水情水調(diào)自動(dòng)化技術(shù)回顧與展望分析

摘要：文章從近十幾年來的大中型梯級(jí)流域以及電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)以及水電站的運(yùn)行情況，水調(diào)、水情自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展兩個(gè)方面來回顧了水調(diào)、水情自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展過程中存在的主要問題以及幾個(gè)關(guān)鍵的歷程，并且結(jié)合新技術(shù)的進(jìn)步與電力體制改革來展望了此領(lǐng)域的發(fā)展趨向。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化技術(shù)；水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)；水情自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)；水電站；水力發(fā)電 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TV697 文章編號(hào)：1009-2374（2017）06-0173-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.087

1 水情的自動(dòng)檢測(cè)方面的報(bào)告技術(shù)

水情的自動(dòng)檢測(cè)方面的報(bào)告涉及到通信領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、控制以及測(cè)量領(lǐng)域，并且水利設(shè)施航運(yùn)方面、防洪方面及水庫的調(diào)度方面以及發(fā)電的基礎(chǔ)也是這些。在20世紀(jì)80年代初期，我國的水情自動(dòng)檢測(cè)報(bào)告系統(tǒng)開始建設(shè)，經(jīng)過了30多年的發(fā)展，已經(jīng)取得了顯著的成就。水情自動(dòng)監(jiān)檢測(cè)方面的報(bào)告系統(tǒng)的發(fā)展過程大致可以分為以下三個(gè)階段：

1.1 探索階段

20世紀(jì)80～90年代的初期中期是我國水情監(jiān)測(cè)報(bào)告工作的探索階段。在這個(gè)階段內(nèi)，消化、引進(jìn)和吸收國際的先進(jìn)技術(shù)是我們的主要內(nèi)容，這個(gè)階段的時(shí)間約為5年；而在中后期，我國開始逐步進(jìn)行自主的改進(jìn)和開發(fā)。在此工作最初始的階段，自動(dòng)檢測(cè)方面的報(bào)告系統(tǒng)所運(yùn)用的工作體制是查詢——應(yīng)答的體制，在當(dāng)時(shí)情況下，因?yàn)橛芯€信號(hào)的可靠性低下，所以無線通信得到了極大的重視，但是因?yàn)槌滩ǖ碾娕_(tái)的質(zhì)量不夠高以及電路的設(shè)計(jì)存在相當(dāng)大的問題，所以導(dǎo)致了誤碼率以及通信的暢通率低下，最終導(dǎo)致野外的遠(yuǎn)傳和采集遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法達(dá)到要求。

到1994年年底，美國的HANDAR公司的產(chǎn)品被貴州的天生橋工程公司引進(jìn)，這是在多年后的又一次引進(jìn)國外的先進(jìn)的產(chǎn)品，這次的產(chǎn)品引進(jìn)使我們清楚的認(rèn)識(shí)到了我國與國外水情自動(dòng)檢測(cè)報(bào)告技術(shù)之間存在的差距有多大，我們與國外的差距主要表現(xiàn)在4個(gè)方面：第一，遠(yuǎn)程的通信，我國的產(chǎn)品僅僅可以接入VHF信息通道；第二，設(shè)備的可靠性，國外的產(chǎn)品的平均失效時(shí)間是我國產(chǎn)品的10倍；第三，工藝水平，國內(nèi)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)不夠精細(xì)化；第四，智能化程度，國外的產(chǎn)品工作模式多樣，而國內(nèi)產(chǎn)品僅有幾種工作模式。從這些差距中可以看出，中國的水情自動(dòng)檢測(cè)報(bào)告技術(shù)仍然有很長的路要走。

1.2 發(fā)展

20世紀(jì)90年代中期～21世紀(jì)初是我國水情自動(dòng)檢測(cè)報(bào)告技術(shù)的發(fā)展階段。隨著對(duì)外技術(shù)交流渠道的通暢以及我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國際方面的貿(mào)易變得更加的頻繁，我國系統(tǒng)方面的開發(fā)商們也開始了對(duì)各種中心站系統(tǒng)平臺(tái)的研究創(chuàng)造，并且，水情自動(dòng)檢測(cè)方面的報(bào)告技術(shù)也因此得到了很大的改善以及提升，各類通信接口、傳感器接口的多樣性、數(shù)據(jù)采集器的可靠性等有了非常大的改良，我國的技術(shù)水平與國外的技術(shù)水平越來越接近。由于水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)告系統(tǒng)應(yīng)用了衛(wèi)星通信技術(shù)，我國一些偏僻的地區(qū)在此類系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行時(shí)的可靠性也得到了保證。

