紅旗水庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)

唐守義，齊元江，邱鳳琴

（沂源縣紅旗水庫(kù)管理所，山東 沂源 256110）

紅旗水庫(kù)位于淄博市沂源縣燕崖鄉(xiāng)南部山區(qū)的沂河支流——白馬河上游，屬淮河流域沂河水系，是山東省大中型水庫(kù)中海拔最高的水庫(kù)，也是典型的 “頭頂庫(kù)”。水庫(kù)現(xiàn)狀總庫(kù)容 1151萬(wàn)m3，興利庫(kù)容 770萬(wàn) m3，死庫(kù)容40萬(wàn)m3，控制流域面積27.4km2，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游等綜合利用的中型水庫(kù)。

為了加強(qiáng)水庫(kù)管理、全面掌握水庫(kù)基本信息，保障水庫(kù)安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)管理信息化，紅旗水庫(kù)管理所建設(shè)數(shù)字集成平臺(tái)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控級(jí)完成數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過(guò)處理后，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)將數(shù)據(jù)傳輸至主站級(jí)主機(jī)完成數(shù)據(jù)通訊。管理人員通過(guò)主站級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)入庫(kù)流量、泄洪流量的數(shù)據(jù)推算，水位、雨情等數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，并以數(shù)字、文字、圖形、表格的形式進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)管理自動(dòng)化。

1 自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

1.1 溢洪道閘門監(jiān)控系統(tǒng)

溢洪道閘門監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控主機(jī)、PLC控制屏、機(jī)旁箱、網(wǎng)絡(luò)柜、UPS、傳感器和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組成。該系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)采用西門子PLC及其模擬量、數(shù)字量采集模塊和通訊模塊,實(shí)現(xiàn)對(duì)閘門的升降全過(guò)程控制，并實(shí)現(xiàn)閘門升降過(guò)程中各種工況參數(shù)的自動(dòng)采集與監(jiān)視，以及故障報(bào)警和事故處理，并通過(guò)通訊實(shí)現(xiàn)觸摸屏及遠(yuǎn)程控制，可實(shí)時(shí)監(jiān)視各種工況參數(shù)。

1.2 大壩滲壓自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)

共安裝12個(gè)壓力式傳感器，安裝在大壩五個(gè)斷面（0+020、0+066、0+090、0+120、0+165）12 個(gè)測(cè)壓管內(nèi)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)12個(gè)測(cè)壓管內(nèi)水位高度，及時(shí)上傳至管理所上位機(jī)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用智能監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)測(cè)壓管內(nèi)水位參數(shù)的實(shí)時(shí)采集和顯示，實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表及變化趨勢(shì)曲線的顯示和打印，數(shù)值越值報(bào)警，歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

1.3 放水洞監(jiān)控系統(tǒng)

放水洞監(jiān)控系統(tǒng)由插入式電磁流量計(jì)、PLC、浮子式水位計(jì)組成。插入式電磁流量計(jì)準(zhǔn)確測(cè)量通過(guò)的水流量，并與放水洞PLC通訊,完成數(shù)據(jù)傳輸；浮子式水位計(jì)采集的水位信號(hào)通過(guò)通訊電纜傳輸?shù)椒潘碢LC；放水洞PLC將流量信號(hào)、閘門開(kāi)度、水位等信號(hào)進(jìn)行處理通過(guò)多模光纜傳輸至溢洪閘PLC進(jìn)行集中處理和存儲(chǔ)，PLC將數(shù)據(jù)通過(guò)光纜傳輸至管理所控制中心。

1.4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

系統(tǒng)可分為三部分，一是視頻監(jiān)視前端;二是視頻監(jiān)控中心；三是視頻圖像傳輸網(wǎng)絡(luò)。

視頻監(jiān)視前端包括攝像機(jī)和編碼器，負(fù)責(zé)將攝像機(jī)采集的圖像信號(hào)數(shù)字化，并將圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼，供錄像與傳輸用；可接收監(jiān)控中心的遠(yuǎn)程控制信號(hào)，用以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控設(shè)備或其它傳感器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。配置圖像存儲(chǔ)服務(wù)器用于歷史圖像存儲(chǔ)。

監(jiān)控中心由視頻監(jiān)控主機(jī)、1臺(tái)8路硬盤(pán)錄像機(jī)（管理所中控室監(jiān)控柜內(nèi)）、1臺(tái)8路硬盤(pán)錄像機(jī) （溢洪閘現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控室監(jiān)控柜內(nèi)）和1臺(tái)4路視頻服務(wù)器（放水洞機(jī)旁箱內(nèi)）組成。通過(guò)硬盤(pán)錄像機(jī)的管理軟件可方便地控制、切換監(jiān)視器上的圖像；可將監(jiān)視圖像進(jìn)行硬盤(pán)錄像，存入文件服務(wù)器；可遠(yuǎn)程控制遠(yuǎn)端監(jiān)視設(shè)備，具有系統(tǒng)配置和用戶管理的功能，同時(shí)支持將IP視頻數(shù)據(jù)流接收到Web信息資源整合平臺(tái)供瀏覽共享。

為保證視頻圖像傳輸質(zhì)量和方便設(shè)備線纜的日常維護(hù)，把硬盤(pán)錄像機(jī)安裝在橋頭堡控制柜內(nèi)或管理所中控室控制柜內(nèi)，攝像機(jī)通過(guò)視頻專用電纜把視頻信號(hào)送到硬盤(pán)錄像機(jī)，硬盤(pán)錄像機(jī)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)把視頻信號(hào)傳到監(jiān)控中心，從而保證視頻信號(hào)的質(zhì)量，并可滿足上級(jí)調(diào)度中心調(diào)用視頻信號(hào)時(shí)的圖像質(zhì)量要求。

1.5 雨水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)

水庫(kù)上游選址新建兩處雨量站，每處雨量站設(shè)置1臺(tái)無(wú)線自動(dòng)雨量計(jì)；雨量計(jì)采用翻斗式，雨量站采用GSM/GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)完成與水庫(kù)管理所控制中心上位機(jī)的通信。水庫(kù)管理所新建1處自動(dòng)雨量計(jì)，該雨量計(jì)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)RS485數(shù)據(jù)線和監(jiān)控主機(jī)完成數(shù)據(jù)通訊。

1.6 洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)

洪水測(cè)報(bào)系統(tǒng)分為主站級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控級(jí)。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控級(jí)由放水洞水位計(jì)和流量計(jì)、管理所雨量計(jì)和上游雨量計(jì)等設(shè)備或系統(tǒng)組成；在水庫(kù)管理所控制中心安裝洪水預(yù)報(bào)軟件系統(tǒng)，結(jié)合溢洪閘泄洪經(jīng)驗(yàn)公式、放水洞流量數(shù)據(jù)以及管理所和上游雨量測(cè)報(bào)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、比對(duì)、數(shù)學(xué)建模，并進(jìn)行綜合分析，從而有效地控制水庫(kù)水位，為上級(jí)部門防洪調(diào)度提供數(shù)據(jù)依據(jù)和技術(shù)支持。

運(yùn)行人員通過(guò)操作臺(tái)上的主站級(jí)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)入庫(kù)流量、泄洪流量的數(shù)據(jù)推算，水位、雨情等數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)控級(jí)設(shè)備與主站級(jí)設(shè)備之間采用GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

2 結(jié) 語(yǔ)

紅旗水庫(kù)管理所實(shí)施的信息化建設(shè)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)集成一體化的數(shù)字集成平臺(tái)，加強(qiáng)了水庫(kù)管理，保障了水庫(kù)安全運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了水庫(kù)管理信息化。