基于網絡技術的小水庫遠程監控系統

李盛成

(廉江市水利水電勘測設計室,廣東 廉江 524400)

據調查,我國目前現有各類水庫84926座,其中大型水庫 415座,中型水庫 2618座,小型水庫81893座。小水庫占我國水庫總量的90%以上。

這些水庫為我國經濟和社會發展,人們生活的改善提供了有力的支持,同時還帶來了農業灌溉、鄉村防洪、人畜飲水、水產養殖等經濟和社會效益,成為改善農業生產條件、促進農村經濟發展、提高農民生活水平、保障人畜飲水安全的重要基礎設施。2010年我國西南地區發生了歷史上百年一遇的特大旱災,這些分布在我國西南地區的各種類型的水庫為解決當地老百姓生活用水,農業和牲畜用水提供了有力的保障,在抗擊大旱的過程中發揮了重要的作用。

但是另一方面,小水庫在給我們帶來各種效益的同時,我們不得不關注由于小水庫垮塌導致的危害。據有關部門的統計,1954～2006年間全國各類水庫垮壩失事3496座,其中小型水庫3370座,占垮壩失事總數的96.4%以上,由此可見,我國的小水庫病險壩是一個十分嚴峻的問題,如何有效解決小水庫病險問題就成為迫在眉睫的難題,資料顯示,這些小水庫的損壞絕大部分是由于小水庫監管不周造成的。有效監控小水庫的運行狀態,及時發現和處理小水庫運行過程中出現的各種問題將會大大降低小水庫病害發生的可能行。

1 小水庫運行管理的現狀及存在的問題

我國現在運行的小型水庫大多修建于20世紀50～70年代,在該時期修建的小型水庫數量占現有小型水庫總數的90%以上,由于當時技術和資金有限,大多數水庫的修建都是靠人工肩挑手搬,機械化程度非常低,小水庫的工程質量難以保障。小水庫運行過程中的各種配套系統都沒有安裝。小水庫的日常監管主要是靠農村村民自己管理,由于這些管理人員技術水平低,管理資金無法落實,導致小水庫的日常監控基本處于無人管理的狀態。小水庫運行過程中出現的各種病害無法及時發現并得到有效處理,這些病險的小水庫成為我國防洪體系中的薄弱環節,成為危及下游人民生命財產安全的罪魁禍首。目前小水庫在運營管理過程中主要存在以下問題。

(1)監控措施不到位,險情無法及時處理。小水庫在運行管理的過程中,人員崗位落實不到位,在建設初期,當時是集體所有制,小水庫的管理由集體派人負責管理,但是目前農村改革,原有的體制不復存在,小水庫的管理也就陷入無人看管的局面,小水庫監控措施更無法落實。

(2)小水庫年久失修,維修加固不到位。

2 小水庫實現遠程監控的作用及意義

新中國成立以來,已經修建完成的小水庫約有十萬座,由于各種歷史及管理體制原因,導致這些小水庫在建設質量,管理措施,監控技術等方面存在嚴重缺陷。同時由于建設標準低,設計、施工和管理水平低下以及年久失修、材料老化等各方面的原因,這些小水庫都不同程度的存在裂縫、滲漏、破壞等隱患。據統計,我國每年由于小水庫病害造成的損失高達數百億元,成為危害我國人民生命財產安全的一個重要方面。四川大路溝小型水庫垮壩,傷亡人員近40人,2005年7月21日,云南省昭通市彝良縣七仙湖小型水庫垮壩,16人死亡。加強小水庫運行監控,及時發現小水庫病害并處理成為我國小水庫管理中最重要的問題。

進入新世紀以來,黨中央國務院提出構建和諧社會,保障人民的生民財產安全的倡議,國家專門出臺了措施來治理小水庫的安全隱患問題。2002年5月,水利部召開了全國小型水庫安全管理工作會議,要求 “統一思想、提高認識,努力做好小型水庫安全管理工作”。根據該次會議精神,水利部印發了 《關于加強小型水庫安全管理工作的意見》(水建管 [2002]188號)。該規定要求落實管理與維護經費,完善小型水庫安全管理設施,包括防汛交通道路、通信條件、監測設施、管理房舍,明確技術檔案管理要求等。通過基于網絡的小水庫遠程監控系統可以有效解決目前我國小水庫管理中存在的問題,可以有效減少管理人員,做到無人管理,實時監控并收集整理數據,管理部門根據監控數據及時發現安全隱患,及時采取措施解決存在的各種問題。從而可以極大提高我國小水庫的運行質量,確保小水庫的安全、正常運行,保護人民的生命財產安全。

