水利工程自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用研究

【摘要】隨著高新科技的發(fā)展以及自動(dòng)化控制技術(shù)水平的提高，我國加快水利工程自動(dòng)化的步伐，工程建設(shè)化管理水準(zhǔn)由傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)管理轉(zhuǎn)型為現(xiàn)代化自動(dòng)化管理。水利工程自動(dòng)化控制技術(shù)的提高，是發(fā)展民生水利的迫切需要，是推動(dòng)水利部門職能要求的重大轉(zhuǎn)變。

【關(guān)鍵詞】水利工程；自動(dòng)化控制；應(yīng)用研究；現(xiàn)代化管理

隨著水利工程自動(dòng)化控制水平的提高，電氣設(shè)備保護(hù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了由繼電保護(hù)技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)槲C(jī)保護(hù)的自控時(shí)代，基本上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控。繼2011年11月國務(wù)院常務(wù)會(huì)議審議通過并批復(fù)了《全國抗旱規(guī)劃》，并印發(fā)了《國務(wù)院關(guān)于全國抗旱規(guī)劃的批復(fù)》，為切實(shí)按照《全國抗旱規(guī)劃》和《全國抗旱規(guī)劃的批復(fù)》的要求去執(zhí)行，應(yīng)當(dāng)著力推動(dòng)水利工程體系抗旱能力建設(shè)、抗旱應(yīng)急備用水源工程體系建設(shè)、旱情監(jiān)測預(yù)警和抗旱指揮調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)以及抗旱管理服務(wù)體系建設(shè)等項(xiàng)目的實(shí)施。本文結(jié)合水利工程在喀什地區(qū)北六縣的第二大縣伽師縣的應(yīng)用實(shí)例，詳細(xì)介紹了自動(dòng)化控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、功能以及控制研究。

1、工程地質(zhì)概況

伽師縣自古就是一個(gè)典型的以種植業(yè)為主的農(nóng)業(yè)大縣，土地總面積7040km2（合1055.9萬畝）?，F(xiàn)有灌溉面積138萬畝，耕地面積80萬畝。隨著伽師縣各級(jí)灌溉渠系的防滲，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件得到逐步改善，生產(chǎn)水平也得到提高。農(nóng)業(yè)用水靠克孜河和地下水，全年從克孜河引水量每年達(dá)11.21億m3，入伽師縣境內(nèi)的水量為9.32億m3，豐富的水源，不僅為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了豐富的資源，而且為能源及其它工業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。工程區(qū)位于克孜河中下游沖積平原區(qū)，地形特征西高東低，由西向東平緩傾斜，地形平坦開闊，地面坡度1/900～1/1000之間。該水利工程采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其中包括：閘門監(jiān)控系統(tǒng)；閘前閘后水位監(jiān)測系統(tǒng)；閘前閘后視頻監(jiān)控系統(tǒng)；自動(dòng)化調(diào)度中心；自動(dòng)化通訊系統(tǒng)部分；實(shí)時(shí)監(jiān)控水利工程的運(yùn)作，以及參與自動(dòng)化控制技術(shù)的信息管理系統(tǒng)。本文主要采用綜合調(diào)度自動(dòng)化，為河道渠首遠(yuǎn)程監(jiān)控和安全監(jiān)測、優(yōu)化調(diào)度提供決策依據(jù)，從而提高水利工程在實(shí)際應(yīng)用中的運(yùn)行管理水平。

2、自動(dòng)化控制技術(shù)的功能特點(diǎn)

綜合調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，是在現(xiàn)代遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、遙視（簡稱“五遙”，也稱SCADA）以及計(jì)算機(jī)、通信、傳感器、地理信息系統(tǒng)（GIS）等先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用分層、分布式計(jì)算結(jié)構(gòu)和面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，集水利、電力自動(dòng)化監(jiān)控和視頻監(jiān)控為一體，實(shí)現(xiàn)管理信息系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的綜合調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。其功能和特點(diǎn)為：

2.1 系統(tǒng)性結(jié)構(gòu)。采用全面式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用程序、通信接口及通信規(guī)約的開放標(biāo)準(zhǔn)；軟件平臺(tái)化設(shè)計(jì)，提供較強(qiáng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用程序擴(kuò)展接口（API函數(shù)），歷史數(shù)據(jù)庫遵循SQL標(biāo)準(zhǔn)，方便二次開發(fā)和功能拓展。

