基于茨淮新河灌區(qū)杜莊泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用探討

【摘要】本文以茨淮新河大型灌區(qū)利辛縣杜莊泵站為例，通過(guò)筆者自身工作經(jīng)驗(yàn)，探討了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的功能及組成，分析了遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在水利工程建設(shè)及運(yùn)行時(shí)的作用，介紹了現(xiàn)代遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】監(jiān)控技術(shù)；泵站；監(jiān)控運(yùn)用及管理

茨淮新河是安徽省淮北平原的一條大型人工河道，是以防洪排澇為主，兼有灌溉、航運(yùn)、城市供水等綜合利用的工程。茨淮新河灌區(qū)是安徽省淮北地區(qū)最大的灌區(qū)。杜莊站屬于其中一個(gè)灌溉泵站。該站設(shè)計(jì)灌溉面積1.3萬(wàn)畝，灌溉設(shè)計(jì)流量0.65m3/s；泵站選用3臺(tái)500ZLB-85型立式軸流泵、泵站總裝機(jī)容量225kW。

1、遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能

遠(yuǎn)程監(jiān)控在水利工程中的主要功能包括監(jiān)測(cè)及監(jiān)控。

監(jiān)測(cè)主要是對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)中各級(jí)用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，同時(shí)還能夠?qū)?shù)據(jù)分享。比如在茨淮新河灌區(qū)流域之內(nèi)，可以對(duì)相關(guān)的水情、工情等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行流程化、系統(tǒng)化的分析，盡可能的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以便通過(guò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)形式進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算以及實(shí)時(shí)查詢。除了監(jiān)測(cè)功能，遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的另一功能就是監(jiān)控，這是遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)最基本的功能之一，主要用于水利工程控制運(yùn)行中遠(yuǎn)程的開(kāi)關(guān)、閉合操作，從而達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的，最終實(shí)現(xiàn)全方位的自動(dòng)化控制，提升機(jī)電設(shè)備工作的效率。值得注意的是，對(duì)于灌區(qū)灌溉而言，監(jiān)控功能還可以實(shí)現(xiàn)水權(quán)分配功能，從而能夠提供一系列的有效手段，實(shí)現(xiàn)灌溉流域水量?jī)?nèi)的科學(xué)化監(jiān)督分配。

2、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組成

2.1 采集系統(tǒng)

采集系統(tǒng)包括采集視頻、水位、流量、設(shè)備狀態(tài)等傳感設(shè)備及反饋系統(tǒng)等，為遠(yuǎn)程監(jiān)控提供基礎(chǔ)信息。

2.2 通訊傳輸系統(tǒng)

通訊傳輸系統(tǒng)包括連接不同設(shè)備間的通訊局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)線路等，并且線路支持不同種類的數(shù)據(jù)如圖像、視頻數(shù)據(jù)流及水位編碼數(shù)據(jù)等的采集方式及傳輸方式，能夠?qū)崿F(xiàn)溝通連接。

2.3 控制中心系統(tǒng)

水利工程上的控制中心系統(tǒng)一般是一個(gè)以工控機(jī)為主控設(shè)備并配置手動(dòng)操作與執(zhí)行設(shè)備組成的分層分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)常常由上位機(jī)、現(xiàn)地工控機(jī)單元等組成。在控制中心可以通過(guò)顯示器遠(yuǎn)程監(jiān)視泵站、涵閘的運(yùn)行狀況，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程發(fā)送控制指令；現(xiàn)場(chǎng)控制站能接收來(lái)自上位機(jī)的控制指令進(jìn)行控制，也可以單機(jī)獨(dú)立控制，特殊情況下實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。

3、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在水利工程中的具體運(yùn)用

3.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在泵站及涵閘運(yùn)行控制中的運(yùn)用

通常意義上一些常見(jiàn)的中小型泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)包括：現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控終端、泵站監(jiān)控中心及縣級(jí)監(jiān)控中心。各個(gè)泵站的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控終端又分為：泵站測(cè)控終端和水位遙測(cè)測(cè)控終端。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控終端與各泵站監(jiān)控中心和縣級(jí)監(jiān)控中心，通過(guò)GPRS通信，多中心上報(bào)，采用VPN專網(wǎng)方式組網(wǎng)；泵站監(jiān)測(cè)終端采用市電供電，采集流量、水位、水泵狀態(tài)等信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制閥門、水泵啟停，水位變化自動(dòng)控制啟停；水位遙測(cè)測(cè)控終端采用太陽(yáng)能供電，采集上下游水位，水位計(jì)選用4-20mA超聲波水位計(jì)；縣級(jí)監(jiān)控中心及各泵站監(jiān)控中心，VPN專網(wǎng)組網(wǎng)，采用C/S結(jié)構(gòu)進(jìn)行組態(tài)。