20世紀(jì)90年代中期，我國逐步開始在國內(nèi)推廣國際移動(dòng)衛(wèi)星，國內(nèi)的開發(fā)商因?yàn)榇祟愋l(wèi)星的傳輸可靠性以及大范圍覆蓋性，所以對(duì)此的重視度異常之高。在經(jīng)歷了兩年的研發(fā)與改善后，INMARS T2C開始被使用，在經(jīng)過進(jìn)一步的調(diào)試與改善，INMARSA T開始被用于數(shù)據(jù)的傳輸，在惡劣的交通環(huán)境和因需要多級(jí)中繼而造成的維護(hù)與安裝的困難因?yàn)橛辛怂膽?yīng)用而得到了很好的解決。自此，衛(wèi)星業(yè)務(wù)開始飛速發(fā)展。

1997年，國家電力公司的科研項(xiàng)目——水電站的水情自動(dòng)檢測(cè)報(bào)告系統(tǒng)的研究這一課題被電力部南京自動(dòng)化研究院所承擔(dān)，它們的目標(biāo)是研制出一種可以接入多種通信設(shè)備的可靠性高的數(shù)據(jù)方面的采集系統(tǒng)，開發(fā)出一套符合中國國情的、適合中國發(fā)展的中心站處理軟件以及大型水情數(shù)據(jù)庫的軟件。在3年的不懈實(shí)驗(yàn)與研制后，此項(xiàng)目的各個(gè)指標(biāo)以及數(shù)據(jù)都達(dá)到了要求，所有的研發(fā)方面的成果都通過了現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)定，經(jīng)過商討，此項(xiàng)目有良好的社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益，因此電力部南京自動(dòng)化研究所榮獲2002年科學(xué)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

1.3 提高

從2002年至今，是我國的提高階段。在21世紀(jì)之后，水情自動(dòng)檢測(cè)報(bào)告系統(tǒng)的應(yīng)用變得更加廣泛，已經(jīng)拓寬到了水質(zhì)監(jiān)測(cè)方面的系統(tǒng)、墑情監(jiān)測(cè)方面的系統(tǒng)以及氣象站方面的系統(tǒng)等領(lǐng)域，系統(tǒng)的各個(gè)指標(biāo)也慢慢的接近甚至超越了國際上的各類產(chǎn)品。

從2002年開始，水情監(jiān)測(cè)報(bào)告系統(tǒng)飛速發(fā)展的同時(shí)，移動(dòng)通信也在快速的發(fā)展，于是，在水情檢測(cè)報(bào)告系統(tǒng)中便開始應(yīng)用移動(dòng)通信系統(tǒng)，二者相結(jié)合。同年，我國的首款小型化和模塊化的ACS300數(shù)據(jù)采集器被國電自動(dòng)化研究院研制成功，此類產(chǎn)品的工作溫度范圍指標(biāo)以及微功耗指標(biāo)已經(jīng)與世界先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品的水平相當(dāng)。

2003年左右，我國自主研發(fā)出的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)逐漸開始商業(yè)用途，這個(gè)系統(tǒng)的傳輸延時(shí)小、控制簡(jiǎn)單、通信容量大，所以我國水情監(jiān)測(cè)報(bào)告系統(tǒng)的市場(chǎng)迅速被該衛(wèi)星系統(tǒng)所占據(jù)，地位無法撼動(dòng)。

2 水調(diào)的自動(dòng)化方面的平臺(tái)支撐

水調(diào)的自動(dòng)化平臺(tái)的支持涉及到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)層面、通信層面以及水文層面，它通過收集和整理歷史方面的資料，依靠先進(jìn)的傳輸通信方面的技術(shù)和采集方面技術(shù)，可以準(zhǔn)確、及時(shí)地獲取到其他的相關(guān)系統(tǒng)和流域地區(qū)的氣象、水庫運(yùn)行的信息和水文。根據(jù)水調(diào)自動(dòng)化方面的技術(shù)所建設(shè)的系統(tǒng)現(xiàn)在已被廣泛用于流域梯調(diào)、電網(wǎng)調(diào)度、水利樞紐、水電站和流域集控中心等方面，已經(jīng)成為了日常的生產(chǎn)管理和調(diào)度中不可或缺的系統(tǒng)。我國的水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)在20世紀(jì)90年代中期開始建設(shè)，迄今為止已經(jīng)有15年左右的歷史，它有兩個(gè)發(fā)展

