自動(dòng)化系統(tǒng)在現(xiàn)代水庫(kù)工程管理中的應(yīng)用

□車 偉（信陽(yáng)市鲇魚(yú)山水庫(kù)管理局）

1.水庫(kù)概況

鲇魚(yú)山水庫(kù)是以防洪、灌溉為主，結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)殖、多種經(jīng)營(yíng)等綜合利用的大Ⅱ型水庫(kù)，擔(dān)負(fù)著灌河下游及淮河干流的防洪保護(hù)任務(wù)。水庫(kù)的安危關(guān)系著下游商城、固始十余座城鎮(zhèn)和沿淮兩岸近百萬(wàn)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，以及312國(guó)道、滬陜高速公路、寧西鐵路的安全，因此，水庫(kù)的防汛工作十分重要。目前水庫(kù)已初步建立防汛通訊與水情預(yù)報(bào)系統(tǒng)等設(shè)施，在水庫(kù)防洪調(diào)度中，對(duì)水情處理、洪水預(yù)報(bào)，能夠較快而準(zhǔn)確地向有關(guān)部門(mén)上報(bào)汛情資料，發(fā)揮了巨大的作用。

2.系統(tǒng)建立的必要性與可行性

2.1 系統(tǒng)建立的必要性

鲇魚(yú)山水庫(kù)主要建筑物有：主壩、27座副壩、溢洪道、泄洪洞、電站等。主壩長(zhǎng)1475.6m，最大壩高38.5m；副壩總長(zhǎng)3908.5m，最大壩高27m，溢洪道4孔12m×11m，最大泄量5100m3/s,泄洪洞最大泄量560m3/s，電站裝機(jī)1.25萬(wàn)kW。建立健全大壩安全監(jiān)測(cè)、大壩及重點(diǎn)附屬建筑物的視頻監(jiān)控系統(tǒng)工程顯得尤為重要。

水庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)主要是對(duì)主壩、溢洪道、泄洪洞、電站等重要部位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控。管理人員在中控室操作也可在各監(jiān)測(cè)站進(jìn)行人工數(shù)據(jù)采集、顯示，能實(shí)時(shí)直觀地了解和掌握主壩、溢洪道、泄洪洞、電站的現(xiàn)場(chǎng)情況，并能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集記錄以作資料進(jìn)行分析使用。數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)站分別布置在主壩左右岸的觀測(cè)房中，自動(dòng)化監(jiān)控中心布置在局辦公樓的中控室。中控室可同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀器進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)化數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、分析、圖表繪制及資料整編。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接局領(lǐng)導(dǎo)及上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)可遠(yuǎn)程對(duì)自動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、圖表實(shí)時(shí)瀏覽。

2.2 系統(tǒng)建立的可行性

水庫(kù)始建于文革時(shí)期，受當(dāng)時(shí)條件限制，存在不少安全隱患，目前，雖然對(duì)庫(kù)區(qū)水文水情遙測(cè)、防汛會(huì)商實(shí)行了自動(dòng)化，但根據(jù)水庫(kù)在防洪調(diào)度、工程管理中的實(shí)際需求，經(jīng)過(guò)專家的研究論證，利用已成熟的現(xiàn)代化技術(shù)對(duì)水庫(kù)主要的生產(chǎn)、調(diào)度過(guò)程實(shí)行自動(dòng)化管理是完全可行的。

3.建立系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

為加強(qiáng)水庫(kù)的運(yùn)行管理，在觀測(cè)站與中控室組成RS-485網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸大壩運(yùn)行的全部數(shù)據(jù)和圖像，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。建立基于Internet網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，大壩安全監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、閘門(mén)啟閉運(yùn)行、庫(kù)區(qū)水文水情、工管調(diào)度等數(shù)據(jù)均可通過(guò)該線路得到高保真?zhèn)鬏?，并可通過(guò)水利系統(tǒng)內(nèi)廣域網(wǎng)遠(yuǎn)傳信息至省市水利主管部門(mén)，使上級(jí)及局工作人員能隨時(shí)掌握水庫(kù)的運(yùn)行狀況，加強(qiáng)對(duì)水庫(kù)的管理和調(diào)度。水庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)由大壩安全監(jiān)測(cè)、大壩視頻監(jiān)控和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等組成。

