基于水利水電工程自動(dòng)化應(yīng)用的思考

【摘要】水是人類賴于生存的基本要素，電是社會(huì)發(fā)展的主要能源。水利水電工程在防汛抗旱、水資源調(diào)度及開發(fā)利用發(fā)揮著重要作用，也是我國(guó)工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活用電的主要電力供應(yīng)方式。21世紀(jì)，是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展及其科學(xué)成果應(yīng)用的世紀(jì)，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)也在飛速發(fā)展并被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，那么，自動(dòng)化技術(shù)在水利水電過(guò)程中應(yīng)用情況如何呢？

【關(guān)鍵詞】水利水電工程；自動(dòng)化；應(yīng)用

水利水電工程是國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要指標(biāo)，也是國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，是國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的核心工程，水利水電工程關(guān)系著國(guó)計(jì)民生，我國(guó)的水利水電行業(yè)在國(guó)家的大力扶持下，迅猛發(fā)展，馳騁在世界先進(jìn)技術(shù)的尖端。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2010 年底，全國(guó)電力裝機(jī)總?cè)萘坷塾?jì)達(dá)9.62 億千瓦，其中水電裝機(jī)容量2.13 億千瓦，占總?cè)萘?2.18%。根據(jù)《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》，到2020 年，全國(guó)水電裝機(jī)容量達(dá)到3億千瓦，其中大中型水電2.25 億千瓦，小水電7，500 萬(wàn)千瓦，2010-2020正是水利水電工程發(fā)展的黃金時(shí)期。

一、水利水電工程概念及現(xiàn)狀

水利水電工程是指為消除水害和開發(fā)利用水資源而修建的工程。按其服務(wù)對(duì)象劃分，分為水力發(fā)電工程、防洪工程、農(nóng)田水利工程、航道和港口工程、供水和排水工程、環(huán)境水利工程、海涂圍墾工程及其他工程。水利水電工程具有影響面廣，工程規(guī)模大，投資多，技術(shù)復(fù)雜，工期較長(zhǎng)等顯著特點(diǎn)。水資源作為一種可再生清潔車能源，是目前唯一可以大規(guī)模開發(fā)利用的能源，在能源平衡和工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展中占據(jù)著重要地位，是我國(guó)重要能源之一。

2.我國(guó)自1998年以后，加大了水利的整頓與開發(fā)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008-2012年，我國(guó)水利建設(shè)項(xiàng)目投資總規(guī)模增長(zhǎng)率均在15%以上，項(xiàng)目投資發(fā)展良好。2012年，全年正式施工的水利建設(shè)項(xiàng)目20501個(gè)，在建項(xiàng)目投資總規(guī)模13703.1億元，全年中央投資的水利建設(shè)項(xiàng)目7839個(gè)，全年新開工項(xiàng)目13364個(gè)，，新增投資規(guī)模3348.0億元，從這些數(shù)據(jù)不難看出，我國(guó)水利水電工程無(wú)論從投資、數(shù)量還是規(guī)模上正處于飛速發(fā)展的階段，其中最具代表性莫過(guò)于處于長(zhǎng)江西陵峽段、1994年動(dòng)工興建、2012年7月投產(chǎn)的三峽水電站，其無(wú)論防洪效益，裝機(jī)總量、年發(fā)電量、建筑規(guī)模及難度、泄洪能力、內(nèi)河船閘、升船機(jī)難度等都站在了世界之最，是我國(guó)水利水電工程發(fā)展的里程碑。

二、自動(dòng)化技術(shù)

自動(dòng)化是指機(jī)器在無(wú)人操作的情況下，按設(shè)置的指令或程序自動(dòng)運(yùn)行并操作。其主要研究人造系統(tǒng)關(guān)于受控系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和運(yùn)行的理論和技術(shù)，還研究社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生物及環(huán)境等非人造系統(tǒng)的控制問(wèn)題。它是由計(jì)算機(jī)等各種電子設(shè)備、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和受控對(duì)象共同組成的系統(tǒng)，其按照系統(tǒng)設(shè)定指令或程序自動(dòng)完成信息處理、管理決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造等各項(xiàng)預(yù)定目標(biāo)，提高工作效率和質(zhì)量。

我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)最初是應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化大多是引進(jìn)成套設(shè)備，應(yīng)用于的同時(shí)進(jìn)行消化吸收，之后進(jìn)行二次開發(fā)和應(yīng)用。目前我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)行業(yè)已形成、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了很大發(fā)展。隨著控制技術(shù)、數(shù)學(xué)研究、計(jì)算機(jī)技術(shù)及人工智能技術(shù)的發(fā)展及成果應(yīng)用，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，并向著智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化方向發(fā)展。

