無線通信技術在水利自動化監控系統中的應用

孟凱慶 康振宇

摘 要：水利工程屬于重要民生工程，可以提升資源的有效利用率，降低洪澇災害。通過應用水利自動化監控系統可以實時監測水利數據，從而調控水利項目。通過應用無線通信技術，能夠減少人力和財力的投入。此次研究主要是基于無線通信技術討論，水利自動化監控系統，希望能夠對相關人員起到參考性價值。

關鍵詞：無線通信技術;水利自動化監控系統;應用價值

當前，國家對于水利事業的重視度不斷提升，相應加大了水利工程建設力度，基本實現大中型水庫的安全防范與綜合治理。對于小型農田水利和小型水庫工程來說，也逐漸投入綜合治理設備。在建設水利水電工程施工時，開始廣泛應用新型技術，尤其是無線通訊技術。由于我國水利自動化研究起步比較晚，基礎不扎實，技術人員的技術能力不足。所以必須通過無線通訊網絡處理水利建設存在的問題。

1、水利自動化監控系統存在的問題

1.1系統建設質量差

對于水利工程來說，自動化監控系統質量差的問題比較嚴峻，對系統發展造成極大影響。多數系統采用客戶機/服務器結構，此種網絡架構的聯網難度大，且不具備擴展性。在水利工程項目發展過程中，部分自動化監控系統無法滿足實際需求。多數單位仍然采用低版本的監控軟件，在實際應用期間極易出現死機和數據泄露等隱患，對水利工程監控效果造成極大影響。自動化監控系統的硬件質量問題也比較多，系統建設期間極易受到技術，工藝和管理水平的影響。由于專業水利人員的流動性比較大，自動化監控系統建設不滿足設計要求，缺乏專門的監督管理人員，相應降低監控系統的實用性和利用度，對水利自動化監控效果造成極大影響。

1.2系統投資資金不足

多數地區在建立自動化監控系統中，缺乏足夠的資金成本。水利工程屬于國家項目，多依賴于國家投資。當國家投資力度不足時，將會影響自動化監控系統建設。此外，水利管理人員存在貪污腐敗行為，導致系統建設資金無法到位。在建設自動化監控系統時，多數是在整體工程建設結束階段開始。水利工廠前期造價控制不合理，增加成本資金投入，導致后續自動化控制系統建設缺乏資金支持，極易出現延期完工問題，還會存在質量安全隱患。

1.3系統質量管控難度大

水利工程項目極易受到施工企業的技術與管理水平影響，還會危害自動化監控系統的質量。施工企業的技術與人員流動性比較大，較難開展自動化監督控制工作。由于建設單位缺乏專業的監管人員，導致系統后期運營維護不到位。自動化監控系統涉及的自動化控制、自動化管理和工程管理等內容，水利企業缺乏綜合的管理人才，所有有效自動化監控系統的發展。

2、無線通信技術在水利自動化監控系統中的應用

在通訊技術發展過程中，不斷推動技術升級更新，促進水利自動化監控系統的發展，開始廣泛應用新型通訊技術。通訊技術的成熟發展提升了監控系統的智能化與自動化水平。然而無線通信技術會受到帶寬和保密性等因素影響，從而導致該項技術的先天發展不足。為了處理技術發展存在的問題，必須研發長距離通信任務，以此提升保密性和信道寬度。

2.1建立性能優越的網絡結構

由于網絡環境存在差異性，可結合無線和有線措施處理網絡互聯問題。通過網橋連接方式，能夠實現不同網絡的網絡連接。若有線連接方式的效果不佳，可通過網橋方式連接點-點，為用戶提供高層協議轉換服務和基站接入服務。采用移動模式可以有效介紹局部網絡，促進不同站點的接地轉化和接入，便于后續數據網絡化交換。不同站點既可以實現中心自行組網，還可以建立工作網絡。對于無中心型來說，可以選擇任意站點直接搭建通信渠道，可以利用無線接入站、無線modem、無線網橋方式實現。最常應用的形式為無線網卡。對于Hub接入型來說，主要是搭建網絡無線，借助以太網交換模式進行處理，內網交換的復雜度小。

2.2在雨情自動化監控系統中的應用

對于雨水情自動化監控來說，該系統和農田水利監測系統基本相同，通過雨情和水情監督控制汛期不同時段的水位，為防汛工作提供數據參考。雨水情監控系統的組網方式單一，多采用廣域網方式。系統可以通過網絡數據交換系統，將監控信息傳輸到防汛指揮部門。網絡數據交換系統可以在林地和山區使用，由于該地區的地形復雜，無法借助通信網絡傳輸數據。通過該系統能夠采集地區數據信息，對于控制監督、視頻質量與控制性的要求比較低。所以在實際應用期間，無需搭建寬帶寬無線局域網絡。

2.3在水利綜合自動化監控系統中的應用

對于綜合自動化監控系統來說，主要是監控大壩情況，包括大中型水庫除險加固、河道綜合治理。近年來，我國不斷提升水利項目的綜合治理力度，并且投資建設了多個大中型水庫，形成綜合治理系統。通過分析工程建設情況，綜合自動化監控系統的信道多為光纜組網方式，之后在應用風電轉換形式。該類組網方式會受到外部環境影響，網絡速度非常大。但需要注意的是，系統施工建設的難度大，費用較高，后期運營維護成本高。在水利項目綜合治理中，結合無線和有線、廣域網和局域網組網方式，可以在大壩主要為以點監控終端設置無線局域網絡，按照不同監督控制點，合理選擇組網方式，還可以提供網絡通訊數據的交換服務，集中打包相關數據并進行上傳。在設計和布置光纜時，可以應用直接鋪設纜線方式。盡管此種方式能夠降低雷擊等外部環境影響，然而卻會損害土建設施，延緩信道恢復速度，還會增加誤碼率。通過應用無線局域網絡組網方式，有助于簡化網絡結構，減少施工工程量，從根本上提升組網安全性能，降低后續檢修維護成本。

2.4在工控自動化監控系統中的應用

對于工控監控系統來說，主要應用于覆蓋廣域無線網絡、內部供電良好區域，部分可應用于有線帶寬網絡中。該類監控需要通過實時監控視頻方式監控數據。自動化監控系統對于數據傳輸質量的要求比較高，必須快速傳輸數據，且具備寬信道。系統信號傳遞必須采用雙向互動流動方式，不僅可以實時監測現場數據，還可以操控數據終端。我國出臺政策措施加大水利工程項目的綜合治理力度，并且修建了大批量基礎設施。對于新建工程來說，必須建設高質量的工控自動化監控系統，優化配置中央控制室和配電室。針對視頻監督控制，采用高配置工控機和高清云臺攝像機。系統軟件采用定制組態軟件，數據信息存儲于獨立數據庫中，便于采集和集中處理數據。在部分水利項目自動化監控系統中，開始建設小型局域網絡系統，該類系統多采用有線通信方式，信道處理以單模光纜為主，配置光電轉換模塊，因此處理網絡交換設備。對于重要大型水利項目來說，自動監控系統能夠升級改造，網絡運營商提供網絡通信服務，建立以城市為核心模塊的通訊模式。

3、結束語

綜上所述，在建設系統數據通訊網絡時，需要應用現有通信網絡系統，按照實際應用需求，借助局域網技術搭建小型網絡站點。針對傳輸距離近、保密性要求低的數據傳輸任務，可以應用有線局域網絡，減少重復建設問題，避免人力物力浪費。

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