這種技術(shù)比較適用于較為干旱以及水量較小的地區(qū)的泵站灌溉系統(tǒng)。 一般而言，灌溉的水泵站比較多，會(huì)受到泵站基礎(chǔ)設(shè)施以及城鎮(zhèn)建設(shè)的相關(guān)因素影響， 給日常的灌溉泵站的維護(hù)以及管理帶來(lái)麻煩， 而遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的這項(xiàng)技術(shù)作為現(xiàn)代技術(shù)手段中比較先進(jìn)的一種， 可以全面地解決以上問(wèn)題，這樣既節(jié)省了操作和運(yùn)行的成本，也不需要建設(shè)傳輸?shù)钠脚_(tái)， 更重要的是還可以較好地提升數(shù)據(jù)傳輸速度，使得網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積變廣，為水利工程投入運(yùn)行帶來(lái)了很大的方便，也解決了傳統(tǒng)工作方式中的普遍問(wèn)題。

以灌區(qū)杜莊泵站為例，該站位于茨淮新河支流西淝河左岸（樁號(hào)XZ17+750），由于該站地處偏遠(yuǎn)，加之運(yùn)行管理機(jī)構(gòu)利辛縣機(jī)電排灌站工程運(yùn)行管理人員編制較為緊張，使得泵站運(yùn)行變得較為困難。若在泵站及進(jìn)水涵閘控制時(shí)接入遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)， 針對(duì)泵站及涵閘的狀況，通過(guò)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)了解實(shí)時(shí)機(jī)組狀況，從而實(shí)現(xiàn)控制閘門的關(guān)閉，以達(dá)到最佳控制效果的目的。 另外，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以針對(duì)河道、泵站及涵閘內(nèi)的水面情況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，保障灌溉河水的通暢以及農(nóng)田灌溉的方便。

3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在泵站及涵閘工程建設(shè)中的運(yùn)用

泵站及涵閘施工項(xiàng)目受汛期和季節(jié)影響較大，且往往是施工戰(zhàn)線較長(zhǎng)，工地之間的距離較大，施工班組類型較多，整個(gè)施工項(xiàng)目的安全管理難度大較大。不僅如此，施工現(xiàn)場(chǎng)多為“露天式”作業(yè)，無(wú)法進(jìn)行非常有效的封閉隔離，對(duì)生產(chǎn)人員、交通車輛、工地設(shè)備、施工對(duì)象、工地材料的安全管理增加了很大的難度。

當(dāng)前，遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)中對(duì)于水利工程建設(shè)十分重要，其各個(gè)部分的施工情況應(yīng)該全面了解和掌握。 在水利工程建設(shè)中 ，4G 技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中主要是對(duì)水利工程中視頻的采集以及無(wú)線數(shù)據(jù)的信息傳輸進(jìn)行監(jiān)控，而對(duì)于視頻系統(tǒng)而言，4G 技術(shù)可以將其中的各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的實(shí)際情況進(jìn)行分析和調(diào)整，同時(shí)設(shè)置和安裝攝像機(jī)，這樣就可以高效地、更加便利地進(jìn)行數(shù)據(jù)信息以及視頻信號(hào)的采集。

另外，在每一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控監(jiān)測(cè)點(diǎn)上，都可以使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和視頻服務(wù)器進(jìn)行連接，遠(yuǎn)程操作也可以針對(duì)具體的情況，利用攝像機(jī)進(jìn)行角度變換進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作， 以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的 BS 技術(shù)支持，采用嵌入式的結(jié)構(gòu)， 將數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)壓縮處理之后輸入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，并及時(shí)地與服務(wù)器取得連接，從而提升數(shù)據(jù)的高效準(zhǔn)確的傳輸。 利用現(xiàn)代化的 4G技術(shù)可以將網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與代理服務(wù)器簡(jiǎn)便地連接起來(lái)，同時(shí)對(duì)前端的攝像機(jī)裝備進(jìn)行控制，及時(shí)地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信號(hào)，取得相關(guān)數(shù)據(jù)支持的依據(jù)，通過(guò)這樣的方式與其他類型的客戶建立信號(hào)連接，提升水利工程建設(shè)的范圍，便于進(jìn)行管理和操作。

以杜莊站為例，由于杜莊站占地面積較大，施工工序多、施工面廣、進(jìn)度緊湊、作業(yè)人員較多、工序較為復(fù)雜，作為業(yè)主管理較為不便。鑒于此，建設(shè)管理處從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際出發(fā)，配備多處監(jiān)控及廣域網(wǎng)考勤等系統(tǒng)，全面了解現(xiàn)場(chǎng)施工及人員在崗情況，為工程順利完工提供技術(shù)支撐。

總之，現(xiàn)代遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在泵站及涵閘等水利工程管理運(yùn)行的運(yùn)用，能夠提高水利工程運(yùn)行管理效率，減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高運(yùn)行工況監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性及高效性，同時(shí)，在泵站及涵閘等水利工程建設(shè)過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)工序、施工安全措施等的全過(guò)程監(jiān)控，確保工程建設(shè)工期及質(zhì)量。

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