水利工程自動化控制技術的應用研究

【摘要】隨著高新科技的發展以及自動化控制技術水平的提高，我國加快水利工程自動化的步伐，工程建設化管理水準由傳統的經驗管理轉型為現代化自動化管理。水利工程自動化控制技術的提高，是發展民生水利的迫切需要，是推動水利部門職能要求的重大轉變。

【關鍵詞】水利工程；自動化控制；應用研究；現代化管理

隨著水利工程自動化控制水平的提高，電氣設備保護技術實現了由繼電保護技術轉變為微機保護的自控時代，基本上實現了自動化控制、網絡視頻監控。繼2011年11月國務院常務會議審議通過并批復了《全國抗旱規劃》，并印發了《國務院關于全國抗旱規劃的批復》，為切實按照《全國抗旱規劃》和《全國抗旱規劃的批復》的要求去執行，應當著力推動水利工程體系抗旱能力建設、抗旱應急備用水源工程體系建設、旱情監測預警和抗旱指揮調度系統建設以及抗旱管理服務體系建設等項目的實施。本文結合水利工程在喀什地區北六縣的第二大縣伽師縣的應用實例，詳細介紹了自動化控制系統的整體結構、功能以及控制研究。

1、工程地質概況

伽師縣自古就是一個典型的以種植業為主的農業大縣，土地總面積7040km2（合1055.9萬畝）。現有灌溉面積138萬畝，耕地面積80萬畝。隨著伽師縣各級灌溉渠系的防滲，農業生產條件得到逐步改善，生產水平也得到提高。農業用水靠克孜河和地下水，全年從克孜河引水量每年達11.21億m3，入伽師縣境內的水量為9.32億m3，豐富的水源，不僅為農業發展提供了豐富的資源，而且為能源及其它工業發展創造了良好的條件。工程區位于克孜河中下游沖積平原區，地形特征西高東低，由西向東平緩傾斜，地形平坦開闊，地面坡度1/900～1/1000之間。該水利工程采用自動化控制系統，其中包括：閘門監控系統；閘前閘后水位監測系統；閘前閘后視頻監控系統；自動化調度中心；自動化通訊系統部分；實時監控水利工程的運作，以及參與自動化控制技術的信息管理系統。本文主要采用綜合調度自動化，為河道渠首遠程監控和安全監測、優化調度提供決策依據，從而提高水利工程在實際應用中的運行管理水平。

2、自動化控制技術的功能特點

綜合調度自動化系統，是在現代遙信、遙測、遙控、遙調、遙視（簡稱“五遙”，也稱SCADA）以及計算機、通信、傳感器、地理信息系統（GIS）等先進技術的基礎上，采用分層、分布式計算結構和面向對象的技術，集水利、電力自動化監控和視頻監控為一體，實現管理信息系統和地理信息系統的綜合調度自動化系統。其功能和特點為：

2.1 系統性結構。采用全面式實時數據庫，統一數據庫、應用程序、通信接口及通信規約的開放標準；軟件平臺化設計，提供較強的實時數據庫、應用程序擴展接口（API函數），歷史數據庫遵循SQL標準，方便二次開發和功能拓展。

2.2 功能價值體現。自動化主站軟件采用平臺化設計思路，具有較強的二次開發能力，可以在數據采集和監控（SCADA）支撐平臺的基礎上擴展其他自動化功能和高級應用功能，如水情自動測報系統、水質自動監測系統、大壩測壓管水位自動檢測系統，以及數據計算分析、信息發布、洪澇預報、水量優化調度、輔助決策等高級應用功能。

總之，該系統能夠為水利部門實現水庫調度工程的全面監測和快速控制，提高科學管理水平和勞動生產率，從而實現安全運行和經濟、優化調度提供一個完整的解決方案，為實現水庫運行生產“無人值班、無人或少人值守”、減員增效等目標提供可靠的保證。

3、水利工程自動化控制技術的應用與研究前景

3.1 基于水利工程管理層次方面考慮，建立符合國家和地方體系標準的水利工程自動化管控方案，更有利于研究水利工程在自動化控制管理的共同點與特性，從而保證水利工程管控系統在各業務管理模塊、國家與地方共同基點相互傳遞的通透性。

3.2 實施水利工程自動化控制技術服從于管理層次的功能性需求，確保水利工程對水資源的動態監管正常運行，同時根據監測與評估的有效性來體現水利工程建設的成效管理。隨著水利工程與自動化控制技術的結合，系統趨于完整化，自動化控制技術實現高度自控模式，水利工程直接對從其他系統獲得的反饋數據進行加工、分析、存儲與傳輸，一系列的信息整合使得水利工程的效率不斷提高。水利工程的報告信息通過電子聯報方式時時提醒用戶對水資源的；動態信息進行分析整理，提高水利工程的運作效率，有效促進經濟效益的發展。

3.3 水利工程自動化控制建設的一個重要應用是實施視頻監控技術，主要進行遠程監控或者對重要區域實時監控，視頻監控重要構成部分為視頻采集、壓縮編碼、信息傳輸以及整合處理等。水利工程監控中心部門根據視頻采集設備在監控位置的實時監控情況進行分析整合，及時根據問題性質作出判斷。

3.4 水利工程自動化控制技術的應用模式逐漸采用空間化管理，空間信息技術的提出，為實際應用提供強大有力的科學技術體系，空間信息技術涉及了衛星通信、航天航空遙感、GPS以及地理信息系統等高新科技領域，其中以地理信息系統為核心技術，對空間數據進行實時采集、更新儲備、分析處理等，確保自動化控制技術的精準度以及全面性。

4、結語

現代科學技術的發展帶動了電氣設備向著自動化控制方向邁進，在水利工程應用中也越來越備受關注，無線通信與自動化控制技術不僅能夠實現對水利工程的水資源調節功能，同時對調水沿線的工程企劃進行遠程監控，對水利工程的各個方面進行集中管理、統一監督，同時為水利工程管理部門提供便捷、精準的信息化服務，從而實現對水利工程劃分區域水資源的合理調配，使水利工程在一定程度上發揮較高的經濟效益與社會效益。

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