基于Internet的水利工程自動化系統研究

王 偉，王莉莉，簡 丹，管湑松

(1.江蘇省洪澤湖水利工程管理處，江蘇 淮安 223100，2.南水北調江蘇水源淮安分公司，江蘇 淮安 223101；3．南水北調東線江蘇水源公司揚州分公司洪澤站管理所，江蘇 淮安 22310)

基于Internet的水利工程自動化系統研究

王 偉1，王莉莉1，簡 丹2，管湑松3

(1.江蘇省洪澤湖水利工程管理處，江蘇 淮安 223100，2.南水北調江蘇水源淮安分公司，江蘇 淮安 223101；3．南水北調東線江蘇水源公司揚州分公司洪澤站管理所，江蘇 淮安 22310)

近些年，我國水利工程投資建設的步伐正在不斷的加快，持續、充分的發揮著其拉動經濟增長的作用，隨著現代科學技術的不斷發展，水利工程自動化系統也得到了較大的提升。文章首先對基于Internet的水利工程自動化系統進行了概述，分析了其重要意義；然后對基于Internet的水利工程自動化系統的系統功能進行了相關探討；最后，對基于Internet 的水利工程自動化系統結構與其中的關鍵技術進行了分析與研究。

Internet；水利工程；自動化系統；技術

0 引 言

1998年三江大水后，我國強化了水利基礎設施的相關建設，投資規模不斷提高，水利工程得到了迅速的發展。我國水利部在2016年召開了黨組(擴大)會議中指出：要加快推進對災后水利薄弱環節建設、重大水利工程的建設、加強水資源節約和水生態保護等。目前我國相關水利工程項目在建投資規模已經達到了9000億元，水利工程投資建設的步伐正在不斷的加快。

1 水利工程自動化系統的概述

目前，我國水利工程投資建設的步伐不斷加快，面對不斷增多的水利工程項目建設及其維護管理規模的擴大，水利工程自動化系統顯得非常的重要。水利工程自動化系統是一種智能的遠程監控系統，采用無線通訊的方式，可以實時、高效、準確的傳送水利工程項目中的水文參數監測數據，實現水利工程管理的自動化，從而提高相關部門、相關工作人員的工作效率[1]。

水利工程監控系統的總體結構如圖1所示，隨著科技的進步、Internet技術的廣泛應用，為水利工程自動化系統的發展提供了平臺，系統的結構、涵蓋的內容，以及應用范圍都發生了變化。現如今，基于Internet技術的水利工程自動化系統，實現了遠程的監視、管理、調試與控制，以及遠程設備故障診斷，不僅提高了水利工程自動化系統的工作效率，還提升了相關設備的維護管理水平。

圖1 水利工程監控系統的總體結構

2 基于Internet的水利工程自動化系統的系統功能

基于Internet的水利工程自動化系統主要包括：①遠程數據采集，進行遠程監控、管理；②對水利工程自動化系統的現場測控設備進行遠程調試、操作。下面對基于Internet的水利工程自動化系統的系統功能，進行具體的分析：

2.1 遠程監督

基于Internet的水利工程自動化系統的遠程監督功能主要是對水利工程重要區域，以及水利工程現場參數和狀態進行遠程監視、查詢與控制，利用Internet實時、準確的傳輸這些被采集的數據信息至監控中心，使相關部門可以遠程的監測水利工程的運行狀況，能夠及時發現問題并采取措施進行處理[2]。

2.2 遠程控制

基于Internet的水利工程自動化系統的遠程控制功能就是指利用Internet，實現對水利工程的遠程控制，能夠對現場測控設備進行遠程調試、操作、管理，能夠對所需數據信息的采集進行遠程的操作、控制等。

2.3 遠程調試

基于Internet的水利工程自動化系統的遠程調試功能是指：在進行新建泵站的機組試運行，或是機組維修后的試運行中，操作人員依據于相關參數、現場狀態，利用Internet進行遠程調試操作，修改特定工作參數等。通過遠程調試能夠使水利工程自動化系統，時刻處在較好的工作狀態下[3]。

2.4 遠程功能組態

基于Internet的水利工程自動化系統的遠程功能組態功能就是指：利用Internet進行相關的遠程操作，如：定義現場測控設備的功能和工作方式、修改泵站的優化控制模型、修改閘門的引水控制算法等。

2.5 遠程故障診斷

基于Internet的水利工程自動化系統的遠程故障診斷功能就是指利用Internet遠程進行故障診斷。例如，當現場測控設備故障，基于Internet的水利工程自動化系統便會立刻進行數據收集，分析故障原因，利用Internet及時傳輸、反饋到控制中心，以便相關工作人員快速的進行故障診斷，及時采取措施解決故障[4]。

2.6 遠程參數整定

基于Internet的水利工程自動化系統的遠程參數整定功能就是指遠程的對水利工程現場測控設備的各個工作點參數進行整定，并且可以及時、準確的將整定數據通過Internet反饋至控制中心。

3 基于 Internet 的水利工程自動化系統結構

如圖2所示，是基于Internet的水利工程自動化系統的系統結構示意圖，其中包括了農田自動噴灌系統、泵站監控系統以及水閘自動化控制系統三大系統。這三大系統皆處于現場的獨立的系統，具有獨立性，基于Internet網絡實現了遠程的監控、管理。

