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(shí)現(xiàn)水資源調(diào)度管理的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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?；诖四康难兄崎_(kāi)發(fā)的“黃河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)”，經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行和省級(jí)鑒定表明，系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、功能強(qiáng)大、安全可靠，先進(jìn)實(shí)用，且成本低、易操作，適用于水資源管理調(diào)度之遠(yuǎn)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(qiáng)黃河水資源統(tǒng)一管理、實(shí)施黃河水量統(tǒng)一調(diào)度，是實(shí)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(huì)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(shí)現(xiàn)科學(xué)有效地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制與調(diào)度，是解決下游斷流、實(shí)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(qiáng)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(gè)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(xiě)確實(shí)來(lái)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(jì)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(jí)管理、分級(jí)負(fù)責(zé)和系統(tǒng)科學(xué)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，立足于現(xiàn)有黃河廣域網(wǎng)系統(tǒng)和無(wú)線接入通信網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)黃河水資源調(diào)度管理的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)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(biāo)；根據(jù)黃河可供水量指標(biāo)和引黃用水單位需水量，實(shí)現(xiàn)黃河水資源訂單供水網(wǎng)絡(luò)化管理，實(shí)時(shí)調(diào)配各個(gè)控制河段之間涵閘引水流量，達(dá)到可供水量的優(yōu)化配置、合理調(diào)度；同時(shí)提高涵閘監(jiān)控管理自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)流量及預(yù)付水費(fèi)水量自動(dòng)控制、超量引水自動(dòng)報(bào)警提示與調(diào)控，以及遠(yuǎn)程控制涵閘運(yùn)行安全保護(hù)等功能。2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、先進(jìn)性以先進(jìn)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(shí)效性：1通過(guò)黃河計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)、黃河通信系統(tǒng)和公網(wǎng)資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)涵閘運(yùn)行狀況、運(yùn)行參數(shù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與監(jiān)視；2根據(jù)控制權(quán)優(yōu)先級(jí)原則，實(shí)現(xiàn)對(duì)涵閘運(yùn)行分級(jí)限權(quán)遠(yuǎn)程控制管理；3改善涵閘管理?xiàng)l件，提高涵閘自動(dòng)化管理水平；4通過(guò)電子地圖、電子表格，直觀、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)顯示涵閘運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到?jīng)Q策可視化效果；5實(shí)現(xiàn)黃河訂單供水申請(qǐng)、審批和引水的網(wǎng)絡(luò)化管理；6根據(jù)訂單批準(zhǔn)水量和預(yù)付水費(fèi)水量，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制引水；7預(yù)留多種擴(kuò)展接口，可以隨時(shí)添加其他功能的傳感器；8系統(tǒng)具有較強(qiáng)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(shí)現(xiàn)資源共享。2.2系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，充分考慮了涵閘本身的安全性、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通訊系統(tǒng)的特點(diǎn)、以及水位、天氣、人為等其他因素對(duì)系統(tǒng)的影響情況等，建立了自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，確保涵閘運(yùn)行和遠(yuǎn)程控制萬(wàn)無(wú)一失。同時(shí)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、分析、整理、存儲(chǔ)、查詢，也充分滿足了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制的需要。2.3系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的兼容性、共享性系統(tǒng)設(shè)計(jì)和所采集的數(shù)據(jù)資源具有良好的開(kāi)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(shí)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(kāi)發(fā)研制具有前瞻性，充分考慮系統(tǒng)的擴(kuò)展和升級(jí)，始終保持系統(tǒng)的科學(xué)先進(jìn)特點(diǎn)。