2.2 功能價(jià)值體現(xiàn)。自動(dòng)化主站軟件采用平臺(tái)化設(shè)計(jì)思路，具有較強(qiáng)的二次開發(fā)能力，可以在數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控（SCADA）支撐平臺(tái)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展其他自動(dòng)化功能和高級(jí)應(yīng)用功能，如水情自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)、水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)、大壩測壓管水位自動(dòng)檢測系統(tǒng)，以及數(shù)據(jù)計(jì)算分析、信息發(fā)布、洪澇預(yù)報(bào)、水量優(yōu)化調(diào)度、輔助決策等高級(jí)應(yīng)用功能。

總之，該系統(tǒng)能夠?yàn)樗块T實(shí)現(xiàn)水庫調(diào)度工程的全面監(jiān)測和快速控制，提高科學(xué)管理水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率，從而實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)、優(yōu)化調(diào)度提供一個(gè)完整的解決方案，為實(shí)現(xiàn)水庫運(yùn)行生產(chǎn)“無人值班、無人或少人值守”、減員增效等目標(biāo)提供可靠的保證。

3、水利工程自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用與研究前景

3.1 基于水利工程管理層次方面考慮，建立符合國家和地方體系標(biāo)準(zhǔn)的水利工程自動(dòng)化管控方案，更有利于研究水利工程在自動(dòng)化控制管理的共同點(diǎn)與特性，從而保證水利工程管控系統(tǒng)在各業(yè)務(wù)管理模塊、國家與地方共同基點(diǎn)相互傳遞的通透性。

3.2 實(shí)施水利工程自動(dòng)化控制技術(shù)服從于管理層次的功能性需求，確保水利工程對水資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)管正常運(yùn)行，同時(shí)根據(jù)監(jiān)測與評(píng)估的有效性來體現(xiàn)水利工程建設(shè)的成效管理。隨著水利工程與自動(dòng)化控制技術(shù)的結(jié)合，系統(tǒng)趨于完整化，自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)高度自控模式，水利工程直接對從其他系統(tǒng)獲得的反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、分析、存儲(chǔ)與傳輸，一系列的信息整合使得水利工程的效率不斷提高。水利工程的報(bào)告信息通過電子聯(lián)報(bào)方式時(shí)時(shí)提醒用戶對水資源的；動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行分析整理，提高水利工程的運(yùn)作效率，有效促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展。

3.3 水利工程自動(dòng)化控制建設(shè)的一個(gè)重要應(yīng)用是實(shí)施視頻監(jiān)控技術(shù)，主要進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控或者對重要區(qū)域?qū)崟r(shí)監(jiān)控，視頻監(jiān)控重要構(gòu)成部分為視頻采集、壓縮編碼、信息傳輸以及整合處理等。水利工程監(jiān)控中心部門根據(jù)視頻采集設(shè)備在監(jiān)控位置的實(shí)時(shí)監(jiān)控情況進(jìn)行分析整合，及時(shí)根據(jù)問題性質(zhì)作出判斷。

3.4 水利工程自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用模式逐漸采用空間化管理，空間信息技術(shù)的提出，為實(shí)際應(yīng)用提供強(qiáng)大有力的科學(xué)技術(shù)體系，空間信息技術(shù)涉及了衛(wèi)星通信、航天航空遙感、GPS以及地理信息系統(tǒng)等高新科技領(lǐng)域，其中以地理信息系統(tǒng)為核心技術(shù)，對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、更新儲(chǔ)備、分析處理等，確保自動(dòng)化控制技術(shù)的精準(zhǔn)度以及全面性。

4、結(jié)語

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了電氣設(shè)備向著自動(dòng)化控制方向邁進(jìn)，在水利工程應(yīng)用中也越來越備受關(guān)注，無線通信與自動(dòng)化控制技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對水利工程的水資源調(diào)節(jié)功能，同時(shí)對調(diào)水沿線的工程企劃進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，對水利工程的各個(gè)方面進(jìn)行集中管理、統(tǒng)一監(jiān)督，同時(shí)為水利工程管理部門提供便捷、精準(zhǔn)的信息化服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)對水利工程劃分區(qū)域水資源的合理調(diào)配，使水利工程在一定程度上發(fā)揮較高的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]李新軍.水利水電建設(shè)監(jiān)理工程師手冊[M].北京：中國水利水電出版社，2010.

[2]楊開林.現(xiàn)代調(diào)水工程的水力控制理論[A].全國水資源合理配置與優(yōu)化調(diào)度及水環(huán)境污染防治技術(shù)?？痆C].2011.

[3]田野.基于無線通信技術(shù)的水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2012.

[4]鄭順.現(xiàn)代通信技術(shù)在水利調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].濟(jì)南：山東大學(xué)，2012.