水利工程論文-黃河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)研制與推廣.doc

水利工程論文-黃河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)研制與推廣摘要：增加水資源調(diào)度管理的科技含量，利用現(xiàn)代化數(shù)字信息手段，實現(xiàn)水資源調(diào)度管理的遠程實時監(jiān)測與監(jiān)控，是提高監(jiān)控水平、保證監(jiān)控質(zhì)量、提高監(jiān)控工作效率、確保黃河不斷流的重要措施。基于此目的研制開發(fā)的“黃河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)”，經(jīng)過一年多的運行和省級鑒定表明，系統(tǒng)設(shè)計合理、功能強大、安全可靠，先進實用，且成本低、易操作，適用于水資源管理調(diào)度之遠程關(guān)鍵詞：黃河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮1概述加強黃河水資源統(tǒng)一管理、實施黃河水量統(tǒng)一調(diào)度，是實現(xiàn)黃河水資源優(yōu)化配置，確保黃河不斷流，使有限的黃河水資源最大限度地發(fā)揮社會效益、環(huán)境效益和生態(tài)效益的重要措施之一。而黃河下游94座引黃涵閘能否實現(xiàn)科學(xué)有效地實時監(jiān)測、控制與調(diào)度，是解決下游斷流、實現(xiàn)黃河水資源優(yōu)化配置的關(guān)鍵所在。目前，黃河水量調(diào)度監(jiān)控技術(shù)手段比較落后，不能適應(yīng)日益強化的黃河水資源管理和水量調(diào)度工作的需要。雖然黃河連續(xù)兩個大旱之年不斷流，但背后凝聚了多少水調(diào)工作者的辛勤汗水和艱苦努力，“綠色頌歌”的譜寫確實來之不易?！包S河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)”，正是立足于黃河水資源統(tǒng)一管理調(diào)度和優(yōu)化配置，利用現(xiàn)代信息技術(shù)和控制技術(shù)，為合理利用黃河水資源、確保黃河不斷流提供了有力的技術(shù)支撐。2系統(tǒng)設(shè)計思想遵循黃委黃河水資源統(tǒng)一管理、水量統(tǒng)一調(diào)度、總量控制、分級管理、分級負責(zé)和系統(tǒng)科學(xué)先進、經(jīng)濟實用的原則，立足于現(xiàn)有黃河廣域網(wǎng)系統(tǒng)和無線接入通信網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)黃河水資源調(diào)度管理的遠程監(jiān)測與控制，確保黃河水調(diào)控制斷面下泄流量不低于控制指標；根據(jù)黃河可供水量指標和引黃用水單位需水量，實現(xiàn)黃河水資源訂單供水網(wǎng)絡(luò)化管理，實時調(diào)配各個控制河段之間涵閘引水流量，達到可供水量的優(yōu)化配置、合理調(diào)度；同時提高涵閘監(jiān)控管理自動化水平，實現(xiàn)流量及預(yù)付水費水量自動控制、超量引水自動報警提示與調(diào)控，以及遠程控制涵閘運行安全保護等功能。2.1系統(tǒng)設(shè)計的科學(xué)性、先進性以先進的調(diào)度系統(tǒng)，科學(xué)的調(diào)度手段作保證，提高水量調(diào)度的科學(xué)性、合理性、時效性：1通過黃河計算機廣域網(wǎng)、黃河通信系統(tǒng)和公網(wǎng)資源，實現(xiàn)對涵閘運行狀況、運行參數(shù)的遠程實時監(jiān)測與監(jiān)視；2根據(jù)控制權(quán)優(yōu)先級原則，實現(xiàn)對涵閘運行分級限權(quán)遠程控制管理；3改善涵閘管理條件，提高涵閘自動化管理水平；4通過電子地圖、電子表格，直觀、動態(tài)、實時顯示涵閘運行參數(shù)和運行狀態(tài)，達到?jīng)Q策可視化效果；5實現(xiàn)黃河訂單供水申請、審批和引水的網(wǎng)絡(luò)化管理；6根據(jù)訂單批準水量和預(yù)付水費水量，實現(xiàn)計算機自動控制引水；7預(yù)留多種擴展接口，可以隨時添加其他功能的傳感器；8系統(tǒng)具有較強的兼容性，可直接與有關(guān)控制中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)資源共享。2.2系統(tǒng)運行的可靠性、安全性系統(tǒng)的設(shè)計，充分考慮了涵閘本身的安全性、計算機網(wǎng)絡(luò)和通訊系統(tǒng)的特點、以及水位、天氣、人為等其他因素對系統(tǒng)的影響情況等，建立了自動報警系統(tǒng)，確保涵閘運行和遠程控制萬無一失。同時，系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、分析、整理、存儲、查詢，也充分滿足了實時監(jiān)測和遠程控制的需要。