淠史杭灌區(qū)將軍嶺樞紐信息化建設(shè)的實(shí)踐

金從嶺

(安徽省淠史杭灌區(qū)管理總局,安徽 六安 237010)

將軍嶺樞紐是淠史杭灌區(qū)滁河干渠的渠首，也是淠史杭灌區(qū)實(shí)施水資源優(yōu)化配置的重要控制與計(jì)量節(jié)點(diǎn)。為提升工程運(yùn)行管理水平，布局?jǐn)?shù)字灌區(qū)前期工作，2018年開(kāi)展了將軍嶺節(jié)點(diǎn)信息化建設(shè)試點(diǎn)工作。主要針對(duì)將軍嶺節(jié)點(diǎn)運(yùn)行管理和調(diào)度特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況，采用先進(jìn)的計(jì)量、遙測(cè)、遙感、自動(dòng)控制等技術(shù)，建成了水位、雨量、流量、閘控、水質(zhì)、視頻等在線監(jiān)控設(shè)施，使工程運(yùn)行管理和調(diào)度決策更加科學(xué)合理。

1 建設(shè)現(xiàn)狀

將軍嶺節(jié)點(diǎn)信息化建設(shè)主要由信息監(jiān)測(cè)、信息節(jié)點(diǎn)、業(yè)務(wù)應(yīng)用等幾部分組成。目前可實(shí)現(xiàn)與淠史杭灌區(qū)管理總局平臺(tái)的數(shù)據(jù)共享，將軍嶺節(jié)點(diǎn)信息化系統(tǒng)框圖如圖1所示。

1.1 信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

(1)水雨情信息監(jiān)測(cè)。在將軍嶺節(jié)制閘上下游和大蜀山進(jìn)水閘下游建設(shè)渠道自動(dòng)水位站。實(shí)現(xiàn)水位信息的自動(dòng)采集和傳輸；并與安徽省水文局在該地布設(shè)的站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)雨量數(shù)據(jù)對(duì)接共享，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)雨情信息。

(2)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。由站房、儀表分析單元、取水單元、配水單元、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集/處理/傳輸系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等組成。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并將數(shù)據(jù)上傳至水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站信息節(jié)點(diǎn)。

1.2 閘門(mén)自動(dòng)化控制

將軍嶺節(jié)點(diǎn)閘門(mén)自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用開(kāi)放式全分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括主控級(jí)和現(xiàn)地單元級(jí)?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)傳感技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等，既可現(xiàn)地對(duì)閘門(mén)進(jìn)行控制，也可遠(yuǎn)程通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行閘門(mén)啟閉的自動(dòng)化控制。

1.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)視控系統(tǒng)由現(xiàn)地設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)測(cè)平臺(tái)等幾部分組成。根據(jù)將軍嶺節(jié)點(diǎn)工作實(shí)際，布置在渠道岸線、水閘及測(cè)流站周邊、水質(zhì)監(jiān)測(cè)站取水點(diǎn)等地。管理處可通過(guò)配套軟件實(shí)時(shí)查看視頻監(jiān)控畫(huà)面，并可控制視頻監(jiān)控存儲(chǔ)與云臺(tái)的操作。

1.4 地理信息

結(jié)合安徽省水利“一張圖”底圖對(duì)淠史杭灌區(qū)邊界進(jìn)行劃分，在全省水利“一張圖”基礎(chǔ)上形成將軍嶺地理信息系統(tǒng)底圖。在省級(jí)平臺(tái)服務(wù)調(diào)用的基礎(chǔ)上，對(duì)將軍嶺節(jié)點(diǎn)邊界進(jìn)行劃分，建立將軍嶺轄區(qū)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)層。

1.5 將軍嶺信息節(jié)點(diǎn)

包括水文信息監(jiān)測(cè)、水閘遠(yuǎn)程控制、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控等功能模塊，配置必要的服務(wù)器、應(yīng)用軟件、將軍嶺全景地圖、視訊平臺(tái)、會(huì)商大屏等，結(jié)合全景地圖、三維建模等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息展示與人機(jī)交互。

1.6 其他業(yè)務(wù)應(yīng)用

按照相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求對(duì)將軍嶺管理處相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、建設(shè)管理數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)資料進(jìn)行整編、入庫(kù)。為避免重復(fù)建設(shè)，通過(guò)數(shù)據(jù)共享的方式對(duì)所建監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和應(yīng)用。結(jié)合三維建模技術(shù)和二次開(kāi)發(fā)，建立將軍嶺節(jié)制閘、大蜀山進(jìn)水閘、南淝河節(jié)制閘、將軍嶺管理處的三維模型，并與已有的水雨情庫(kù)、工情庫(kù)鏈接，實(shí)時(shí)的展示和查詢水雨情信息和工情信息，從而為防汛減災(zāi)管理及會(huì)商決策提供更為直觀的、準(zhǔn)確的信息服務(wù)和技術(shù)支持。

2 改進(jìn)措施

將軍嶺節(jié)點(diǎn)信息化建設(shè)完工后，已按要求進(jìn)入試運(yùn)行階段。為進(jìn)一步檢驗(yàn)信息化設(shè)施設(shè)備的可靠性，在部分參數(shù)上仍然采用傳統(tǒng)手段與信息化雙結(jié)合的日常管理模式，目前各系統(tǒng)均運(yùn)行正常，但仍存在一些問(wèn)題需要完善，特提出改進(jìn)措施如下：