3 基于網絡的遠程監控系統

隨著計算機技術的發展,基于網絡的遠程監控技術也得到了快速的發展,監控技術的不斷完善促使其在環境監測、電網監控,水電站監控等方面的應用越來越廣泛。今天基于網絡技術的遠程監控,不僅可以方便地實現遙測、遙信、遙控、遙調,還可以實現遠程視頻監控。通過對小水庫運行過程中遠程控制、遠程調試、遠程管理等,極大提高了小水庫的自動化水平,同時還有效解決了目前我國小水庫存在的問題,及時發現小水庫存在的險情,及時處理,確保了小水庫的安全運行,保護了人民的生命財產安全。目前,基于網絡的遠程監控系統的主要功能有如下幾個方面。

(1)遠程監控。基于網絡的遠程監控系統可以有效檢測小水庫的水位變化,來水流量及水庫大壩滲漏等問題,同時可以及時將這些監控數據反饋到遠程監控設備上以方便管理人員來及時分析水庫的各種數據,發現水庫的各種險情并及時采取有效的解決方案,同時通過遠程控制,可以做到無人值班,有效解決目前我國小水庫運行中存在的管理人員不到位的問題。

(2)遠程調試。通過遠程控制系統,可以在外調試小水庫中運行的各種設備,及時根據降雨量和水位的變化情況來調整水庫的排水量,從而可以做到科學合理使用有限的水資源,為我國小水庫地區的人民謀福利。

(3)遠程分析。基于遠程監控系統采集的相關數據,如水庫水位變化曲線、水庫水量變化、水庫所處地區降雨量、水庫大壩水平和豎直位移變化等數據,結合工程實際進行小水庫運行數據遠程分析。給出水庫運行狀況評價意見,針對水庫評價意見及時做出相關行動。

(4)遠程指令。基于網絡技術的遠程監控系統可以根據采集整理的數據及時發現水庫存在的問題,當水庫出現險情時,通過遠程監控系統向水庫所在地鄉政府和村集體發出指令,讓當地政府和人民及時采取相應措施來減少和避免由于水庫的病險導致的破壞。

4 小水庫實現遠程監控的模式

基于網絡的遠程監控系統把分布于各小水庫的運行設備、監控設備的各自獨立的系統互聯起來,該系統可以適應小水庫分布于不同地區,使個小水庫達到共同工作、遠程管理、遠程監控的目的。我國小水庫遠程監控系統的結構如圖1所示。

圖1 監控系統結構圖

要實現遠程監控,需要在總監控系統中設置一個以瀏覽器作為客戶端軟件,在各個小水庫無需安裝專用的程序,這樣可以有效降低系統的費用,降低小水庫的運行管理成本。由于目前我國的小水庫大多處于偏遠的中西部地區,無線網絡技術還沒有普及,所以在現在的條件下,結合小水庫的時間情況,我們可以將公用固定電話網絡用作數據傳輸的媒介,而沒有必要去鋪設相關的網絡通訊設備。這樣將會有效降低遠程網絡監控成本。

5 結論

隨著我國經濟和社會的高速發展,小型水庫大壩安全問題越發顯得突出,不再僅僅是各級水庫主管部門關心的工程安全問題,而已成為國家與社會共同關注的社會問題。面對各種小水庫災害頻發的現狀,如何有效地監控小水庫的安全運行,有效減少由于管理不當導致的水庫災害的發生就顯得十分重要。運用網絡遠程監控系統可以有效解決我國目前小水庫存在的問題,通過網絡遠程監控系統,可以有效降低小水庫管理成本,同時實現無人管理,提高水庫管理的水平,及時發現水庫存在的問題并采取措施處理,此監控系統將會極大推進我國小水庫的現代化建設,提高我國小水庫運行質量,盡可能發揮小水庫的經濟和社會效益,為我國小水庫地區人民生命和財產安全提供保障,為我國構建和諧社會發揮重要的作用。

[1]王祖印,邢德龍,王景波等.基于Internet網絡的水利工程自動化系統研究[J].河海水利2008,2:58～61

[2]鄭文波.控制網絡技術的發展[J].工業控制計算機.1999,12(5):1～4

[3]孫水英,唐德善,白玉慧.水利工程遠程監控系統設計研究[D].河海大學工程碩士學位論文.2005,12:1～8

[4]王有祥,邢成學,王廣森.電腦自動化在小型水利工程中的應用[J].黑龍江水利科技.2009,1(37):178～178

[5]劉轟,徐群.基于Internet的遠程監控系統及研究[D].河海大學碩士學位論文.2003,3:1～5

[6]黃鳳珍,羅秀竹.計算機監控系統在提灌工程中的應用[J].水利水文自動化.1998,4:15～18

[7]任慶海,陳海霞.視頻監控系統在水利工程中的應用任[J].水利水文自動化.2004,3:19～22