通信調度系統在水利工程管理中的應用

段家貴

通信調度系統在水利工程管理中的應用

段家貴

（唐山市陡河水庫管理處，河北 唐山 063021）

從陡河水庫的現狀出發，闡述了陡河水庫目前管理通訊調度系統的主要組成，剖析了在建設過程中所遇到的一些實際問題。并對管理通訊調度系統的應用進行了預期分析。

管理通訊調度系統；水利工程；陡河水庫

陡河水庫位于陡河上游，在唐山市市區東北15km，是一座以防洪為主，兼供唐山市市區工業和生活用水及庫區周邊和下游工農業生產用水等綜合利用的大型水利樞紐工程；引灤入唐工程修建后，又是引灤入唐終端調節水庫。水庫興建于1955年，建成于1956并投入運行，歷經1969～1971年續建，1976～1977年震后修復，1988～1989年提高保壩標準工程建設，到1990年全部完工，達到千年一遇設計，萬年一遇校核的防洪標準。筆者從陡河水庫通信系統的主要組成出發，對主要出現的問題進行了分析，并對其進行了合理的預期。

1 陡河水庫通信系統的組成

通信系統主要有有線通信系統和無線通信系統，本文主要闡述有線通信系統的構造及使用。

1.1 實線通信系統

實線通信是最為簡單的一種通信。它是由發信源、實線信道、收信者及附設的信息處理裝置、電源等組成的。其中，信源可以是各種各樣的傳感器，也可以是電話機等。其功能是將信息變換成電信號后在實線上傳輸，收信者可以是A，也可以是各種終端設備。其功用是將所收到的信息還原或變換成所希望的信號，然后進去處理。實線通信方式的線路傳輸損失較大，其信噪比較小。此外，波形失真和延遲也較嚴重，所以這種通信僅用在傳輸距離很短的地方。在灌區中，對水位、流量、閘門、土壤含水量等進行就地（近）記錄，顯示和控制可用實線通信方式。

1.2 明線和電纜線載波系統

目前在水利工程現代通信中使用較多的是明線和電纜線載波通信系統，這兩種系統除信道特性不盡相同外，其原理、主要設備及其功能基本相似。其主要單元電路（或設備）有調制器和濾波器。調制器的作用是使同一信道能傳輸多個信息，并把要傳輸的信號轉換為適合在信道上傳輸的高頻載波信號。調制器所要完成的主要任務是多路復用，多路復用又分頻分多路復用和時分多路復用兩種。

1.3 電力線載波系統

電力線載波通信系統中高頻阻波器的基本功能是允許電力電流（50Hz工頻電流）通過，對高頻電流起阻塞作用，實現電力電流和載波（高頻）電流的分割，耦臺電容器結合濾波器配套使用，其基本功能是允許高頻電流通過，阻塞強大的電力電漉；載波機(PIC)是收發信息的主要設備[2]。

2 設計管理通信系統應注意的問題

通訊系統是水利工程現代化管理系統的關鍵項目之一。其他一些系統，如水情自動測報系統、防洪抗旱排澇預警調度系統、閘門遙控系統等，均必須以建立一個可靠的通信系統為基礎，因此，通信系統應完全符臺現代化管理總體功能的需要，具體要求如下。

（1）兼有數據和話音傳輸功能?，F代通信系統不僅需要傳輸話音信息，而且在更多的情況下，需要傳輸大量的數據，有時甚至是圖片，如衛星云圖、大壩洪水期變形（或位移）攝像圖等。

（2）系統性能要符合要求。通信系統的性能指標包括有效性、可靠性、適墟性、標準性、經濟性、可維護性等。其中，從信息傳輸的角度看，最基本、最重要的是有效性和可靠性。

2.1 模擬通信系統有效性和可靠性問題剖析

在模擬通信系統中（傳輸的是模擬信號），其有效性用有效傳輸頻帶來衡量。傳輸給定的信息所需用的有效傳輸頻帶越窄，或者說，在給定傳輸帶寬的信道能傳輸的信號路數越多，則系統的傳輸有效性就越高。模擬通信系統的傳輸可靠性可用整個通信系統的輸出信噪比（即輸出信號功率與噪聲功率之比）來衡量。顯然，信噪比越高，通信質量就越好，信息內容的準確性也就越高。在水利工程管理中，傳輸模擬信號時（如水位濕度應力）。一般要求信噪比不得低于30～40dB。

