無線通信技術(shù)在水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)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(zāi)害。通過應(yīng)用水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水利數(shù)據(jù)，從而調(diào)控水利項(xiàng)目。通過應(yīng)用無線通信技術(shù)，能夠減少人力和財(cái)力的投入。此次研究主要是基于無線通信技術(shù)討論，水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人員起到參考性價(jià)值。

關(guān)鍵詞：無線通信技術(shù);水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng);應(yīng)用價(jià)值

當(dāng)前，國家對(duì)于水利事業(yè)的重視度不斷提升，相應(yīng)加大了水利工程建設(shè)力度，基本實(shí)現(xiàn)大中型水庫的安全防范與綜合治理。對(duì)于小型農(nóng)田水利和小型水庫工程來說，也逐漸投入綜合治理設(shè)備。在建設(shè)水利水電工程施工時(shí)，開始廣泛應(yīng)用新型技術(shù)，尤其是無線通訊技術(shù)。由于我國水利自動(dòng)化研究起步比較晚，基礎(chǔ)不扎實(shí)，技術(shù)人員的技術(shù)能力不足。所以必須通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)處理水利建設(shè)存在的問題。

1、水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題

1.1系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量差

對(duì)于水利工程來說，自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)質(zhì)量差的問題比較嚴(yán)峻，對(duì)系統(tǒng)發(fā)展造成極大影響。多數(shù)系統(tǒng)采用客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，此種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的聯(lián)網(wǎng)難度大，且不具備擴(kuò)展性。在水利工程項(xiàng)目發(fā)展過程中，部分自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)無法滿足實(shí)際需求。多數(shù)單位仍然采用低版本的監(jiān)控軟件，在實(shí)際應(yīng)用期間極易出現(xiàn)死機(jī)和數(shù)據(jù)泄露等隱患，對(duì)水利工程監(jiān)控效果造成極大影響。自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的硬件質(zhì)量問題也比較多，系統(tǒng)建設(shè)期間極易受到技術(shù)，工藝和管理水平的影響。由于專業(yè)水利人員的流動(dòng)性比較大，自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)不滿足設(shè)計(jì)要求，缺乏專門的監(jiān)督管理人員，相應(yīng)降低監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)用性和利用度，對(duì)水利自動(dòng)化監(jiān)控效果造成極大影響。

1.2系統(tǒng)投資資金不足

多數(shù)地區(qū)在建立自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中，缺乏足夠的資金成本。水利工程屬于國家項(xiàng)目，多依賴于國家投資。當(dāng)國家投資力度不足時(shí)，將會(huì)影響自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)。此外，水利管理人員存在貪污腐敗行為，導(dǎo)致系統(tǒng)建設(shè)資金無法到位。在建設(shè)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，多數(shù)是在整體工程建設(shè)結(jié)束階段開始。水利工廠前期造價(jià)控制不合理，增加成本資金投入，導(dǎo)致后續(xù)自動(dòng)化控制系統(tǒng)建設(shè)缺乏資金支持，極易出現(xiàn)延期完工問題，還會(huì)存在質(zhì)量安全隱患。

1.3系統(tǒng)質(zhì)量管控難度大

水利工程項(xiàng)目極易受到施工企業(yè)的技術(shù)與管理水平影響，還會(huì)危害自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的質(zhì)量。施工企業(yè)的技術(shù)與人員流動(dòng)性比較大，較難開展自動(dòng)化監(jiān)督控制工作。由于建設(shè)單位缺乏專業(yè)的監(jiān)管人員，導(dǎo)致系統(tǒng)后期運(yùn)營維護(hù)不到位。自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)涉及的自動(dòng)化控制、自動(dòng)化管理和工程管理等內(nèi)容，水利企業(yè)缺乏綜合的管理人才，所有有效自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。

2、無線通信技術(shù)在水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

在通訊技術(shù)發(fā)展過程中，不斷推動(dòng)技術(shù)升級(jí)更新，促進(jìn)水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，開始廣泛應(yīng)用新型通訊技術(shù)。通訊技術(shù)的成熟發(fā)展提升了監(jiān)控系統(tǒng)的智能化與自動(dòng)化水平。然而無線通信技術(shù)會(huì)受到帶寬和保密性等因素影響，從而導(dǎo)致該項(xiàng)技術(shù)的先天發(fā)展不足。為了處理技術(shù)發(fā)展存在的問題，必須研發(fā)長距離通信任務(wù)，以此提升保密性和信道寬度。

2.1建立性能優(yōu)越的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境存在差異性，可結(jié)合無線和有線措施處理網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)問題。通過網(wǎng)橋連接方式，能夠?qū)崿F(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)連接。若有線連接方式的效果不佳，可通過網(wǎng)橋方式連接點(diǎn)-點(diǎn)，為用戶提供高層協(xié)議轉(zhuǎn)換服務(wù)和基站接入服務(wù)。采用移動(dòng)模式可以有效介紹局部網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)不同站點(diǎn)的接地轉(zhuǎn)化和接入，便于后續(xù)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化交換。不同站點(diǎn)既可以實(shí)現(xiàn)中心自行組網(wǎng)，還可以建立工作網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于無中心型來說，可以選擇任意站點(diǎn)直接搭建通信渠道，可以利用無線接入站、無線modem、無線網(wǎng)橋方式實(shí)現(xiàn)。最常應(yīng)用的形式為無線網(wǎng)卡。對(duì)于Hub接入型來說，主要是搭建網(wǎng)絡(luò)無線，借助以太網(wǎng)交換模式進(jìn)行處理，內(nèi)網(wǎng)交換的復(fù)雜度小。

