談自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)在灌溉工程上的應(yīng)用

摘要：灌溉工程是重要的水利設(shè)施，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。灌區(qū)管理手段的先進(jìn)程度，不僅反映我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平，也是確保灌區(qū)工程安全運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置、提高用水效率、保障灌區(qū)持續(xù)發(fā)展的實(shí)際需要。本文主要闡述了水利自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的組成、功能、應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng) 灌溉工程 應(yīng)用

灌溉工程是重要的水利設(shè)施，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。從我國(guó)的實(shí)際情況來(lái)看，全國(guó)擁有5300萬(wàn)hm2(計(jì)7.95億畝)灌溉面積，占農(nóng)田總面積的41％，生產(chǎn)了占總產(chǎn)量75％的糧食和95％以上的其它作物。因此，灌溉工程在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位和作用是顯而易見(jiàn)的。然而，由于灌區(qū)所具有的工程分散性、水資源的有限性、水位雨情的變化性、農(nóng)作物需水的時(shí)效性、灌溉供水的動(dòng)態(tài)性、提高水資源利用效益的系統(tǒng)性、灌區(qū)性質(zhì)特殊性等方面的特點(diǎn)，其水管理工作的任務(wù)是艱巨的。因此，灌區(qū)管理手段的先進(jìn)程度，不僅反映我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平，也是確保灌區(qū)工程安全運(yùn)行、實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置、提高用水效率、保障灌區(qū)持續(xù)發(fā)展的實(shí)際需要。

一、系統(tǒng)組成

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用了計(jì)算機(jī)、信息傳感器、傳輸網(wǎng)絡(luò)、編解碼器以及監(jiān)控軟件系統(tǒng)等多種現(xiàn)代技術(shù)。系統(tǒng)為多級(jí)網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)，它主要由水位傳感器、雨量傳感器、開(kāi)度傳感器及相應(yīng)的采集單元和閘門(mén)自動(dòng)控制單元、監(jiān)控系統(tǒng)軟件等組成。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可分為4個(gè)層次。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集水位、雨情、閘門(mén)開(kāi)度等數(shù)據(jù)，通過(guò)預(yù)處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)GPRS公共通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至監(jiān)測(cè)中心，進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、分析；監(jiān)測(cè)中心的命令也通過(guò)GPRS公共通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至現(xiàn)場(chǎng)儀表。

二、系統(tǒng)功能

監(jiān)控系統(tǒng)主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制，它是一個(gè)集分布式數(shù)據(jù)采集、分層數(shù)據(jù)傳輸、多種顯示等功能于一體的監(jiān)控系統(tǒng)。具有高可靠性以保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全和完整，保證在惡劣天氣下如雷雨、嚴(yán)寒、高溫的環(huán)境中正常工作。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中廣泛采用防雷電、防潮濕、抗高溫、抗干擾、抗暴風(fēng)等措施，軟硬件的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足EMC(電磁兼容性)的要求，并且采取自診斷技術(shù)、系統(tǒng)自恢復(fù)技術(shù)、雙機(jī)熱備份及磁盤(pán)雙工、磁盤(pán)鏡像等技術(shù)，確保系統(tǒng)性能的可靠。具有數(shù)據(jù)采集、顯示、存儲(chǔ)等管理功能；具有設(shè)備功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、界面直觀、易操作、易維護(hù)等特點(diǎn)；具有起點(diǎn)高、構(gòu)件化設(shè)計(jì)、良好的可擴(kuò)展性和設(shè)備性?xún)r(jià)比；具有自動(dòng)生成運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和查詢(xún)功能；具有雨情水位自動(dòng)采集、傳輸、檢測(cè)功能；具有閘門(mén)遠(yuǎn)程自動(dòng)遙控，視頻監(jiān)視功能。

三、系統(tǒng)應(yīng)用

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要用于灌溉工程的輸水、配水管理，河道的船閘、節(jié)制閘以及灌渠的閘門(mén)現(xiàn)地控制和遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)水利自動(dòng)化和管理信息化。

1、在小埠東灌溉工程上的應(yīng)用

小埠東灌區(qū)位于臨沂市以南的沂河兩岸，南至郯城縣境內(nèi)的武河分洪道，西至蒼山縣沂堂鄉(xiāng)，東至沭河。該灌區(qū)是以沂河小埠東橡膠壩為取水口，以區(qū)間徑流和上游水庫(kù)蓄水為水源的大型灌區(qū)，全灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積為30.05萬(wàn)畝。

