)項目應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格把控項目施工質(zhì)量，認真督促水利水電施工負責(zé)人員履行工程質(zhì)量保障的義務(wù)與責(zé)任。

4 結(jié)束語

經(jīng)過分析可見，水利水電自動化系統(tǒng)重點應(yīng)當(dāng)包含無線網(wǎng)橋通訊技術(shù)、擴頻微波通訊技術(shù)、數(shù)傳電臺技術(shù)、短波通訊以及衛(wèi)星通訊技術(shù)等?，F(xiàn)階段的水利水電大型公共基礎(chǔ)設(shè)施包含多層面的工程運行功能，水利水電項目建設(shè)與運行的基本宗旨在于保障供電安全，提升水利水電大型建筑設(shè)施的使用效益。在此基礎(chǔ)上，技術(shù)人員針對水利水電自動化的無線通訊系統(tǒng)必須要展開合理科學(xué)的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，確保做到實時采集與監(jiān)控水利水電通訊網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，增強水利水電管理部門針對水利水電項目的運行使用全過程的監(jiān)管控制能力。

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