2.2在雨情自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

對(duì)于雨水情自動(dòng)化監(jiān)控來說，該系統(tǒng)和農(nóng)田水利監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基本相同，通過雨情和水情監(jiān)督控制汛期不同時(shí)段的水位，為防汛工作提供數(shù)據(jù)參考。雨水情監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng)方式單一，多采用廣域網(wǎng)方式。系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，將監(jiān)控信息傳輸?shù)椒姥粗笓]部門。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)可以在林地和山區(qū)使用，由于該地區(qū)的地形復(fù)雜，無法借助通信網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。通過該系統(tǒng)能夠采集地區(qū)數(shù)據(jù)信息，對(duì)于控制監(jiān)督、視頻質(zhì)量與控制性的要求比較低。所以在實(shí)際應(yīng)用期間，無需搭建寬帶寬無線局域網(wǎng)絡(luò)。

2.3在水利綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

對(duì)于綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)來說，主要是監(jiān)控大壩情況，包括大中型水庫除險(xiǎn)加固、河道綜合治理。近年來，我國不斷提升水利項(xiàng)目的綜合治理力度，并且投資建設(shè)了多個(gè)大中型水庫，形成綜合治理系統(tǒng)。通過分析工程建設(shè)情況，綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的信道多為光纜組網(wǎng)方式，之后在應(yīng)用風(fēng)電轉(zhuǎn)換形式。該類組網(wǎng)方式會(huì)受到外部環(huán)境影響，網(wǎng)絡(luò)速度非常大。但需要注意的是，系統(tǒng)施工建設(shè)的難度大，費(fèi)用較高，后期運(yùn)營維護(hù)成本高。在水利項(xiàng)目綜合治理中，結(jié)合無線和有線、廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)組網(wǎng)方式，可以在大壩主要為以點(diǎn)監(jiān)控終端設(shè)置無線局域網(wǎng)絡(luò)，按照不同監(jiān)督控制點(diǎn)，合理選擇組網(wǎng)方式，還可以提供網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)的交換服務(wù)，集中打包相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行上傳。在設(shè)計(jì)和布置光纜時(shí)，可以應(yīng)用直接鋪設(shè)纜線方式。盡管此種方式能夠降低雷擊等外部環(huán)境影響，然而卻會(huì)損害土建設(shè)施，延緩信道恢復(fù)速度，還會(huì)增加誤碼率。通過應(yīng)用無線局域網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式，有助于簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少施工工程量，從根本上提升組網(wǎng)安全性能，降低后續(xù)檢修維護(hù)成本。

2.4在工控自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

對(duì)于工控監(jiān)控系統(tǒng)來說，主要應(yīng)用于覆蓋廣域無線網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)部供電良好區(qū)域，部分可應(yīng)用于有線帶寬網(wǎng)絡(luò)中。該類監(jiān)控需要通過實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻方式監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的要求比較高，必須快速傳輸數(shù)據(jù)，且具備寬信道。系統(tǒng)信號(hào)傳遞必須采用雙向互動(dòng)流動(dòng)方式，不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，還可以操控?cái)?shù)據(jù)終端。我國出臺(tái)政策措施加大水利工程項(xiàng)目的綜合治理力度，并且修建了大批量基礎(chǔ)設(shè)施。對(duì)于新建工程來說，必須建設(shè)高質(zhì)量的工控自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，優(yōu)化配置中央控制室和配電室。針對(duì)視頻監(jiān)督控制，采用高配置工控機(jī)和高清云臺(tái)攝像機(jī)。系統(tǒng)軟件采用定制組態(tài)軟件，數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)于獨(dú)立數(shù)據(jù)庫中，便于采集和集中處理數(shù)據(jù)。在部分水利項(xiàng)目自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中，開始建設(shè)小型局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該類系統(tǒng)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(zhuǎn)換模塊，因此處理網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備。對(duì)于重要大型水利項(xiàng)目來說，自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)能夠升級(jí)改造，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，建立以城市為核心模塊的通訊模式。

3、結(jié)束語

綜上所述，在建設(shè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要應(yīng)用現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，按照實(shí)際應(yīng)用需求，借助局域網(wǎng)技術(shù)搭建小型網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)。針對(duì)傳輸距離近、保密性要求低的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，可以應(yīng)用有線局域網(wǎng)絡(luò)，減少重復(fù)建設(shè)問題，避免人力物力浪費(fèi)。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡杰文，周振波，王蓉.關(guān)于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在水利樞紐閘門控制中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2019（33）：290-291.

[2]田藝敬.當(dāng)前經(jīng)濟(jì)下水利樞紐工程監(jiān)控系統(tǒng)中的容錯(cuò)冗余技術(shù)[J].現(xiàn)代營銷（經(jīng)營版），2018（08）：154.

[3]劉偉，姜海，張佳.自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在淮安古黃河水利樞紐工程中的應(yīng)用[J].治淮，2018（01）：33-34.

[4]汪嫻.流域性水利工程機(jī)房環(huán)境動(dòng)力監(jiān)控架構(gòu)體系應(yīng)用與研究[J].黑龍江水利科技，2017，45（02）：146-147.

[5]李曉輝，嚴(yán)琳，班瑩.基于無線通信技術(shù)的水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J].南方農(nóng)機(jī)，2016，47（12）：33-34.