瑪納斯河?xùn)|岸大渠閘群自動控制系統(tǒng)的建設(shè)與管理

蔡文英

(新疆維吾爾自治區(qū)水利廳瑪河流域管理處, 新疆 石河子　832000)

瑪納斯河?xùn)|岸大渠閘群自動控制系統(tǒng)的建設(shè)與管理

蔡文英

(新疆維吾爾自治區(qū)水利廳瑪河流域管理處, 新疆 石河子832000)

【摘要】本文詳細(xì)介紹了瑪納斯河?xùn)|岸閘群自動控制系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容、實施思路，及運行管理情況。該系統(tǒng)在前期已建成并運行多年的水情自動化測報系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過快速準(zhǔn)確地控制各個分水閘門，實現(xiàn)了東岸大渠的高效安全運行，可為今后實現(xiàn)灌區(qū)總的聯(lián)合調(diào)度控制起到示范作用。對此系統(tǒng)的介紹可為其他類似工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】閘群聯(lián)合調(diào)度控制； 視頻信息； 決策會商

新疆瑪納斯河流域位于天山北坡經(jīng)濟帶核心地區(qū)，流域內(nèi)有石河子市、農(nóng)八師及所屬14個大型團場、瑪納斯縣及所屬6個鄉(xiāng)、沙灣縣及所屬5個鄉(xiāng)、農(nóng)六師的新湖總場和克拉瑪依市的小拐鄉(xiāng)。

目前，瑪納斯河?xùn)|岸大渠上已建的樞紐有紅山嘴引水樞紐(渠首泄洪閘)、第一總分水閘、九公里、十公里、十五公里、西調(diào)渠和十八公里共7個分水閘。該設(shè)計的閘群只對九公里和十五公里分水閘進(jìn)行自動化改造建設(shè)，并在瑪管處建設(shè)一套針對九公里和十五公里的閘群聯(lián)合調(diào)度控制系統(tǒng)，下一步將對渠系閘群聯(lián)合調(diào)度控制系統(tǒng)按照總體規(guī)劃、統(tǒng)一實施、逐步完善的方針進(jìn)行。

瑪納斯河?xùn)|岸大渠閘群自動控制系統(tǒng)建設(shè)的內(nèi)容包括信息采集、群閘控制、通信鏈路、局域網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用軟件以及與之相配套的工程建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施改造六個方面。系統(tǒng)建設(shè)從2010年開始，通過建立瑪管處控制調(diào)度中心、三個閘門監(jiān)控分中心、系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)，并結(jié)合已建成的瑪納斯河灌區(qū)水情自動化測報系統(tǒng)，逐步建成瑪納斯河?xùn)|岸大渠閘群自動控制系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)控及存儲。

1系統(tǒng)總體建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)總體規(guī)劃，建設(shè)內(nèi)容主要分為以下幾部分：通信線路和局域網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計及建設(shè)；聯(lián)合調(diào)度中心的設(shè)計及建設(shè)；九公里、十五公里兩個閘站分中心的設(shè)計及建設(shè)；基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(流量、水位等)采集點的布設(shè)及建設(shè)；應(yīng)用軟件的設(shè)計及開發(fā)。

1.1通信線路鋪設(shè)

瑪管處至干渠各分中心站沿線已建有通信光纜，但因建設(shè)較早，當(dāng)時所用的光纜為6芯光纜，不能滿足現(xiàn)有系統(tǒng)的通信要求，新光纜的鋪設(shè)繼續(xù)使用原線路沿線的電線桿用于架設(shè)光纜，部分光纜改為地埋方式鋪設(shè)。

1.2基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集

該期系統(tǒng)項目共布設(shè)3處水位監(jiān)測點。分別為九公里上游閘前水位和十五公里上、下游水位。水位監(jiān)測點的水位數(shù)據(jù)上傳至各站點的現(xiàn)地監(jiān)控單元PLC上，經(jīng)PLC采集整理后傳送給監(jiān)控主機。

對于渠道供水流量的采集，目前一直采用人工測量計算的方式，這種方式下管理和測量人員的工作強度較大，環(huán)境及測驗人員的人為因素對測量結(jié)果的精度有很大影響。該期系統(tǒng)流量監(jiān)測點選用的超聲波流量計可以將渠內(nèi)流量的測量值精確到2%，這樣大大提升了渠道流量測量的準(zhǔn)確性，也為閘門監(jiān)控調(diào)度的精確程度提供了依據(jù)。流量監(jiān)測點的數(shù)據(jù)通過RS-485通信方式上傳至監(jiān)控主機。

遠(yuǎn)期在可能的情況下，按需要可擴充流量監(jiān)測點的布設(shè)，建立整個渠道完整的流量統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫。

1.3系統(tǒng)功能建設(shè)

瑪納斯河?xùn)|岸大渠閘群自動控制系統(tǒng)控制中心設(shè)在瑪管處，控制中心分為機房和調(diào)度會商室兩部分。系統(tǒng)各分中心通過交換機與中心站組成局域網(wǎng)。各分中心所有節(jié)點均匯集到各分中心的交換機上，再從各自分中心的主機匯集到中心交換機。控制中心通過網(wǎng)絡(luò)對十五公里沿線閘門進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度控制。調(diào)度會商室設(shè)有大屏幕會商系統(tǒng)，管理者可通過網(wǎng)絡(luò)顯示閘控及視頻信息，供調(diào)度決策會商使用。