3.1 大壩安全監(jiān)測(cè)

大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控中心設(shè)在水庫(kù)調(diào)度樓中控室，主要設(shè)備為工控計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、交換機(jī)、采集軟件、管理軟件、通訊軟件、打印機(jī)等。監(jiān)控主機(jī)負(fù)責(zé)采集與通訊，同時(shí)為考慮主管上級(jí)能及時(shí)瀏覽，另配網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳輸設(shè)備，方便、靈活。另考慮系統(tǒng)的安全操作、運(yùn)行，系統(tǒng)監(jiān)控操作采用分級(jí)權(quán)限制。數(shù)據(jù)采集單元設(shè)在觀測(cè)站，由各類傳感器、數(shù)據(jù)采集單元、RS485網(wǎng)線、UPS，隔離變壓器、過(guò)電壓保護(hù)等設(shè)備組成。采集單元網(wǎng)絡(luò)為分布式+RS-485網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，連接自動(dòng)化監(jiān)測(cè)儀器，通過(guò)光端機(jī)將數(shù)據(jù)傳至控制中心。

3.2 大壩視頻監(jiān)控

大壩視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用光纖傳輸完成水庫(kù)大壩與中控室間的監(jiān)控。監(jiān)控中心接收各監(jiān)測(cè)站傳送的攝像機(jī)視頻信號(hào)，視頻、控制電信號(hào)通過(guò)光端機(jī)變成光信號(hào)進(jìn)行傳輸，再經(jīng)監(jiān)控中心的光端機(jī)變成電信號(hào)進(jìn)行處理，經(jīng)處理還原成圖像。監(jiān)控中心主控設(shè)備由錄像機(jī)、視頻監(jiān)視器、視頻編碼器、視頻服務(wù)器、視頻分配器、視頻光端機(jī)、監(jiān)控軟件、系統(tǒng)電源組成。前端設(shè)備包括一體化高速球機(jī)、解碼器、光端機(jī)和電源等設(shè)備,一體化高速球機(jī)安裝在溢洪道上下游、泄洪洞、主壩左右連接壩段、辦公區(qū)，監(jiān)視大壩、閘門(mén)、庫(kù)區(qū)等實(shí)時(shí)運(yùn)行情況。

3.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

3.3.1 現(xiàn)狀分析

市水利局與水庫(kù)間距離較遠(yuǎn)，尤其近年來(lái)生產(chǎn)、辦公業(yè)務(wù)量的不斷增大，為提高信息傳遞效率，降低資源消耗，建立一套高效的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以滿足與上級(jí)水利部門(mén)間信息傳遞需求。在原則上不增加系統(tǒng)投資的情況下，采用當(dāng)今先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開(kāi)發(fā)出滿足水庫(kù)生產(chǎn)和辦公需求的網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)。按照水庫(kù)防汛調(diào)度需求，實(shí)現(xiàn)大壩安全監(jiān)測(cè)、水文水情遙測(cè)、視頻監(jiān)控、閘門(mén)遠(yuǎn)程控制和辦公自動(dòng)化等的信息實(shí)時(shí)傳輸、管理、綜合處理功能。

3.3.2 結(jié)構(gòu)與配置

本計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由市水利局和水庫(kù)管理局兩個(gè)局域網(wǎng)（LANa和LANb），經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信線路連接而成。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基于系統(tǒng)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)，在100MBps的高速信息交換的管理信息系統(tǒng)下工作。LANa和LANb均配置網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、交換機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)卡、掃描儀、打印機(jī)和UPS電源等。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)為SQL Server，客戶端平臺(tái)為中文版Windows 2003 Server和WinXP。

4.結(jié)語(yǔ)

水庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)采用當(dāng)前國(guó)際上先進(jìn)的自動(dòng)化管理技術(shù)，設(shè)備性能優(yōu)良、功能完善、穩(wěn)定可靠，在節(jié)約及降低成本的前提下，使系統(tǒng)發(fā)揮最大的作用。整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)操作靈活簡(jiǎn)便、易于掌握，操作人員方便使用與維護(hù)。且該系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，預(yù)留有與其他系統(tǒng)的接口，可隨時(shí)增加其他控制模塊。該系統(tǒng)的建立，對(duì)保證水庫(kù)安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮十分必要。