2.3系統(tǒng)開發(fā)的兼容性、共享性系統(tǒng)設(shè)計和所采集的數(shù)據(jù)資源具有良好的開放性和兼容性，能夠較好被其他相關(guān)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)查詢和應(yīng)用，實現(xiàn)水量調(diào)度資源的共享、共用，從而提高資源的利用效率。系統(tǒng)開發(fā)研制具有前瞻性，充分考慮系統(tǒng)的擴展和升級，始終保持系統(tǒng)的科學(xué)先進特點。3系統(tǒng)研制的主要內(nèi)容建設(shè)黃河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含市河務(wù)局指揮中心、各縣河務(wù)局監(jiān)控中心、涵閘監(jiān)控站。市、縣河務(wù)局中心主要包括監(jiān)控計算機、打印機、管理軟件和大屏幕投影設(shè)備，涵閘控制站包括監(jiān)控設(shè)備、安全保護裝置、計算機、運行軟件和遠程通信系統(tǒng)。市河務(wù)局指揮中心通過黃河廣域網(wǎng)與縣局監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)，縣局監(jiān)控中心通過無線接入通信系統(tǒng)與前端控制站連接，從而實現(xiàn)對涵閘運行狀態(tài)和運行參數(shù)的遠程實時監(jiān)測與控制，實現(xiàn)對黃河水資源訂單供水的網(wǎng)絡(luò)化管理。4系統(tǒng)工作原理前端閘位控制器、信息顯示屏、水位傳感器、電壓、電流傳感器分別有1片單片機與涵閘監(jiān)控站的計算機通過4芯電纜實現(xiàn)遠程多機串行通信。閘位控制器通過霍爾器件實時記錄閘位變化，通過繼電器等功率器件控制啟閉電機，通過單片機與計算機通信，實現(xiàn)遠程監(jiān)測與控制。水位控制器實時采集閘前水位，并發(fā)送給計算機。計算機根據(jù)閘位、水位高度查找流量曲線，得到流量，并把閘門啟閉高度、閘前水位和流量數(shù)據(jù)發(fā)送到閘房內(nèi)的信息顯示屏和遠端控制計算機。縣河務(wù)局的計算機通過調(diào)制解調(diào)器與涵閘值班室的計算機通信，市局計算機通過黃河計算機廣域網(wǎng)與縣局計算機通信，從而達到獲取涵閘運行狀態(tài)信息數(shù)據(jù)與遠程監(jiān)測控制涵閘的目的。當閘前水位抬高，引水流量超過批準引水流量時，系統(tǒng)報警提示并自動調(diào)控。當水閘升降到設(shè)定的極限高度，接觸到限位開關(guān)，自動切斷涵閘電源，閘門停止升降。當涵閘降落過程中遇到障礙物，克服一定向上頂壓絲杠力后，承重彈簧被壓縮，接觸到行程開關(guān)，自動切斷涵閘電源，閘門停止降落。閘位控制器、水位傳感器均安裝備用電源和存儲器，在通信中斷或沒有市電時，系統(tǒng)自動切換到備用電源，單片機仍然正常工作并自動記錄閘位、水位，存到存儲器里面，待市電和通信正常后再把這些數(shù)據(jù)自動寫入數(shù)據(jù)庫。5系統(tǒng)綜合功能實現(xiàn)黃河水資源的中央控制、限權(quán)管理、分級負責(zé)、科學(xué)調(diào)度、優(yōu)化配置、實時監(jiān)督、遠程控制之目的，為黃河水資源統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度提供強有力的技術(shù)保障：(1)實時監(jiān)測。通過黃河計算機廣域網(wǎng)和無線接入通信網(wǎng)，進行實時數(shù)據(jù)傳輸，各級水調(diào)部門實現(xiàn)對其所屬供水管理單位執(zhí)行水調(diào)命令情況、涵閘運行狀況、運行參數(shù)進行遠程實時監(jiān)測；(2)遠程監(jiān)視。通過閘前、閘室、前端監(jiān)控站視頻采集系統(tǒng)，遠程監(jiān)視涵閘運行過程。(3)遠程控制。根據(jù)中央集權(quán)和控制權(quán)優(yōu)先級原則，實施分級限權(quán)管理，實現(xiàn)調(diào)度監(jiān)控指揮中心的集中控制和上級對下級水量調(diào)度實施有效的遠程控制與調(diào)節(jié)。當有權(quán)限的計算機控制中心實現(xiàn)對指定涵閘的控制時，該控制中心以下各級子控中心和前端控制站均無權(quán)啟閉所指定的涵閘；(4)電子地圖、電子表格綜合控制。(5)黃河水資源訂單供水網(wǎng)絡(luò)化管理?？h、市局網(wǎng)上申請訂單用水指標，上級網(wǎng)上審核、網(wǎng)上下達批準的流量和水量，各級根據(jù)分配流量、水量，實時監(jiān)控下級批準流量、水量引用情況，若引水超過批準指標，系統(tǒng)報警提示，并自動予以調(diào)整。(6)預(yù)付水費水量自動控制放水。輸入用水戶預(yù)付水費數(shù)額和用水戶需水時段，計算機自動計算供水量和平均流量，并在上級分配的用水指標范圍內(nèi)自動控制放水，任務(wù)完成后，計算機自動關(guān)閉涵閘，并計算出實時水費數(shù)額，通知用水單位；(7)流量自動調(diào)整和控制。前端計算機依照市局分配流量，根據(jù)閘前水位變化情況，在實際引水流量超過分配流量5%時，自動調(diào)整閘門啟閉高度，以控制流量不超標；(8)安全運行保護裝置。實現(xiàn)限位保護、斷電數(shù)據(jù)保護、閘門運行(啟、閉)異常保護等功能，確保涵閘遠程控制安全