圖2 基于Internet的水利工程自動化系統的系統結構示意圖

由圖2可知，在各個單獨的自動化系統中，都設置了遠程監控的代理軟件，進行遠程數據采集并且及時的反饋至監控中心，進行遠程監控、管理。三大系統都是基于Web服務器的B/S 結構，工作站需要通過專門的遠程監控操作服務的網站進行遠程操作。利用Internet，將設置于各現場、具有獨立性、具體不同特定功能的水利工程自動化系統聯合成全分布式網絡系統，通過Explorer等瀏覽器，實現現場信息數據的遠程收集、瀏覽、操作，以此實現遠程監控、管理、控制等協同工作，具有適應地域分布的特點。綜上所述，基于Internet的水利工程自動化系統是Internet技術、Web技術、瀏覽器技術、計算機控制技術、TCP/IP網絡通訊技術、數據庫技術等技術協調發展得到的產物[5]。

4 基于Internet的水利工程自動化系統的關鍵技術

想要實現基于Internet水利工程自動化系統的各項功能，就需要考慮原控制技術、網絡技術的特點，以及自動化系統的新特性，下面，文章對基于Internet水利工程自動化系統的關鍵技術進行了分析與思考：

4.1 延時處理

圖2中的泵站監控系統因為受到一些因素的影響，如網絡傳輸路徑、網絡流量、傳輸距離、網絡傳輸協議、網絡拓撲結構等，導致數據的傳輸從起始點到終點的傳輸延時具有比較大的差異性。因為從控制站點到控制現場需要需要經過數個網絡節點與傳輸鏈路，所以很難控制、預測現場所采集到的數據和調試指令在Internet上的傳輸時間，導致系統功能受到限制。因此，為了避免傳輸延時帶了的不利影響，我們需要采取一定措施實施延時處理，例如：傳輸信息數據前進行壓縮處理、減少冗余信息等，以此減少傳輸所需時間[6]。

4.2 視頻傳輸

在整個水利工程自動化系統中的監控系統，傳輸視頻信息數據是相當重要的一環。傳輸介質、設備，以及傳輸的圖像、視頻信息等都影響著水利工程自動化系統中的監控系統的可靠性。傳輸介質影響視頻傳輸主要因素是傳輸距離和環境干擾，現如今，主要的傳輸介質有：光纖、雙絞線以及同軸電纜三種。光纖具有容量大、保密性強、傳輸質量好、不受電磁干擾、受外界環境影響小等優勢，是一種適合遠距離的視頻、圖像信號的傳輸方式；應用雙絞線的傳輸設備具有價格低廉、布線簡單、傳輸距離遠、抗干擾能力強等優點，但是存在在長距離的傳輸過程中，信號的衰減較大的不足；同軸電纜相比于其他兩種傳輸方式，僅僅適用于近距離傳輸的小范圍的水利工程自動化監控系統中，具有較大的應用局限性[7]。

4.3 數據并行收取

基于Internet水利工程自動化系統中，運用了比較先進的IP技術，使系統實現了多個遠程監控點的數據同時進行收集與處理，為相關工作人員提供了便利，提高了工作的效率，有利于水利監測等相關部門開展工作，使水利工程自動化系統能夠及時、高效、準確的進行信息數據的傳輸，從而推動水利工程向信息化不斷發展，帶動水利工程建設的進步與發展。

4.4 網絡安全

基于Internet的水利工程自動化系統面臨著網絡不安全因素導致的安全隱患問題，嚴重威脅到遠程組態、遠程控制、管理與遠程維護等相關工作的有序開展。因此，需要在系統中考慮網絡的安全問題，保證水利工程的信息數據在網絡的傳輸過程中受到完整性、真實性和機密性的全面保護，避免數據遭到非法入侵、篡改、破壞和刪除等，在遠程操作的整個過程中，嚴格進行安全保護[8]。

5 結 語

目前，我國相關水利工程項目在建投資規模不斷擴大，水利工程投資建設的步伐不斷加快。基于Internet的水利工程自動化系統不僅能夠積極的推動水利工程運行管理模式的完善、優化、改革，而且還有利于人力資源的合理配置、水利工程的運行維護水平的不斷提高等。基于Internet的水利工程自動化系統為水利工程綜合效益的充分合理發揮，以及流域水資源的優化調度奠定了重要的基礎。基于Internet的水利工程自動化系統在優化發展的同時，需要考慮其存在的問題和不足，考慮其中的關鍵性技術。

[1]趙令劍.大伙房輸水工程視頻監控系統的高清化改造[J].黑龍江水利科技，2014(06)：101-102.

[2]張璇.大伙房水庫工程觀測設備設計分析[J].水利規劃與設計，2014(11)：76-77,82.

[3]王彤，劉大慶，蔡新.大伙房水庫輸水應急入連工程信息化自動化系統構建[J].水利建設與管理，2012，S1：21-22.

[4]吳優，王樹海，王祖印.基于Internet網絡水利信息化管理平臺的設計與研究[J].水利規劃與設計，2009(05)：59-62.

[5]馮旭.對Internet網絡的水利工程自動化系統的分析[J].自動化與儀器儀表,2016(04):227-228.

[6]賀楊.基于Internet的水利工程自動化系統研究[J].水利建設與管理,2014(04):62-64.

[7]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].海河水利,2008(01):58-61.

[8]胡四一.全面推進水利信息化八大重點工程建設[J].中國水利，2008(19)：8-9.

TP273.5

B

1007-7596(2017)09-0044-03

2017-08-26

王偉(1981-)，男，江蘇淮安人，工程師，研究方向為通訊網絡、自動化、防汛抗旱、水利工程等；王莉莉(1986-)，女，江蘇淮安人，工程師，研究方向為水文、計算機管理與應用；簡丹(1986-)，女，江蘇盱眙人，工程師，從事水利工程管理工作；管湑松(1989-)，男，江蘇洪澤人，助理工程師，研究方向為泵站、水電站、自動化、水工。