基于茨淮新河灌區杜莊泵站遠程監控技術應用探討

【摘要】本文以茨淮新河大型灌區利辛縣杜莊泵站為例，通過筆者自身工作經驗，探討了遠程監控系統的功能及組成，分析了遠程監控技術在水利工程建設及運行時的作用，介紹了現代遠程監控技術在水利工程中的應用。

【關鍵詞】監控技術；泵站；監控運用及管理

茨淮新河是安徽省淮北平原的一條大型人工河道，是以防洪排澇為主，兼有灌溉、航運、城市供水等綜合利用的工程。茨淮新河灌區是安徽省淮北地區最大的灌區。杜莊站屬于其中一個灌溉泵站。該站設計灌溉面積1.3萬畝，灌溉設計流量0.65m3/s；泵站選用3臺500ZLB-85型立式軸流泵、泵站總裝機容量225kW。

1、遠程監控的功能

遠程監控在水利工程中的主要功能包括監測及監控。

監測主要是對監控系統中各級用戶進行實時的數據監測，同時還能夠對數據分享。比如在茨淮新河灌區流域之內，可以對相關的水情、工情等業務數據進行流程化、系統化的分析，盡可能的存儲數據，以便通過遠程訪問數據庫形式進行數據的計算以及實時查詢。除了監測功能，遠程監控技術的另一功能就是監控，這是遠程控制系統最基本的功能之一，主要用于水利工程控制運行中遠程的開關、閉合操作，從而達到遠程控制的目的，最終實現全方位的自動化控制，提升機電設備工作的效率。值得注意的是，對于灌區灌溉而言，監控功能還可以實現水權分配功能，從而能夠提供一系列的有效手段，實現灌溉流域水量內的科學化監督分配。

2、遠程監控系統的組成

2.1 采集系統

采集系統包括采集視頻、水位、流量、設備狀態等傳感設備及反饋系統等，為遠程監控提供基礎信息。

2.2 通訊傳輸系統

通訊傳輸系統包括連接不同設備間的通訊局域網或互聯網網絡線路等，并且線路支持不同種類的數據如圖像、視頻數據流及水位編碼數據等的采集方式及傳輸方式，能夠實現溝通連接。

2.3 控制中心系統

水利工程上的控制中心系統一般是一個以工控機為主控設備并配置手動操作與執行設備組成的分層分布式計算機控制系統，該系統常常由上位機、現地工控機單元等組成。在控制中心可以通過顯示器遠程監視泵站、涵閘的運行狀況，并實現遠程發送控制指令；現場控制站能接收來自上位機的控制指令進行控制，也可以單機獨立控制，特殊情況下實現手動控制。

3、遠程監控技術在水利工程中的具體運用

3.1 遠程監控技術在泵站及涵閘運行控制中的運用

通常意義上一些常見的中小型泵站遠程監控系統包括：現場測控終端、泵站監控中心及縣級監控中心。各個泵站的現場測控終端又分為：泵站測控終端和水位遙測測控終端。

現場測控終端與各泵站監控中心和縣級監控中心，通過GPRS通信，多中心上報，采用VPN專網方式組網；泵站監測終端采用市電供電，采集流量、水位、水泵狀態等信息，實現遠程控制閥門、水泵啟停，水位變化自動控制啟停；水位遙測測控終端采用太陽能供電，采集上下游水位，水位計選用4-20mA超聲波水位計；縣級監控中心及各泵站監控中心，VPN專網組網，采用C/S結構進行組態。

這種技術比較適用于較為干旱以及水量較小的地區的泵站灌溉系統。 一般而言，灌溉的水泵站比較多，會受到泵站基礎設施以及城鎮建設的相關因素影響， 給日常的灌溉泵站的維護以及管理帶來麻煩， 而遠程監控系統中的這項技術作為現代技術手段中比較先進的一種， 可以全面地解決以上問題，這樣既節省了操作和運行的成本，也不需要建設傳輸的平臺， 更重要的是還可以較好地提升數據傳輸速度，使得網絡的覆蓋面積變廣，為水利工程投入運行帶來了很大的方便，也解決了傳統工作方式中的普遍問題。

以灌區杜莊泵站為例，該站位于茨淮新河支流西淝河左岸（樁號XZ17+750），由于該站地處偏遠，加之運行管理機構利辛縣機電排灌站工程運行管理人員編制較為緊張，使得泵站運行變得較為困難。若在泵站及進水涵閘控制時接入遠程監控系統， 針對泵站及涵閘的狀況，通過遠程控制系統能夠實時了解實時機組狀況，從而實現控制閘門的關閉，以達到最佳控制效果的目的。 另外，通過實時監控，可以針對河道、泵站及涵閘內的水面情況進行實時觀察，保障灌溉河水的通暢以及農田灌溉的方便。

3.2 遠程監控技術在泵站及涵閘工程建設中的運用

泵站及涵閘施工項目受汛期和季節影響較大，且往往是施工戰線較長，工地之間的距離較大，施工班組類型較多，整個施工項目的安全管理難度大較大。不僅如此，施工現場多為“露天式”作業，無法進行非常有效的封閉隔離，對生產人員、交通車輛、工地設備、施工對象、工地材料的安全管理增加了很大的難度。

當前，遠程監控技術中對于水利工程建設十分重要，其各個部分的施工情況應該全面了解和掌握。 在水利工程建設中 ，4G 技術在遠程監控系統中主要是對水利工程中視頻的采集以及無線數據的信息傳輸進行監控，而對于視頻系統而言，4G 技術可以將其中的各個檢測點的實際情況進行分析和調整，同時設置和安裝攝像機，這樣就可以高效地、更加便利地進行數據信息以及視頻信號的采集。

另外，在每一個遠程監控監測點上，都可以使用無線網絡技術和視頻服務器進行連接，遠程操作也可以針對具體的情況，利用攝像機進行角度變換進行監測工作， 以實現動態的 BS 技術支持，采用嵌入式的結構， 將數字信號經過壓縮處理之后輸入網絡設備中，并及時地與服務器取得連接，從而提升數據的高效準確的傳輸。 利用現代化的 4G技術可以將網絡服務器與代理服務器簡便地連接起來，同時對前端的攝像機裝備進行控制，及時地存儲數據信號，取得相關數據支持的依據，通過這樣的方式與其他類型的客戶建立信號連接，提升水利工程建設的范圍，便于進行管理和操作。

以杜莊站為例，由于杜莊站占地面積較大，施工工序多、施工面廣、進度緊湊、作業人員較多、工序較為復雜，作為業主管理較為不便。鑒于此，建設管理處從現場實際出發，配備多處監控及廣域網考勤等系統，全面了解現場施工及人員在崗情況，為工程順利完工提供技術支撐。

總之，現代遠程監控技術在泵站及涵閘等水利工程管理運行的運用，能夠提高水利工程運行管理效率，減輕工作人員勞動強度，提高運行工況監測的準確性及高效性，同時，在泵站及涵閘等水利工程建設過程中，能夠實現工序、施工安全措施等的全過程監控，確保工程建設工期及質量。

參考文獻：

[1]付莉菲。遠程監控技術在水利工程中的應用 . 水 利 科 技與經濟 ，2012（7）

[2]侍克斌。水利工程施工. 中國水利水電出版社 ，2009（7）