1.3.1信息調(diào)度中心

瑪納斯河?xùn)|岸大渠閘群自動控制系統(tǒng)調(diào)度中心分為本地調(diào)度中心(即分中心)和遠(yuǎn)程調(diào)度中心，本地調(diào)度中心設(shè)在各閘站管理所，遠(yuǎn)程調(diào)度中心設(shè)在上級管理單位——瑪管處。信息調(diào)度中心具有信息采集、監(jiān)測與控制的功能，在此基礎(chǔ)上，建立灌區(qū)灌溉配水調(diào)度方案，并實現(xiàn)對配水方案的優(yōu)化。

1.3.2本地調(diào)度中心(即分中心)

建立各自的閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)。閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)能夠在現(xiàn)地、分中心值班室以及遠(yuǎn)程調(diào)度中心實現(xiàn)閘門實時的自動化監(jiān)控和調(diào)度，對實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)統(tǒng)計、查詢、打印等功能；視頻監(jiān)視系統(tǒng)能夠隨時顯示分中心各攝像點監(jiān)視的視頻信息，并在本地對視頻信息錄像存儲，在本地和遠(yuǎn)程均能實現(xiàn)各個攝像點歷史視頻圖像的回放。

1.3.3系統(tǒng)功能概述

a.數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，主要功能包括：數(shù)據(jù)采集與通信、數(shù)據(jù)庫存儲及其管理、歷史數(shù)據(jù)庫及其管理、各種記錄數(shù)據(jù)的計算和處理、各種記錄及報表數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和各種運行管理文檔等的保存及查詢以及與實時數(shù)據(jù)庫接口，包括數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建、維護(hù)、備份、還原、整合等。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器還兼做綜合自動化平臺管理服務(wù)器，作為各項監(jiān)測、監(jiān)控、綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用和高級應(yīng)用軟件的支撐平臺。該服務(wù)器也可兼顧WEB信息發(fā)布，網(wǎng)絡(luò)上的一般用戶都可以通過IE瀏覽。

b.網(wǎng)管及防病毒服務(wù)器，在網(wǎng)管服務(wù)器上實現(xiàn)對整個計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理。它能為網(wǎng)絡(luò)管理員提供以下功能：自動識別網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、實現(xiàn)高級VLAN管理功能、實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能和流量管理、設(shè)備設(shè)置和監(jiān)視以及遠(yuǎn)程桌面管理功能等。在網(wǎng)管服務(wù)器上配備有一套網(wǎng)絡(luò)版的防病毒軟件，使其在服務(wù)器級別捕捉并清除病毒，安全地保護(hù)整個網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器，并通過局域網(wǎng)對網(wǎng)上終端使用者進(jìn)行防毒管理。

c.視頻服務(wù)器，該節(jié)點主要用于對整個樞紐工程運行狀況和安全狀況實行全方位的監(jiān)視，為工程運行管理提供全面的、直觀的監(jiān)視手段。

d.防火墻，配置一臺集成了路由、VPN、入侵檢測等功能于一體的防火墻，完成管理終端網(wǎng)與外網(wǎng)之間的連接。

2系統(tǒng)遵循標(biāo)準(zhǔn)及實施思路

2.1遵循標(biāo)準(zhǔn)

該系統(tǒng)遵循國家對大型灌區(qū)的一系列指導(dǎo)意見，執(zhí)行國家及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，保證了所建系統(tǒng)的實用性、先進(jìn)性和標(biāo)準(zhǔn)化。遵循資源共享的原則，對灌區(qū)信息資源，如：取水、用水、墑情、水雨情等動態(tài)數(shù)據(jù)、灌區(qū)狀態(tài)等工情信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，將已建成的瑪納斯河灌區(qū)水情自動化測報系統(tǒng)與該調(diào)度控制系統(tǒng)有機結(jié)合，實現(xiàn)水資源信息的共享。根據(jù)國家對信息化發(fā)展的總體思路，結(jié)合瑪納斯河灌區(qū)水管技術(shù)業(yè)務(wù)工作的實際需要，瑪納斯河?xùn)|岸大渠閘群自動控制系統(tǒng)規(guī)劃編制按照近期與遠(yuǎn)期結(jié)合，繼承與發(fā)展結(jié)合，信息化建設(shè)與續(xù)建配套節(jié)水改造結(jié)合，先進(jìn)性與經(jīng)濟性結(jié)合，統(tǒng)一規(guī)劃，分步實施。

2.2實施思路

本著“總體規(guī)劃、統(tǒng)一實施、因地制宜”的實施思路，首先完成通信鏈路的改造工作，對瑪管處至各分中心站的通信光纜進(jìn)行了鋪設(shè)，然后進(jìn)行瑪管處中心站的建設(shè)，隨后進(jìn)行干渠沿線九公里、十五公里的分中心站的建設(shè)。

