水利工程橡膠壩信息化遠程監測及維護平臺

宗 彬

（山東省核工業二七三地質大隊，煙臺 264006）

水利工程橡膠壩信息化遠程監測及維護平臺是以信息化、數字化以及網絡化為主要特征的系統平臺。采用自動控制技術、通信技術和計算機技術，構建集監測、采集、傳輸、網絡以及視頻監控為一體的系統，從而實現水利工程（壩和閘）動態數據的監測、采集、傳輸、數據匯集以及設備控制自動化[1]。此外，該平臺還可為用戶的現地監控、異地監視以及遠程檢測提供方便、高效和快捷的服務，實現自動化監測、實時化調度、網絡化辦事、系統化管理和規范化服務，以全面提升水利工程橡膠壩管理的現代化水平。

1 平臺可完成的服務

1.1 自動控制

平臺采用“集中管理、分散控制”的模式，在各就地監控站點設置控制站，在調度控制中心集中監控所有閘壩點[2]。此外，根據閘壩的控制要求，加入自動控制與連鎖保護控制功能，提升控制效率與運維效率。

1.2 實時視頻監控平臺

采用全計算機多媒體監控系統進行多通道的同時錄像，并以多媒體界面形式提供遙控攝像頭和視頻報警布防功能，實時監視閘壩和壩下的現場狀況與水位變化等情況，從而為遠程用戶了解現場情況提供形象直觀的實時視頻信息，提高決策者對可能或正在發生的汛情、險情以及災情的反應速度。

1.3 信息管理

平臺采用先進的信息技術與系統工程理論，形成包括全部壩點的設備信息管理系統。該系統可以實現對所有壩點的設備管理、數據管理、性能分析以及故障分析，還可以統計與輸出維修統計等信息，使領導層能夠更加清晰地了解所有壩點，以便進行決策和管理。

1.4 遠程監管

平臺通過自動控制系統和網絡通信技術，不僅使控制室可以實時顯示設備和生產狀態，還可以在辦公網絡中實時查看設備和生產狀態，從而進行遠程監控和管理。遠程生產監控系統利用以太網和“云”技術可以讓用戶在遠離生產現場的地方，通過網絡隨時監測現場壩點的壓力、溫度以及水位等，且可進行視頻監控。此外，可通過形象逼真的動態模擬工藝流程圖、實時歷史趨勢圖以及實時報警提示等，使管理者及時獲取有效信息，以便進行相應的分析決策和監控。

1.5 云端數據

通過計算服務器、控制器以及網絡設備等組建智能數據中心，并建設云端資源整合與控制服務平臺。該平臺可以提供先進控制、數據采集、上傳云端、數據挖掘、趨勢分析、性能分析、故障診斷、遠程維護以及在線優化等大數據工程應用服務。

2 平臺可實現的功能

水利工程橡膠壩信息化遠程監測及維護平臺是以分散在各地的橡膠壩設備為監測監控點，以各種傳感器數據、視頻數據和PLC 數據為依托，通過建立設備及水利信息的各種物理量和視頻數據的實時采集、存儲和管理機制，以物聯網為傳輸渠道，建立的一套對現場橡膠壩設備及水利信息進行遠程實時監測監控、實時診斷以及預防式維護的應用系統。

第一，平臺可實現遠程的在線監測功能查看現場實時參數變化。通過建設高端大氣的橡膠壩系統監控畫面，以圖形化的方式監控現場實時數據，可實現實時歷史趨勢顯示，從而直觀地了解現場數據變化和發展規律，且可在必要時控制設備。

第二，平臺可實現遠程實時視頻監控功能，瀏覽現場實時視頻圖像。可通過元件聯動監控功能調出監控畫面，從而實時監控現場設備。

第三，平臺可實現遠程診斷和預防維護功能，及時發現和解決現場故障信息。當現場參數和設備出現異常時，平臺能實時報警提示，并可通過物聯網技術直接對現場設備進行診斷和故障排除，而不需要在現場就能及時快速地處理問題。

第四，平臺可實現數據查詢和管理功能。

第五，平臺可實現通過賬戶及密碼認證后進行操作的功能。

第六，平臺可通過智能手機App 隨時隨地查看現場設備運行狀態。無論身處何地，利用網絡都可以利用手機客戶端監控現場設備的實時運行狀態。

第七，平臺可通過CDMA/GPRS 等實現無線遠程組網功能。

3 平臺的系統組成

水利工程橡膠壩信息化遠程監測及維護平臺的系統組成，如圖1 所示。

圖1 平臺的系統組成

3.1 橡膠壩控制系統

橡膠壩控制系統包括配電系統、管路系統、控制系統以及傳感器系統，是整個平臺系統的基礎和關鍵。該系統采用高性能的PLC，可滿足現場不同的工況要求和控制要求，并配有高分辨率的觸摸屏進行操控[3]，通過精準的傳感器精確顯示現場參數。

3.2 視頻監控系統

通過視頻監控系統可將現場視頻圖像傳輸到平臺中，使得相關人員不用親臨現場即可實時觀察現場設備運行情況和河流湖泊水利情況。根據現場不同的環境，該系統可實現有線或無線連接。

3.3 網絡傳輸通信系統

根據現場不同的環境狀況，可實現隨處可得的不間斷互聯網接入。通過以太網和4G/5G 等方式實現業務的連續性和廣域網的多樣性，使設備無論處于城市區還是在人跡罕見的戶外，均可保證設備的互聯互通。該系統具有高安全性、高可靠性以及快速的寬帶網絡等特點，并可采用先進的互聯網云計算技術實現云解決方案。

3.4 遠程監控維護中心

遠程監控維護中心包含平臺系統的全部核心應用。所有的現場數據包括視頻圖像信號和設備監測信號等，均傳輸到遠程監控維護中心進行存儲、處理、分析以及管理，并可查詢過往歷史數據。在該中心可實時監控現場設備狀態，并及時發現設備異常，確保設備穩定運行。此外，通過該中心可及時進行故障診斷和維護工作，有效提高效率和降低成本。該中心配有應用服務器群進行數據管理，配有VPN 接入的防火墻確保數據安全，配有大屏幕進行實時數據和圖像的動態顯示。

3.5 移動客戶監測系統

本平臺系統開發有移動設備的App 監測系統[4-5]，即使用手機和平板等移動設備運行客戶端軟件，通過中心安全認證連接平臺，并與現場設備建立連接，就可隨時隨地查看現場設備的運行狀況。該系統方便快速，適合現代的生活方式。

4 結語

該平臺可應用于新建、擴建或改建的大、中、小型橡膠壩以及工業和城鎮供水中的閘壩自動化監控系統，并可應用于河道和水流域治理中的各種橡膠壩、船閘、大壩自動化監控系統。