2.2 數字通信系統的有效性和可靠性問題剖析

在數字通信系統中（傳輸的是數字信號），其有效性通常用碼元傳輸速率或用信息傳輸速率來衡量。碼元傳輸速率簡稱碼速率，定義為每秒鐘傳送的碼元數目，單位名稱是“波特”，符號為b，碼速率越高則有效性越高。數字通信系統的可靠性是用誤碼率來衡量的，它代表接收到數字信號出現錯誤的程度。如果數字信號是采用二進制，則誤碼率定義為：在數字通信系統內誤碼率越低，說明數字信號傳輸的可靠性越高，因此通信質量越好。一般在有線信道內通常要求誤碼率小于10-6，在無線信道內，由于存在衰落和多徑效應等特點，信道特性對于數字信號的傳輸不利，通常要求誤碼率在10-3以下[3]。

2.3 設計步驟中應注意的問題

通過研究發現，在設計步驟中有3處容易出現問題：第一，目的的明確性及如何對數據量進行處理的問題。第二，記錄的存留問題。第三，單向傳輸還是雙向傳輸問題。

首先，水利工程管理通信是以多用途為目的的綜合系統，例如雨量、水位信息的傳輸。也可能是為了洪水預報，入庫流量（水量）計算或灌區優化輸配水調度。

其次，在水利工程管理通信中，除了日常行政通信外，通常還要保留記錄，而且有時在收端和發端均需保留記錄，以便分析、研究和建立數據庫，如閘門遙控傳輸的信息或命令均需要在發端和收端保留記錄。

最后，在水利工程管理通信中，雨量、水位遙測，大壩測壓管浸潤線自動檢測等信息的傳輸一般是單工系統，而閘門遙測，防洪搶險調度等則需要采用雙工系統。

3 應用的預期目標

在該項目的建設之中，其總體布置是：通信系統采用有線通信系統，程控數字交換機作為信息交換主設備，通信系統中心設置在陡河水庫之中，下設7個分站，為提高機動性、擴大覆蓋面，系統應配置車載臺和手持機。

項目建設的目標是：（1）發展旱改水11.8萬hm2，擴大水澆地11.53萬hm2，改善現有灌溉面積157萬hm2。（2）提高灌溉保證率，使項目區39萬hm2耕地灌溉保證率提高到75%，提高渠系水利用系數，降低灌水定額。（3）提高排澇標準，使項目區排澇標準提高到5年一遇。要實現這些目標，對水資源的合理調度和控制起著關鍵性作用。陡河監測調度系統的任務在于通過該系統及時提供水資源信息、工程信息，監控調水系統的運行情況，提供調水、用水的科學決策并實施調度控制，為實現總項目的建設目標提供水資源合理調度與控制方面的保障[4]。

[1] 曹廣晶,蔡治國.三峽水利樞紐綜合調度管理研究與實踐[J].人民長江,2008,39(2):1-4.

[2] 涂揚舉,馬光文,劉治理,等.基于三層 B/S 結構的水電站中長期優化調度系統[J].水力發電學報,2006,2.

[3] 程春田,廖勝利,武新宇,等.面向省級電網的跨流域水電站群發電優化調度系統的關鍵技術實現[J].水利學報,2010 (004): 477-482.

[4] Kuo J T,Yen B C,Hsu Y C,et al.Risk analysis for dam overtopping-Feitsui reservoir as a case study[J].Journal of Hydraulic Engineering,2007,133(8): 955-963.

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.03.017

TV512

B

1008-1305（2014）03-0047-02

段家貴（1970年- ），男，高級工程師。