水利樞紐綜合運行管理系統的設計與關鍵技術研究

周斌山

（ 西藏自治區旁多水利樞紐管理局，西藏 拉薩850000）

水利工程是國家重點建設的工程項目之一,經濟的持續高速發展也就推動了水利工程的發展, 為了實現在2020 年前建設成172項重大水利工程的目標, 必須要做到對水利樞紐做到綜合性的管理。 基于這個出發點,我們要充分利用現代化的科學水平,對水利樞紐工程當中的問題進行分析研討和動態跟蹤,通過數據的透明化展示,來實現各個系統之間的資源共享。 同時,為了水利樞紐工程的順利展開, 應該細致研究并熟練掌控水利樞紐工程當中的相關技術,只有對整個工程的管理和技術做充分的了解,才能夠從內部推動水利樞紐工程的順利展開。

1 水利樞紐的現行狀況

1.1 水利樞紐及其作用。 我國的幅員面積遼闊,但是存在水資源缺乏的問題,為了實現可持續發展的戰略目標,必須將節約用水,節約資源貫徹到社會生產生活當中的各個方面。 而水利樞紐就是為了實現水利資源的充分利用而建構的一個工程。 水利樞紐的范圍是非常廣泛的,發電廠、攔河壩等,都屬于水利樞紐工程。

水利樞紐具有極其重要的作用。 水利樞紐能夠實現防洪、灌溉、發電、供水以及航運的目的。 所以,水利樞紐工程的建設產生的綜合效益,必然能夠帶動起多個行業的發展,推動中國整體經濟水平的提高。

1.2 水利樞紐的狀況。 水利樞紐建成的情況,標示著中國經濟發展的狀況,中國有很多大型的水利樞紐,其中最大的是葛洲壩工程,作為現階段我國水利樞紐的最大工程,提供了很高的經濟效益和社會效益。 水利樞紐的綜合性比以發電為主業的水電站包含范圍要廣的多,所以在綜合性水利樞紐的系統建設過程當中,會出現很多困難。 比如各個系統相互獨立,系統之間的協調性比較差,這就導致了水利樞紐信息整合困難,從而造成了資源利用率較低,相應的建設投入和維護投入的成本增高。

2 綜合運行管理系統的設計方向

基于上文所提到的水利樞紐的現行狀況,水利樞紐綜合運行管理系統的運行就成為了必然。 只有對現階段的水利樞紐狀況進行改動,才能讓水利樞紐為我國經濟發展增磚添瓦提供可能性。

2.1 子系統統一運行。 由于水利樞紐的綜合性較強,各個系統之間相對獨立的狀況,所以必須要對水利樞紐進行綜合運行管理,進行統一規劃,這就需要在運行管理過程當中,要結合數據庫、云服務等技術來協助運行。 要想使得水利樞紐的各個子系統遵照統一運行原則,必須要建立統一的總體設計方案。 實現平臺可視化,數據共享化,架構系統化。 首先,要完善調度中心功能。 必須要將各個子系統分控中心所上傳的數據信息進行實時的采集和分析,動態化的調整下一步的措施。其次,要完善各個子系統的功能。子系統功能當中的圖形功能,實時報警功能,控制與調節功能和數據采集分析功能必須要做到高度的完善,這就要求相應的技術人員和工作人員做好對應工作, 只有子系統的各項功能都達到完備統一,才能夠實現水利樞紐工程的綜合運行管理。

2.2 實現系統自動化。 水利樞紐的綜合運行管理必須要達到自動化,才能夠節省人力,節約成本。 這就需要將自動化的系統進行精密的設計、規劃。其中最需要關注的四項自動化系統,分別是,水情測報系統,工程安全監測系統,泵站計算監控系統和閘門遠程控制系統。 對水利工程系統的自動化設計,是綜合運行管理系統設計的一個主要方向。 工程設計師必須要以實地水利樞紐的情況為依托,借鑒以往水利樞紐工程的設計方法, 對設計方案實行動態化的改動,來達到因地制宜的目的。

