東武仕水庫自動化管理系統(tǒng)綜述

閆明江　戶冬榮

摘要：東武仕水庫工程管理自動化系統(tǒng)通過計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件工程技術(shù)、自動化技術(shù)將各自動化子系統(tǒng)納入其中，并充分利用子系統(tǒng)對水庫雨、水情、工程進行實時監(jiān)控，保障了水庫的安全運行，提高辦公效率。

關(guān)鍵詞：自動化；水情測報，安全監(jiān)測；閘門監(jiān)控

一、工程概況

邯鄲市東武仕水庫是一座防洪和供水為主，兼顧灌溉、發(fā)電等綜合利用的大型水利樞紐工程。位于邯鄲市西南30公里處的滏陽河上游，控制流域面積340平方公里，總庫容1.81億立方米。東武仕水庫保障著邯鄲市區(qū)、磁縣等城鎮(zhèn)及沿滏陽河250多萬人口、200多萬畝農(nóng)田及京廣鐵路、107國道、京深高速公路的防洪安全，擔(dān)負(fù)著邯鄲市工業(yè)用水及下游64萬畝農(nóng)田灌溉任務(wù)是邯鄲的“屏障工程”和“生命工程”，在邯鄲市社會和經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

東武仕水庫地處太行山轉(zhuǎn)向華北平原的出口處，上游坡度陡，植被較差，河道流程短，一遇暴雨，形成洪峰快，水流急，從降雨、產(chǎn)流到匯流形成洪水，一般只有2—3個小時。因此，及時掌握上游雨情、水情，作好洪水預(yù)報和調(diào)度尤為重要。

為充分發(fā)揮水庫在防洪工程中的重要作用，提高水庫防洪調(diào)度的現(xiàn)代化水平，最大限度地發(fā)揮水庫的防洪效益，建立水庫綜合自動化系統(tǒng)，是實現(xiàn)水庫科學(xué)運行數(shù)字化、信息化、現(xiàn)代化管理必不可少的手段和平臺。通過選取性能可靠的軟硬件和系統(tǒng)開發(fā)，采用現(xiàn)代計算機監(jiān)控的各項技術(shù)手段，對大壩安全監(jiān)測、水雨情、閘門監(jiān)控、視頻監(jiān)控、辦公自動化各子系統(tǒng)進行有機集成，實現(xiàn)資源共享、科學(xué)調(diào)度，合理利用水資源，充分發(fā)揮水庫最大的經(jīng)濟和社會效益。

二、系統(tǒng)建設(shè)

東武仕水庫綜合自動化系統(tǒng)集成方案由大壩安全自動化監(jiān)測系統(tǒng)、水情自動測報系統(tǒng)、洪水預(yù)報和調(diào)度系統(tǒng)、局域網(wǎng)辦公和投影會商系統(tǒng)、大壩及閘門安全監(jiān)控系統(tǒng)等五個子系統(tǒng)組成。

1大壩安全自動化監(jiān)測系統(tǒng)

本系統(tǒng)為分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。主要由前置機、現(xiàn)場測量控制單元、傳感器及通訊網(wǎng)絡(luò)組成。中央控制器放置在觀測房內(nèi)，與傳感器聯(lián)接，前置機作為網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點，由總線與各個現(xiàn)場測量控制單元聯(lián)接，完成子系統(tǒng)運行控制以及與上一級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的聯(lián)接工作。

系統(tǒng)中測量控制單元按預(yù)先設(shè)置的定時時間，自動對傳感器執(zhí)行定時數(shù)據(jù)采集，將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給前置機同時保存。系統(tǒng)操作員在調(diào)度中心工作站可任意查看當(dāng)前或歷史數(shù)據(jù)，利用圖形、報表或分析軟件等工具對大壩的性態(tài)做出進一步分析處理。

2水情自動測報系統(tǒng)

該系統(tǒng)由一個中心站和六個遙測站組成，其中杜莊、王看、峰峰、老刁溝為雨量站，壩上為雨量水位站，黑龍洞為雨量流量站，還有市防辦一個遠(yuǎn)程客戶站。

系統(tǒng)采用超短波通訊，采用自報／查詢兼容的工作方式。中心站前置機為臺灣研華工控機，運行安全、穩(wěn)定、可靠。中心站接收各個遙測站發(fā)送來的實時采集的各種水情參數(shù)。中心站軟件具有實時數(shù)據(jù)采集處理，實時監(jiān)測和報警，系統(tǒng)遙測站管理，數(shù)據(jù)庫管理，數(shù)據(jù)查詢，打印輸出，水文資料整編等功能。軟件全部采用圖形化交互界面，簡單易于操作。