階段。

2.1 嘗試性探索

1995～2000年的這一階段被稱為嘗試性探索階段。在這個(gè)時(shí)期內(nèi)，水調(diào)自動(dòng)化方面的系統(tǒng)是由數(shù)個(gè)水情自動(dòng)檢測(cè)方面的報(bào)告系統(tǒng)組合而成的，除了數(shù)據(jù)庫可以進(jìn)行跨越平臺(tái)來進(jìn)行工作之外，其他的水調(diào)方面的系統(tǒng)的應(yīng)用與服務(wù)都是在Windows上，數(shù)據(jù)方面的處理、通信等方面的后臺(tái)服務(wù)都是相對(duì)獨(dú)立的程序并且全部都是定制的。圖形報(bào)表、水調(diào)監(jiān)視界面雖然有可組態(tài)的特征，但是數(shù)據(jù)的查詢方面、業(yè)務(wù)的報(bào)表方面和監(jiān)視的圖形方面都是獨(dú)立的進(jìn)行窗口運(yùn)行，綜合能力相對(duì)來說比較的薄弱，只存在一種單一的客戶端的模式來工作。

受制于數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)技術(shù)層面、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)層面以及計(jì)算機(jī)的性能等原因，此時(shí)期水調(diào)方面的系統(tǒng)大部分都是單網(wǎng)，報(bào)表查詢與水務(wù)計(jì)算相對(duì)來說都比較慢。

2.2 實(shí)用化階段和規(guī)范的發(fā)展

2000～2005年期間，通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展飛快，與此同時(shí)，水調(diào)系統(tǒng)中也根據(jù)此類技術(shù)引入了Web技術(shù)、中間件技術(shù)。其中，系統(tǒng)的通信服務(wù)以及網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)服務(wù)通過中間件技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，這使得數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)與訪問變得集中化，大大加強(qiáng)了安全性與系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

伴隨著相關(guān)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范的頒發(fā)，水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)也隨之確定了發(fā)展研究的范圍與方向。投運(yùn)的系統(tǒng)不僅達(dá)到了行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，還滿足了實(shí)際的生產(chǎn)需求。通過綜合考慮水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的兩個(gè)階段可以得出，水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)隨著信息技術(shù)的發(fā)展先后發(fā)生過幾次重要的跨越。從最初的平臺(tái)只有數(shù)據(jù)處理功能、圖形報(bào)表方面的查詢功能、報(bào)警、水務(wù)計(jì)算以及采集通信等功能。水調(diào)自動(dòng)化方面的系統(tǒng)的功能在不斷完善與

優(yōu)化。

3 結(jié)語

由于中國的水電資源的分布不均勻，水庫群之間有著非常大的補(bǔ)償，特別是隨著特高壓輸電網(wǎng)以及三峽工程的開展運(yùn)作和建設(shè)，全國范圍內(nèi)將會(huì)形成一個(gè)非常大的電網(wǎng)來相互關(guān)聯(lián)。而且隨著智能電網(wǎng)這一概念的提出，如何節(jié)能發(fā)電調(diào)度和怎樣適應(yīng)節(jié)能減排成為了水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)所面臨的新的挑戰(zhàn)，電力市場(chǎng)運(yùn)營以及電網(wǎng)安全生產(chǎn)對(duì)于水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的要求和管理也越來越高。加強(qiáng)水情水調(diào)方面的建設(shè)管理工作以及加快水調(diào)方面的自動(dòng)化系統(tǒng)的步伐對(duì)目前系統(tǒng)的管理以及維護(hù)工作、提高聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的系統(tǒng)的可靠性與安全性，實(shí)現(xiàn)水調(diào)平臺(tái)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、水調(diào)方面業(yè)務(wù)過程當(dāng)中的信息化、流程化、管理調(diào)度的智能化和精益化、加強(qiáng)對(duì)無資料或少資料地區(qū)的洪水天氣預(yù)報(bào)、可視化的實(shí)用產(chǎn)品研發(fā)以及高智能算法，對(duì)水情水調(diào)業(yè)務(wù)的發(fā)展有著重大的影響。

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作者簡(jiǎn)介：曾慶煒（1983-），男，江西清江人，供職于國網(wǎng)江西省電力公司柘林水電廠。

（責(zé)任編輯：小 燕）