簡析泵站水閘自動化監控系統的應用

乳源瑤族自治縣合江口電力有限責任公司 512725

摘要：泵站水閘監控系統的優化配置是實現水利安全可靠運行的前提，有利于提高水利工程整體的管理水平。隨著計算機技術和網絡通信技術的發展，泵站水閘也逐漸的實現了信息化和自動化管理，泵站水閘自動監測系統的建設和應用意義重大，尤其是處于偏遠地區且交通和通信條件的區域內，其建設和應用能極大的提升水閘泵站的管理效率，保障水利工程的對水資源的現代化配置、調動和管理。

關鍵詞：泵站水閘；自動化監控系統；應用

泵站水閘是水利工程中必不可少的主體建筑物之一，擔負著流域的防洪、灌溉等重要任務。隨著我國水利行業的迅猛發展，越來越多的工程項目采用了自動化監控系統。視頻監視系統作為現代化的管理手段，已經在眾多領域得到了廣泛的應用，并產生了廣泛的社會效益和間接的經濟效益。為了在城市防汛管理工作中能夠科學、及時、準確地監控泵站水閘等防洪設施，高效快速應對水澇災害，確保城市安全度汛，韶關市防洪設施管理處對管轄的10座排澇泵站和4座水閘進行綜合自動化改造，實現基于網絡的泵站水閘遠程監控系統。

1、泵站水閘自動監測系統總體結構

泵站水閘自動監測系統可分為五個子系統，即網絡通訊系統、調度中心硬件平臺系統、監測系統、視頻監控以及調水監測軟件系統。

1.1網絡通訊系統

網絡通信系統是實現遠程自動化控制的重要連接紐帶，一般采用的是 CDM A 或者 GPRS 的無限數字網絡通信制式，并通過RS-485 總線實現傳感器與檢測終端之間的連接，從而組成了下場檢測系統。現場采集到的模擬量、開關量、繼電保護和報警信號等通過無線通信模塊傳輸到檢測和控制中心中，有的水閘泵站自

動監測系統中設置了多層級的檢測中心點，主要原因為區域覆蓋面積更廣，控制和調度動作更加復雜。

1.2調度中心硬件平臺系統

調度中心硬件平臺系統則為整個調度系統提供硬件平臺的支持。本方案采用兩臺SUN公司的SUNV880服務器，共享SUNStorEdgeAI000光纖磁盤陣列，構成一套高性能、高可用、高可靠性、高擴展能力的雙機熱備份系統，另配備一臺SUNv880服務器和SUNStorEdgeAz000光纖磁盤陣列，組成異地備份系統。同時，將提供沙盤模型系統，可真實反映河道水系主要河流、水系、水閘工程、主要交通干道和標志性建筑等；并用聲、光、電來模擬河道水系調水原理和過程，演示整體水系的實際運行狀況。

1.3監測系統

監測系統實現對全市主要的93座水閘泵站工程內外水位、閘門運行高度、水泵開關和重要圖像運行工況的實時監測，并實現與外部系統的信息共享。整個系統可分為數據采集和視頻監視兩部分，根據各監測站點的實際情況配備高性能的室外攝像機和水務專用數據采集設備（如水位計，開度儀，雨量計，水泵啟停信號采集等）；同時提供實時圖像監視、報警等各項功能。

1.3 視頻監控系統

視頻監控系統前端由安裝在現地的攝像頭、視頻分配器、視頻編碼器、硬盤錄像機組成。監控中心端由視頻解碼器、視頻服務器、大屏矩陣組成。視頻信號由視頻分配器分兩路，一路模擬信號直接輸出到現地用戶，由硬盤錄像機存儲；一路通過視頻編碼器轉換成數字信號，通過內網網絡傳輸到遠端管理處中控室。此數字視頻信號再分兩路，一路通過硬解碼輸出到會議室視頻矩陣，再到大屏；另一路由視頻服務器軟解碼后網絡發布，用戶能通過IE監控視頻信號。