三、自動(dòng)化技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用

水利水電工程對(duì)水資源開發(fā)利用及經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要作用，其不僅可以解決一些地區(qū)用水難的問(wèn)題，調(diào)控水資源，還可以為人類生產(chǎn)生活提高能源。自動(dòng)化技術(shù)在水利水電工程中應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)水電工程的自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)，解決水電工程難題并提高生產(chǎn)效率。自動(dòng)化技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：

1水力發(fā)電廠自動(dòng)化。水電站是水能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿闹饕O(shè)施，其自動(dòng)化可以節(jié)約大量的人力資源，減少人員操作失誤，提高設(shè)備使用效率，更好的保證電能供應(yīng)質(zhì)量。變電站自動(dòng)化主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.1 計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其由現(xiàn)地控制、集中控制及工業(yè)電視系統(tǒng)構(gòu)成，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)通過(guò)對(duì)閘門單機(jī)控制、閘門集中控制及分組啟閉，完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集、分析，并提供維護(hù)方案，主要采用遠(yuǎn)程控制方式。、

1.2水文信息監(jiān)控自動(dòng)化，其主要由收集數(shù)據(jù)的傳感器、傳遞數(shù)據(jù)的通訊設(shè)備及處理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等組成，分成遙測(cè)站、信息傳輸通道、及中心控制站，用于水利調(diào)度及防汛工作之中。其通過(guò)在一定流域內(nèi)水文信息的采集和處理，及時(shí)客觀全面的為工作人員提供該流域水情。

1.3 計(jì)算機(jī)監(jiān)控自動(dòng)化，其主要包括所有機(jī)電設(shè)備安全檢測(cè)，發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)控制、負(fù)荷合理自動(dòng)分配、穩(wěn)定監(jiān)視及控制等。主要設(shè)備有：遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備，控制盤，執(zhí)行機(jī)器等。

泵站自動(dòng)化，泵站自動(dòng)化技術(shù)的提升有利于管理水平精細(xì)化、調(diào)度優(yōu)化能力的提高以及泵站聯(lián)合運(yùn)行能力增強(qiáng)，其自動(dòng)化主要是通過(guò)對(duì)整個(gè)泵站的信息的采集及數(shù)據(jù)的處理，進(jìn)行邏輯判斷，并設(shè)備進(jìn)行控制并輸出相應(yīng)的信息，泵站運(yùn)行數(shù)據(jù)管理主要包括泵站設(shè)備的配置維護(hù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)，為泵站正常運(yùn)行提供數(shù)據(jù)和平臺(tái)支撐，通過(guò)調(diào)度系統(tǒng)對(duì)泵站實(shí)施優(yōu)化控制及科學(xué)調(diào)度，確定泵站的最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)泵站最優(yōu)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2水閘自動(dòng)控制。水閘的自動(dòng)化控制使閘門的遠(yuǎn)程管理及控制變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，并且可以將水文數(shù)據(jù)，閘門運(yùn)行情況及現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)及時(shí)傳輸?shù)焦芾聿块T，使水閘管理實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理及調(diào)度，主要包括以下幾個(gè)方面：

2.1閘門計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其主要由主控級(jí)和現(xiàn)地控制單元級(jí)兩部分組成，其主要通過(guò)數(shù)據(jù)的采集與處理及對(duì)所有控制設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，并把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)缴霞?jí)部門。

2.2安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它是保證水閘安全運(yùn)行的重要設(shè)施，其通過(guò)數(shù)據(jù)采集軟件、資料整編軟件及資料分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，完成對(duì)水閘的各項(xiàng)分析，并生成報(bào)表的功能。

2.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其主要通過(guò)前段設(shè)備及監(jiān)控設(shè)備，對(duì)水閘啟閉機(jī)房及上下游設(shè)備和閘門的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，使工作人員能夠直接觀察并了解現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行情況。

結(jié)語(yǔ)：我國(guó)水利水電工程，尤其是一些小水電工程，自動(dòng)化技術(shù)受當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)水平及技術(shù)條件限制并未得到良好應(yīng)用，限制了當(dāng)?shù)厮姽こ痰陌l(fā)展，也是其工作效益停滯不前，相關(guān)人員應(yīng)該緊緊抓住“十三五”帶來(lái)的發(fā)展機(jī)遇，引進(jìn)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率。

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