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(jì)算機(jī)、打印機(jī)、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(hù)裝置、計(jì)算機(jī)、運(yùn)行軟件和遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。市河務(wù)局指揮中心通過(guò)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(guò)無(wú)線接入通信系統(tǒng)與前端控制站連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)涵閘運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)與涵閘監(jiān)控站的計(jì)算機(jī)通過(guò)4芯電纜實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程多機(jī)串行通信。閘位控制器通過(guò)霍爾器件實(shí)時(shí)記錄閘位變化，通過(guò)繼電器等功率器件控制啟閉電機(jī)，通過(guò)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制。水位控制器實(shí)時(shí)采集閘前水位，并發(fā)送給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)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?jī)?nèi)的信息顯示屏和遠(yuǎn)端控制計(jì)算機(jī)?？h河務(wù)局的計(jì)算機(jī)通過(guò)調(diào)制解調(diào)器與涵閘值班室的計(jì)算機(jī)通信，市局計(jì)算機(jī)通過(guò)黃河計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)與縣局計(jì)算機(jī)通信，從而達(dá)到獲取涵閘運(yùn)行狀態(tài)信息數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制涵閘的目的。當(dāng)閘前水位抬高，引水流量超過(guò)批準(zhǔn)引水流量時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警提示并自動(dòng)調(diào)控。當(dāng)水閘升降到設(shè)定的極限高度，接觸到限位開(kāi)關(guān)，自動(dòng)切斷涵閘電源，閘門停止升降。當(dāng)涵閘降落過(guò)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(kāi)關(guān)，自動(dòng)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(chǔ)器，在通信中斷或沒(méi)有市電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到備用電源，單片機(jī)仍然正常工作并自動(dòng)記錄閘位、水位，存到存儲(chǔ)器里面，待市電和通信正常后再把這些數(shù)據(jù)自動(dòng)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。5系統(tǒng)綜合功能實(shí)現(xiàn)黃河水資源的中央控制、限權(quán)管理、分級(jí)負(fù)責(zé)、科學(xué)調(diào)度、優(yōu)化配置、實(shí)時(shí)監(jiān)督、遠(yuǎn)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(qiáng)有力的技術(shù)保障：(1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過(guò)黃河計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)和無(wú)線接入通信網(wǎng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，各級(jí)水調(diào)部門實(shí)現(xiàn)對(duì)其所屬供水管理單位執(zhí)行水調(diào)命令情況、涵閘運(yùn)行狀況、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；(2)遠(yuǎn)程監(jiān)視。通過(guò)閘前、閘室、前端監(jiān)控站視頻采集系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)視涵閘運(yùn)行過(guò)程。(3)遠(yuǎn)程控制。根據(jù)中央集權(quán)和控制權(quán)優(yōu)先級(jí)原則，實(shí)施分級(jí)限權(quán)管理，實(shí)現(xiàn)調(diào)度監(jiān)控指揮中心的集中控制和上級(jí)對(duì)下級(jí)水量調(diào)度實(shí)施有效的遠(yuǎn)程控制與調(diào)節(jié)。當(dāng)有權(quán)限的計(jì)算機(jī)控制中心實(shí)現(xiàn)對(duì)指定涵閘的控制時(shí)，該控制中心以下各級(jí)子控中心和前端控制站均無(wú)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(qǐng)訂單用水指標(biāo)，上級(jí)網(wǎng)上審核、網(wǎng)上下達(dá)批準(zhǔn)的流量和水量，各級(jí)根據(jù)分配流量、水量，實(shí)時(shí)監(jiān)控下級(jí)批準(zhǔn)流量、水量引用情況，若引水超過(guò)批準(zhǔn)指標(biāo)，系統(tǒng)報(bào)警提示，并自動(dòng)予以調(diào)整。(6)預(yù)付水費(fèi)水量自動(dòng)控制放水。輸入用水戶預(yù)付水費(fèi)數(shù)額和用水戶需水時(shí)段，計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算供水量和平均流量，并在上級(jí)分配的用水指標(biāo)范圍內(nèi)自動(dòng)控制放水，任務(wù)完成后，計(jì)算機(jī)自動(dòng)關(guān)閉涵閘，并計(jì)算出實(shí)時(shí)水費(fèi)數(shù)額，通知用水單位；(7)流量自動(dòng)調(diào)整和控制。前端計(jì)算機(jī)依照市局分配流量，根據(jù)閘前水位變化情況，在實(shí)際引水流量超過(guò)分配流量5%時(shí)，自動(dòng)調(diào)整閘門啟閉高度，以控制流量不超標(biāo)；(8)安全運(yùn)行保護(hù)裝置。實(shí)現(xiàn)限位保護(hù)、斷電數(shù)據(jù)保護(hù)、閘門運(yùn)行(啟、閉)異常保護(hù)等功能，確保涵閘遠(yuǎn)程控制安全