(1)水位監(jiān)測(cè)。將軍嶺節(jié)點(diǎn)信息化建設(shè)使用的水位監(jiān)測(cè)設(shè)備為浮子式水位計(jì)，能滿足常規(guī)的水位變化。但是，在渠道水位出現(xiàn)大幅度漲落期間，浮子式水位計(jì)的維護(hù)成本明顯增加，仍需人工頻繁校正，降低水位站的自動(dòng)化程度。建議在今后的信息化建設(shè)中采用更加可靠先進(jìn)的高精度自校正超聲波水位計(jì)。

(2)閘位控制。將軍嶺節(jié)點(diǎn)閘門(mén)自動(dòng)化控制系統(tǒng)是通過(guò)控制閘位編碼器的角變量來(lái)確定閘門(mén)開(kāi)度，在螺桿式啟閉機(jī)上應(yīng)用效果較好。但針對(duì)卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)，由于運(yùn)行條件改變，閘門(mén)啟閉荷載變化較大等原因造成鋼絲繩拉伸變形，另外剎車(chē)延遲、閘門(mén)啟閉慣性等諸多因素，都會(huì)導(dǎo)致預(yù)設(shè)開(kāi)度與實(shí)際開(kāi)度存在誤差。因閘門(mén)開(kāi)度屬于重要水文參數(shù)，將直接影響過(guò)閘流量的精準(zhǔn)計(jì)量，建議在今后的信息化建設(shè)中采用更加精準(zhǔn)、可靠的超聲波閘位控制設(shè)備并充分考慮閘門(mén)啟閉時(shí)的慣性，做好剎車(chē)裝置的更新升級(jí)，進(jìn)一步提升閘門(mén)自動(dòng)化控制水平。

(3)流量計(jì)。大蜀山測(cè)流站信息化流量計(jì)建成運(yùn)行以來(lái)，已與原來(lái)使用LS25-1型旋槳流速儀傳統(tǒng)測(cè)流成果開(kāi)展106次校測(cè)比對(duì)，新建流量計(jì)與傳統(tǒng)流速儀的數(shù)據(jù)偏差在10%以內(nèi)。目前，考慮到渠道流量是重要的水文要素并直接關(guān)系到供用水各方的利益，因此仍未采用信息化流量計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)流速儀測(cè)流開(kāi)展計(jì)量。建議針對(duì)信息化流量計(jì)開(kāi)展專項(xiàng)的精度評(píng)測(cè)與率定，達(dá)到要求時(shí)，立即代替原有設(shè)備進(jìn)行計(jì)量。今后每年利用原有設(shè)備組織1～2次的校測(cè)比對(duì)，及時(shí)校正，形成制度。

(4) 整合資源。安徽省水文局在南淝河測(cè)流站上游建有全自動(dòng)纜道測(cè)流站，為避免資源浪費(fèi)，本次將軍嶺節(jié)點(diǎn)信息化建設(shè)未實(shí)施南淝河測(cè)流站的自動(dòng)化改造?？紤]到南淝河測(cè)流站是淠史杭灌區(qū)管理總局向合肥市及肥東縣開(kāi)展城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉的重要計(jì)量點(diǎn)，建議整合現(xiàn)有資源，做好與省水文局測(cè)流站以及滁河分局南淝河泄水閘信息化設(shè)施的數(shù)據(jù)共享，及時(shí)比對(duì)測(cè)驗(yàn)成果，為滁河干渠防汛抗旱以及合肥城市供水管理工作提供決策依據(jù)。

(5)人員培訓(xùn)。雖然將軍嶺節(jié)點(diǎn)信息化建設(shè)已發(fā)揮預(yù)期效益，但縱觀各地水利信息化的建設(shè)情況，“建設(shè)超期、使用滯后”的現(xiàn)象并不少見(jiàn)。因此，信息化人員的后期培訓(xùn)至關(guān)重要。建議在其他的信息化建設(shè)項(xiàng)目中，從設(shè)計(jì)階段進(jìn)一步明確人員培訓(xùn)的相關(guān)目標(biāo)和內(nèi)容，同時(shí)在運(yùn)行維護(hù)期間安排專項(xiàng)資金組織信息化理論及技能的集中學(xué)習(xí)，提高培訓(xùn)教育的系統(tǒng)性和專業(yè)性，以便更好的發(fā)揮信息化建設(shè)工程效益。

3 結(jié)束語(yǔ)

淠史杭灌區(qū)將軍嶺節(jié)點(diǎn)利用先進(jìn)實(shí)用的信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了工情、水情、雨情等信息的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和工程設(shè)施的信息化管理，必將進(jìn)一步促進(jìn)水利工程充分發(fā)揮社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，助推淠史杭灌區(qū)水資源優(yōu)化配置取得更高質(zhì)量發(fā)展。同時(shí)，該項(xiàng)成果可為灌區(qū)其他信息化建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)，在建設(shè)“節(jié)水、生態(tài)、智慧、共享、魅力”現(xiàn)代化淠史杭灌區(qū)的整體布局中發(fā)揮積極作用。