水庫輸水管線信息化系統的思考

王雪

摘 要：為了保證輸水管線結構信息化系統有良好的運用效果，應認識到輸水管線結構信息化系統對于水庫發展的重要性，并能結合水庫管理工作需要，制定科學的水庫輸水管線結構信息化系統應用方案。本文就水庫當中輸水管線結構信息化系統進行了分析。

關鍵詞：水庫；輸水管線；信息化系統

水庫在提升水資源利用率方面有突出的作用，尤其是現代各地區水資源越發匱乏的狀態下，人們也就對水庫越發重視。而水庫在發展中也開始使用各種現代設備，通過信息設備的使用來對水庫水流量進行時時監控，提升水庫的綜合管理能力。

1 項目基本情況概述

為了更加全面的對水庫當中輸水管線結構信息化系統發展情況進行闡述，本文引入了某真實水庫項目作為案例。該水庫工程控制下的流域面積為116平方千米，從該水庫工程的主要作用方面來看包括了農田灌溉、防洪防澇以及利用水資源勢能發電等幾方面作用。從案例水庫大壩的組成方面來看，其主要結構包括了排沙洞結構、大壩結構、供水引水口結構以及位于下游的發電站組。大壩結構是碾壓混凝土類型的重力壩，壩體設計高度為77米，大壩頂部長度為181米，水庫當中泄流建筑物是大壩頂部的無控制類型溢流堰。

該案例大壩在發展中逐漸使用現代化設備來對自身進行完善、優化，并以期通過水庫輸水管線結構信息化系統的實現來達到對水庫運行中管道結構水壓、輸水管道流量、輸水管道環境以及各種相關設備的遠程監控，讓整個水庫的運行情況能得到全面而詳細的監管，促進水庫工程管理質量的提升。并且在輸水管線結構信息化系統使用中，還使用了無線通訊技術以及太陽能技術，讓水庫工程全景監控以及全天無人監控有了實現的可能性，而從輸水管線結構信息化系統實現的過程來看，其中包含了較多新型技術。比如太陽能類型電池板以及蓄電池儲能供電技、無線類型數據采集終端設備，或者是各種便攜樂行無線傳感水情采集設備。

2 技術方案分析

水庫當中的信息化監控系統主要以C/S類型構架為基礎，同時輔助以大量的水情傳感器設備，使用RTU設備來集中進行數據打包處理，依托4G網絡將采集到的情報傳輸到遠程監控室當中，在中央控制設備高性能處理下，讓監控設備采集到的各種數據信息實現可視化，并且發掘出各種信息數據的深層價值。輸水管線結構信息化系統的主要的技術方案包括了幾個部分，首先是監控軟件平臺系統，這部分包括了通信服務設備、數據庫服務設備、網絡服務設備等設備。其次是終端類型監控單元部分，其中包括了GPRS類型的無線通信模塊組件、RTU類型的采集組件。第三是傳感設備探頭，為了達到對水庫運行情況全面監控目的，探頭上通常具有流量傳感設備、管道壓力傳感設備以及網絡視頻采集設備。第四是信息傳輸基礎，也就是4G網絡、短信息傳輸系統以及網絡系統。第五是電力能源供應設備，主要包括光伏類型太陽能板結構、多路類型控制電源組件、太陽能控制設備以及閥控類型鉛酸蓄電池組件。另外，輸水管線結構信息化系統也有相配套的防護設施，這些設備通常包括避雷針、防雷設施、遠程報警類型防盜門禁、防水類型頂部密封設備。

在水庫使用了輸水管線結構信息化系統之后，也就能完成對于水庫運行階段中的水情時時檢測、水情信息集中儲存、數據信息顯示、各種應用系統接入、中央控制以及電話管理，通過這些設備的使用也就能同時滿足水庫當中水情信息監控以及展示的需要，讓水庫管理工作現代化、信息化、高效化。

3 關鍵技術分析

3.1 管道流量監測

采用管道超聲波流量計。供電電壓為DC24V±10%，信號輸出RS485，MODBUS協議。由數據采集終端RTU負責控制上電和定期采集數據，具體參數如下：①適應管徑：DN50～1000；②測量范圍：流速0.1510.00m/s，流量0～1m3/s；③精度：準確度等級1.00；基本誤差<1.00%；重復性誤差<3W。

3.2 設備選址分析

根據管線沿線特征設計視頻監控、流量監測和壓力監測點的選點位置，選址原則如下：①流量與壓力監測點：主要考慮高程落差因素及進出口、分水口，盡量均勻分布設置監測點。基本原則為高程落差間隔30m，設置一個監測點，總計9處；②視頻監控點：在流量和壓力監測點設置視頻監測，增加重要部位（公路橋、村交通橋、管道重要拐點）視頻監測。

3.3 視頻監控

采用兩種方式解決：一種是網絡固定攝像機，另一種是4G無線網絡固定攝像機。網絡固定攝像機，采用海康威視、浙江大華、宇視科技等品牌的網絡固定攝像機，輸出RJ45百兆網口，電源DCDC12V±10%/200mA。4G無線網絡固定攝像機具有以下特點：①采用用超低照度200萬（1920×1080），2×10-3Lux@F1.20（彩色模式），2×10-4Lux@F1.20（黑白模式）CMOS圖像傳感器，低照度效果好，圖像清晰度高；②最高支持1920×1080@60fps；③支持多種碼流方式和視頻數據編碼技術，擴展達20路的連接；④支持移動端的實時水情獲取，并通過多種提醒方式進行突發事件預警；⑤采用智能圖像識別技術，捕獲異常水情信息；⑥聯動警務接口，實現針對突發情況的一鍵式報警；⑦支持多焦距、多亮度、寬動態和多維降噪設置。

3.4 管道壓力監測

采用插入式管道壓力計，由數據采集終端RTU負責控制上電和定期采集數據。主要技術參數如下：①測量形式：過程壓力直接作用于陶瓷膜片上，襯底電極和膜片電極檢測出與壓力成正比的電容變化；②量程：0.00～5.00MPa；③精度：±0.15%FS；④長期穩定性：±0.15%FS/a；⑤溫度系數：±0.10%FS；⑥工作溫度：-40～85℃；⑦相對濕度：0～100%；⑧模擬輸出：兩線制4～20Ma；⑨防護等級：IP68。

3.5 GPRS4G通信

采用工業級4G無線全網通模塊，全面兼容3大運營商網絡和7大通信制式的自由選擇；高速的網絡通信基礎，可以極大優化數據傳輸效率；采用基于VPN的客戶端/服務器技術，便于系統的部署，優化設備的遠程管理流程。該產品采用高性能的工業級32位通信處理器和工業級無線模塊，以嵌入式實時操作系統為軟件支撐平臺，同時提供1個RS232（或RS485/RS422）、4個以太網LAN，1個以太網WAN，可同時連接串口設備、以太網設備，實現數據透明傳輸和路由功能。為了提高產品的穩定性和可靠性，采用了WDT看門狗設計，保證系統穩定；采用完備的防掉線機制，保證數據終端永遠在線；以太網接口內置1.50KV電磁隔離保護；RS232/RS485/RS422接口內置15KVESD保護；SIM/UIM卡接口內置15KVESD保護；電源接口內置反相保護和過壓保護；天線接口防雷保護。

4 結束語

輸水管線結構信息化系統對于水庫發展有著關鍵性的作用，能讓水庫管理人員對水庫水情有更全面、及時的了解，這樣在獲得了大量信息數據的基礎在開展管理工作就能有更好的科學性、合理性。而且在信息化系統的進一步發展中還和大數據有了充分的聯系，讓水庫管理工作變得更加高效。

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