小埠東灌區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是以渠系水位監(jiān)測(cè)、渠系閘門(mén)遙測(cè)、區(qū)域雨情監(jiān)測(cè)為主，輔助以閘門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把各系統(tǒng)整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)共享的信息訪(fǎng)問(wèn)平臺(tái)。建成渠系水位點(diǎn)16處，渠系閘門(mén)監(jiān)控站4座，實(shí)現(xiàn)5孔閘門(mén)的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制；實(shí)現(xiàn)了控制區(qū)內(nèi)的部分雨情、水情、閘門(mén)信息的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，相關(guān)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與傳輸；科學(xué)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的安防圖像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，保證實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全。由于采用先進(jìn)的現(xiàn)代管理手段，實(shí)現(xiàn)了水資源優(yōu)化配置，提高了灌區(qū)工程安全運(yùn)行保證率和用水產(chǎn)率，創(chuàng)造了更大社會(huì)效益和生態(tài)效益。

2、河道的雨情監(jiān)測(cè)與閘門(mén)控制

臨沂小埠東灌溉區(qū)內(nèi)有陷泥河、南涑河等主要河道，每年暴雨季節(jié)時(shí)，河道水位猛漲，部分農(nóng)田經(jīng)常受淹，防汛任務(wù)很重。新建成河道閘門(mén)遙測(cè)站4座，實(shí)現(xiàn)10孔閘門(mén)的遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)，雨情監(jiān)測(cè)點(diǎn)5處，科學(xué)實(shí)驗(yàn)站安全視頻監(jiān)控點(diǎn)1處，雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)1處。管理人員能及時(shí)、直觀地了解流域內(nèi)的降雨強(qiáng)度、水位、閘門(mén)的運(yùn)行情況，將所涉及到的采集、控制、通信、管理等方面納入統(tǒng)一管理之中。當(dāng)水位達(dá)到警戒線(xiàn)時(shí)，遙測(cè)系統(tǒng)對(duì)閘門(mén)進(jìn)行開(kāi)度調(diào)控，實(shí)現(xiàn)閘門(mén)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

3、閘門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)

閘門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)分為集中控制單元、現(xiàn)地控制單元及電氣設(shè)備三部分組成。集中控制單元位于監(jiān)控中心，主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)閘門(mén)設(shè)備的檢測(cè)、顯示、控制、報(bào)警、運(yùn)行管理和報(bào)表打印等。現(xiàn)地控制單元是獨(dú)立的自動(dòng)控制系統(tǒng)，每孔閘門(mén)安裝1臺(tái)，用于控制閘門(mén)的運(yùn)行，負(fù)責(zé)閘門(mén)開(kāi)度、荷重等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，經(jīng)邏輯計(jì)算后，調(diào)解閘的上下動(dòng)作，并通過(guò)通訊模塊，將采集數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控計(jì)算機(jī)。現(xiàn)場(chǎng)電氣為最低層，執(zhí)行手動(dòng)操作閘門(mén)啟閉機(jī)的功能。

在通信網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)，閘運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控是通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)集中控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。在網(wǎng)絡(luò)中斷的情況下，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)地操作面板來(lái)實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)地控制級(jí)別最高。現(xiàn)地操作面板和集中控制的控制限由現(xiàn)地/遠(yuǎn)程切換開(kāi)關(guān)決定。現(xiàn)地狀態(tài)時(shí)，監(jiān)控中心也可以監(jiān)測(cè)閘門(mén)的動(dòng)作，只是不能進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。

系統(tǒng)可采集閘門(mén)運(yùn)行故障、電氣參數(shù)及閘位等信息，并遠(yuǎn)程控制開(kāi)閉閘門(mén)：在特殊情況下，還可以進(jìn)行即時(shí)切換控制：一旦也現(xiàn)重大特殊故障，可以進(jìn)行手控，保證及是閘門(mén)的正常開(kāi)閉。閘門(mén)供電線(xiàn)路也現(xiàn)短路、開(kāi)路、過(guò)載等故障時(shí)，中心有聲光告警。

四、結(jié)束語(yǔ)

在以“科學(xué)發(fā)展觀，構(gòu)建和諧社會(huì)”的指導(dǎo)下，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在節(jié)約灌溉、提高灌水質(zhì)量和灌溉效率以及防汛抗旱等方面起到了重要作用。實(shí)行計(jì)劃用水和準(zhǔn)確引水、輸水、配水、灌水的重要手段，也是核訂和計(jì)收水費(fèi)的主要依據(jù)。灌溉工程的信息自動(dòng)化是灌區(qū)實(shí)現(xiàn)水利自動(dòng)化和管理信息化跨越式發(fā)展的必經(jīng)之路，同時(shí)還能夠?yàn)樗畡?wù)管理部門(mén)防汛減災(zāi)提供合理的決策能力，正在實(shí)現(xiàn)人水和諧的社會(huì)提供保障。