遙測站實行有人看護，無人值守的管理方式。采用蓄電池組供電，太陽能電池板浮充的供電方式。每當(dāng)雨量變化1毫米，或水位變化1厘米且與上次發(fā)送間隔大于15分鐘，向中心站發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)。如果數(shù)值突變，降雨量超過4毫米，自動增加發(fā)送次數(shù)。如果數(shù)值沒有變化，每6小時向中心站發(fā)送當(dāng)前數(shù)據(jù)，以示平安。傳輸內(nèi)容有自身站號，當(dāng)前雨量累計值，當(dāng)前瞬時水位和遙測站設(shè)備狀態(tài)等。在汛期運行中，中心站和遙測站設(shè)備基本無任何故障，傳輸信號正常穩(wěn)定，接收界面清晰，暢通率大于99％，誤碼率小于10～4。

3洪水預(yù)報和調(diào)度系統(tǒng)

該軟件設(shè)計開發(fā)合理，洪水預(yù)報模型符合實際，提供的洪水預(yù)報成果基本符合實際。并能根據(jù)假擬降雨作洪水預(yù)報，根據(jù)洪水預(yù)報成果生成交互式洪水調(diào)度方案。建立了東武仕水庫查詢系統(tǒng)頁面，可在網(wǎng)上查詢水庫概況，實時雨情、水情及其報表統(tǒng)計與輸出，工情信息等。該軟件功能強大，功能齊全，能滿足信息查詢、洪水預(yù)報、洪水調(diào)度、數(shù)據(jù)庫管理和成果上傳等功能。

由于近年汛期沒有大的降雨過程，沒有形成入庫洪水，因此也沒有做洪水預(yù)報。

東武仕水庫洪水調(diào)度系統(tǒng)的建成，使水庫的防汛工作如同有了“千里眼”和“順風(fēng)耳”，能及時了解上游雨情、水情，預(yù)測未來天氣變化，做出洪水預(yù)報和調(diào)度方案，通過大屏幕投影顯示，經(jīng)過專家會商，制定出調(diào)度方案，為防汛指揮部門提供決策依據(jù)。

4局域網(wǎng)辦公和投影會商系統(tǒng)

東武仕水庫局域網(wǎng)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，共設(shè)39個信息端口，采用雙絞線為傳輸介質(zhì)，客戶機——服務(wù)器工作方式。該系統(tǒng)總體布局合理，信息傳輸暢通，工作狀態(tài)穩(wěn)定。

根據(jù)水庫各辦公室職能分配其各自權(quán)限，分別進行水庫信息化信息系統(tǒng)中共享數(shù)據(jù)的查詢。并通過局域網(wǎng)共享系統(tǒng)外設(shè)資源，如打印機、掃描儀等，實現(xiàn)文件共享服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)布、局域網(wǎng)通訊服務(wù)等，可按信息化建設(shè)進程分步實現(xiàn)財務(wù)電算化、人事勞資管理、物資管理、公文流轉(zhuǎn)、財務(wù)電算化等。

局域網(wǎng)通過寬帶連接至國際互聯(lián)網(wǎng)。投影會商系統(tǒng)以局域網(wǎng)為支撐，通過網(wǎng)絡(luò)可以將東武仕水庫的實時采集的水情、雨情、工情信息，上傳到上級防汛指揮部門進行處理、分析，通過專家會商，制定合理的調(diào)度方案，為防汛指揮部門提供決策依據(jù)。

5大壩及閘門安全監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)是采用先進的電子科技手段，對遠(yuǎn)端場景進行圖像傳輸，圖像記錄的安全技術(shù)防范和管理系統(tǒng)，達到能夠在監(jiān)控中心遠(yuǎn)程通過實時圖像直觀了解大壩、閘門、渠道的運行工況以及周圍環(huán)境。計算機數(shù)字監(jiān)視系統(tǒng)是監(jiān)控報警業(yè)界的新型產(chǎn)品，它采用視頻圖像數(shù)字化壓縮記錄的形式，采用高性能的工業(yè)計算機，增加攝像機圖像輸入路數(shù)，提高多畫面圖像的顯示速率、增加對云臺和鏡頭的控制等功能，配之以良好的人機交互界面，便構(gòu)成了以計算機為核心的數(shù)字式監(jiān)視報警系統(tǒng)。

三、結(jié)語

東武仕水庫自動化管理系統(tǒng)高效和適用的建設(shè)，有利于集中形成專業(yè)化的管理模式，有利于集中提高專業(yè)技術(shù)水平，提高工作效率，實現(xiàn)優(yōu)化工作流程。

作者簡介：

閆明江，男，現(xiàn)任職于邯鄲市東武仕水庫管理處，電子工程專業(yè)，助理工程師。1999年7月大專畢業(yè)于河北職工大學(xué)計算機應(yīng)用專業(yè)；2006年6月本科畢業(yè)于河北省科技大學(xué)計算機及應(yīng)用專業(yè)。

戶冬榮，女，現(xiàn)任職于邯鄲市東武仕水庫管理處，農(nóng)田水利專業(yè)，助理工程師。1998年7月中專畢業(yè)于永年職業(yè)技術(shù)教育學(xué)校農(nóng)田水利專業(yè)；2002年7月大專畢業(yè)于河北省工程大學(xué)水文水資源專業(yè)；2004年12月本科畢業(yè)于河北省科技大學(xué)計算機及應(yīng)用專業(yè)并取得學(xué)士學(xué)位。