2.3 完善通訊系統。采用現代化的通信系統,利用光纖自愈環網,對水利樞紐的各個子系統進行聯接統一,實現工程的智能化,信息的快速化。

3 綜合運行管理系統的各個功能

3.1 自動化功能。 綜合運行管理系統的一大重要功能就是自動化。 自動化為水利樞紐工程的發展提供了可能,同時實現自動化管理,也是時代發展的必然。需要電站計算機對整個系統實行監控。電站計算機監控系統,不僅能夠對整個電站的機電設備進行監視和控制,而且還具有采集處理數據,實時控制調節的作用,這種對水利樞紐機械設備運行維護系統診斷的功能,有力的保障了水利樞紐工程的安全性。 這種監控系統能夠第一時間呈現給人員相應的問題,如果發生突發情況,能夠大大減少故障所帶來的嚴重損失。 需要大壩閘門監控系統。 大壩閘門監控系統,可以對閘門工作的數據狀況自動采集,并且根據要求制定具體的泄洪方案,最根本的是對閘門進行集中的監視和控制。 大壩閘門監視系統的運行,有效的保證了水利樞紐工程的安全性。需要穩定系統電源。水利樞紐工程作為一個大型的工程項目,必須要保證電源的可靠性,這樣才能夠給相應的機械設備提供充足的電源,一個可靠的店員,也為突發事情的產生做足了保障。需要視頻監控系統。本著安全為主的原則,根據水利樞紐防洪、補水的需要,必須要建立一套完備的視頻監視系統。視頻監視系統可以對水利樞紐工程所有重要部位和重要場所進行全方位、無死角的監視,同時起到一定的警示作用,能夠確保在第一時間發現問題并及時做出相應的對策。

3.2 信息智能管理功能。 綜合信息智能管理的實現,必須要依據光纖線路和無線的方式。 對收集到的信息實行智能化的管理,可以有效的對水利樞紐的現場情況進行匯報分析,讓相應的人員作出及時的調節。 要想實現綜合信息的智能化管理,必須將各個子系統的數據匯總到綜合信息管理平臺上,只有對所擁有的現行數據進行分析和挖掘,才能夠為不同層次,不同子系統提供數據服務。 通過對所收集信息的整合, 來實現信息總平臺和各個子系統之間的信息傳遞,打到紫系統之間的溝通與聯系。

4 水利樞紐的關鍵技術研究

4.1 攔河壩工程機電關鍵技術。 可以利用架橋機快速吊裝弧形閘門來應對大壩面積空間狹窄,但吊機占地面積大的問題,這種方法技術,不管是從經濟角度還是從操作角度來看,都比傳統的吊裝方法要優越很多。 為了讓閘門啟合開閉同步,可以利用雙比例閥控技術來實現。為了應對突發狀況,系統要配備手搖泵,當發生PLC 故障,或者雙比例閥失控時,能夠通過人為的手控操作來實現閥門的開啟和閉合。 相比于傳統的點式溫度計,雖然光纖測溫技術的精準度較低,但是可以實現實際測量信息量的擴大,全面反應整個壩體內部溫度的變化。 在水利樞紐工程項目當中,大壩的體內溫度變化對施工的下一步能否實行起到至關重要的作用。 應用光纖測溫技術能夠減輕人工的強度,提升工作的效率,為實際施工提供了科學可靠的數據。

4.2 電站機電關鍵技術。 為了響應國家可持續發展戰略目標的要求,必須要在水利工程開展之前,在預算內挑選最優性價比的水輪發電機組。 對水輪發電機組的嚴格選定,對后期設備的運行工作的展開起到重要作用。在引水式電站中,可以應用筒形閥。要想提高筒形閥位移同步控制的精準度,必須將筒形閥控制系統中的精準度進行細致調整,這樣不僅能減少水輪機坑內的管路,還方便了設備的調試與維護。

4.3 多維數據分析技術。 數據的分析整合是所有現代化建設當中的重要一環。 水利樞紐工程當中應用多維數據分析技術來建立數據立方體,能夠將其轉換為輔助決策的一部分,相關工作人員通過這項技術,可以繪制成各類的專題圖,并根據圖上的內容,提供可行性的分析和可行性的建議。 多維數據分析技術可以讓不同維度的數據進行組合,人員可以從不同的角度對數據進行詳細的觀察和分析,這就可以及時了解機組的健康狀況,及時的安排檢查和維修的相關工作。

4.4 邊坡GPS 變形監測。 在精密工程變形監測當中得到廣泛應用的GPS,具有效益高,精度高,全天候等優點,這實現了人工觀測難以達到的高水平。 通過利用這項技術,把多個監測點的計算坐標進行對比,進行數據信息的采集分析,以供水利樞紐工程的建設使用。GPS 變形監測有一定的偏差,但都在允許范圍內。

結束語

水利樞紐綜合運行管理系統是基于一定的設計基礎而推行的,本系統把水利樞紐在運行管理階段當中,涉及到的數據資源進行了和分析, 而且對總系統當中提出的要求和業務進行了重新的規劃,利用了一定的手段,比如數據共享,自動化管理等,滿足了水利樞紐工程的順利實施的要求。 這種綜合運行管理系統的應用,加強了水利樞紐工程當中各個子系統之間的聯系, 實現了工程的穩定運行,取得了良好的效果。 由于綜合運行管理系統涉及到了許多專業領域的專業知識, 所以必須要對涉及到的專業知識進行分析細化,深入研討,才能更好的將相關知識應用于水利樞紐工程當中,才能促進系統的不斷完善。 只有綜合運行管理系統不斷完善與發展,才會促進我國水利建設的穩步、持續進行。