瑪納斯河?xùn)|岸大渠閘群自動控制系統(tǒng)建設(shè)是信息技術(shù)在灌區(qū)業(yè)務(wù)中的實際應(yīng)用，應(yīng)用的最終目的一方面是為了實現(xiàn)需多少水，用多少水，根據(jù)氣候及種植物結(jié)構(gòu)，及時進(jìn)行灌溉調(diào)配，以提高水資源的利用率，在節(jié)約用水的基礎(chǔ)上，提高投入產(chǎn)出比；另一方面為使洪水期各渠道能夠安全有效地調(diào)閘配水、防汛減災(zāi)，整個工程的經(jīng)濟效益和社會效益得到充分發(fā)揮。

2.3系統(tǒng)特點

軟件系統(tǒng)采用分布式架構(gòu)，數(shù)據(jù)庫采用灌區(qū)信息化標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，有利于與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享、集成和對接；硬件接口符合水資源信息化建設(shè)通用接口標(biāo)準(zhǔn)要求，通訊方式與江蘇省水資源信息傳輸方式相一致，由此保證整個系統(tǒng)的開放性和兼容性，為系統(tǒng)技術(shù)更新和升級留有余地。

3系統(tǒng)的運行管理

瑪納斯河?xùn)|岸大渠閘群自動控制系統(tǒng)建成并投入運行后，提高了灌區(qū)的管理水平，優(yōu)化了水資源調(diào)配的能力，今后配合水資源項目的逐步實施，將進(jìn)一步提升灌區(qū)的環(huán)境保護(hù)能力，促進(jìn)生態(tài)平衡，使節(jié)水措施和工程改造對環(huán)境的影響作用得到最大的發(fā)揮。聯(lián)合調(diào)度控制系統(tǒng)的建設(shè)主要體現(xiàn)在以下三個方面。

3.1實時掌握水情和工情信息，充分發(fā)揮工程效益

可以提高工程安全運行的保證率，有效地防止坍塌、潰堤、渠水翻岸翻橋等事故影響區(qū)內(nèi)自然環(huán)境、生態(tài)環(huán)境及社會安定的突發(fā)性事件的發(fā)生。在不影響工程安全的前提下，盡可能加大東岸大渠滿負(fù)荷運行的時間，多引水，安全引水，確保洪水期東岸大渠的滿負(fù)荷運行。

3.2及時掌握灌區(qū)基本信息，為水資源調(diào)配創(chuàng)造條件

通過先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)保障，可以避免盲目、超量灌溉現(xiàn)象的發(fā)生，對節(jié)水增效、保持土壤環(huán)境產(chǎn)生有利的影響。聯(lián)合調(diào)度信息系統(tǒng)為管理人員及時掌握灌區(qū)水資源狀況、工程運行狀況、作物生長狀況和用水戶對水資源的需求狀況等創(chuàng)造了條件，使灌區(qū)水資源調(diào)配更具科學(xué)性和合理性。

3.3提升灌區(qū)的公眾影響力

聯(lián)合調(diào)度信息系統(tǒng)的建成應(yīng)用，在提高灌區(qū)自身管理水平和工作效率，更好地服務(wù)于用水戶的同時，使用水戶通過信息查詢了解灌區(qū)的工程建設(shè)、供水政策、水資源管理等情況，實現(xiàn)互動，提升灌區(qū)的公眾影響力和用水戶的參與積極性。

4結(jié)語

要充分發(fā)揮灌區(qū)的作用，管理是關(guān)鍵。根據(jù)瑪河流域的特點，通過采用先進(jìn)的技術(shù)實施對灌區(qū)灌溉和農(nóng)作物需求、墑情、降雨等信息的采集和控制，可以逐步實現(xiàn)灌區(qū)閉環(huán)的監(jiān)控和管理。瑪納斯河?xùn)|岸大渠閘群自動控制系統(tǒng)，主要是解決東岸大渠各分水閘的安全調(diào)閘配水問題。該系統(tǒng)結(jié)合前期已建成并運行多年的水情自動化測報系統(tǒng)，通過快速準(zhǔn)確地對各個分水閘門實行控制，實現(xiàn)了東岸大渠的高效安全運行。該期系統(tǒng)項目的實施可為今后實現(xiàn)瑪河灌區(qū)總的聯(lián)合調(diào)度控制起到示范作用。

Construction and management of automatic control system of

Manas River east bank big canal lock group

CAI Wenying

(ManasRiverBasinManagementOfficeofXinjiangUygurAutonomousRegionWaterResourcesBureau,

Shihezi832000,China)

Abstract：In the paper, construction content, implementation ideas and operation management condition of Manas River east bank big canal lock group automatic control system are introduced in detail. The system can control various water gates rapidly and accurately and realize efficient and safe operation of east bank big canal on the basis of water condition automatic measuring and reporting system which has been constructed in early stage and operated for many years. It can play a demonstration role for realizing general joint dispatching and control in irrigation area. Reference can be provided for other similar projects by the system introduction.

Key words：lock group joint scheduling control; video information; decision consultation

中圖分類號：TV66

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1005-4774(2015)12-0044-03

DOI:10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2015.12.012