1.5調水監測軟件系統

圖1泵站水閘自動監測系統總體框架

根據泵站水閘自動監測系統關于兼容性、可擴展性和跨平臺性的要求，系統技術實現框圖如圖1。

如上圖所示，泵站水閘自動監測系統由泵站水閘自動監測中心系統、重要監測站點調水監測系統和一般監測站點調水監測系統所構成。泵站水閘自動監測系統總體以Intranet的體系進行構架。考慮到現有系統、調度中心系統和閘站系統存在的平臺異構情況，以及對現有資源的充分利用，調度中心系統將完全基于跨平臺的功能組件實現。通過WEB發布系統，調度中心系統的業務操作完全基于瀏覽器方式。

2、泵站水閘控制系統

控制功能的實現分數據采集、數據處理和控制調節三部分。

2.1 實時數據的采集

對所有的模擬量、開關量、脈沖量進行實時和定時數據采集。開關量和數字量可直接使用，模擬量則經過變送器處理變換成標準4-20mA的電信號，并經過A/D轉換、標度變換提供給控制系統。

2.2 數據處理

數據處理包括對模擬量進行合理性校驗、上下限比較；對開關量進行實時掃描；對模擬量超限或開關變位作事件記錄輸出并告警；對重要歷史數據進行累計或統計處理，為生產運行和系統維護提供指導意見。

2.3 控制與調節

泵站水閘控制一般采用主站控制（中央控制室）和現地控制（現場），正常運行時采用主站控制方式，控制方式切換只能在具有控制權限的地方進行。主站控制方式下，主控制可對現地控制單元發布控制命令，通過現地控制單元去控制泵站主輔設備。計算機監控系統可以對運行設備的控制方式進行以下設置：LCU遠方/現地控制方式設置；自動/手動控制方式設置。計算機監控系統可以保證機組現地控制單元在主站控制或現場控制方式下均具有以下控制調節功能：機組開停機順序控制；對于所有與LCU接口的過程設備能在控制臺進行控制，且具有設備的防誤閉鎖能力。

3、泵站水閘自動監測系統的應用

3.1引清調水農業灌溉

通過泵站水閘自動監測系統的應用能夠實現對河水位、泵站水閘等的控制和檢測，并能夠在緊急情況下實現抗災減災的指揮和調度。通過檢測點反饋的數據，能夠準確的分析區域內各個地點的旱情和水情，從而檢測各個閘站的搶險情況給予及時的處理指揮。另外泵站水閘自動監測系統的設置不僅僅能實現區域內水情實時監測，還能夠通過遠程的自動檢測完成綜合調水通過實時控制閘門的開啟和關閉實現水流的控制和調節，達到改善水環境、引流灌溉等抗旱救災的目的。同時通過縱向分析多年的河流數據，結合水利數學模型制定合理的引水灌溉方案。

3.2 提升行業管理水平

泵站水閘自動監測系統建成后極大的改善了區域內水環境的調節和控制，極大的提升了水閘本站管理的現代化水平。另外通過計算機技術的應用，使得原始數據的記錄更加的高效和準確，各個檢測點獲取的數據記性歸納和分析，能夠進一步的了解區域內旱情情況，并為水閘泵站管理和考核的依據。泵站水閘自動監測系統建設完成后，也從根本上改變了原有的調水以及各種的水閘管理方式，減少了人力資源的投入，使得泵站水閘管理更加的高效，提升了行業管理的現代化水平。自動檢測系統也加快了現代化調水指令的相應速度，提升了河道泵站水閘管理部門的社會影響力。

3.3 水資源調度

泵站水閘自動監測系統幾乎覆蓋了整個區域內的水資源量，通過多個實地檢測點的布設以及 GIS 地理信息系統等的假設，實現了水體流向的監控。通過每一個實地檢測點反饋的數據，實現了對泵站水閘運行狀況、河水位檢測等，極大的提升了水資源的現代化調度，提高了水資源的利用效率。

3.4 水務規劃和信息化

通過水閘泵站自動監測系統的建設，能夠在水閘泵站監控中心中了解河道主干道以及支流的詳細狀況，通過計算技術也實現了水情信息、河流信息等多個信息的處理，全面的提升了水務管理的信息化。

4、結語

泵站水閘自動化監控系統為防汛抗早、水資源管理、水工程應用等提供各類信息規范險情、災情信息的上報流程和制度實現及時、準確、可靠的信息采集、管理和傳輸。通過自動化控制技術的應用，減少了人力資源的投入，提高了泵站水閘的現代化管理，總之泵站水閘自動監測系統的應用是水利系統建設的重要基礎，在抗旱救災中體現著極其重要的角色。