導語：水資源調(diào)度監(jiān)控論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

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、分級負責和系統(tǒng)科學先進、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)設計的科學性、先進性

以先進的調(diào)度系統(tǒng)，科學的調(diào)度手段作保證，提高水量調(diào)度的科學性、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)絡化管理；

6根據(jù)訂單批準水量和預付水費水量，實現(xiàn)計算機自動控制引水；

7預留多種擴展接口，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)的設計，充分考慮了涵閘本身的安全性、計算機網(wǎng)絡和通訊系統(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)絡系統(tǒng)查詢和應用，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)的科學先進特點。

3系統(tǒng)研制的主要內(nèi)容

建設黃河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含市河務局指揮中心、各縣河務局監(jiān)控中心、涵閘監(jiān)控站。市、縣河務局中心主要包括監(jiān)控計算機、打印機、管理軟件和大屏幕投影設備，涵閘控制站包括監(jiān)控設備、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?？h河務局的計算機通過調(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、科學調(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)預付水費水量自動控制放水。輸入用水戶預付水費數(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、有效。

(9)自動報警系統(tǒng)。當引水量達到審批水量、引水流量超過批準流量、閘前水位超警戒水位、涵閘在遠程控制中遇到故障，系統(tǒng)自動報警，并采取相應的安全保護控制措施。

(10)水調(diào)命令網(wǎng)上公告欄。實現(xiàn)水調(diào)命令的網(wǎng)上，提高其實效性。

(11)自動生成、存儲、打印各級、各類水資源報表，建立統(tǒng)一、完善、兼容性好的綜合信息數(shù)據(jù)庫，便于各級查詢和調(diào)用。

6系統(tǒng)主要技術(shù)指標

(1)工作電壓:AC220V；

(2)前端計算機采集存儲數(shù)據(jù)平均間隔時間≤10分鐘。

(3)閘位傳感器分辨率0.3mm，測量誤差≤1mm；

(4)水位傳感器測量誤差≤5mm；

(5)流量測量誤差≤5%；

(6)閘室顯示屏顯示數(shù)據(jù)無誤差實時顯示，閘位、閘前水位精確到厘米，流量保留兩位小數(shù)。

(7)室外顯示屏滾動顯示閘位、水位、流量，10分鐘變換一次實時數(shù)據(jù)。

(8)閘門運行異常保護裝置在閘門正常啟閉時不能出現(xiàn)動作，當閘門運行出現(xiàn)異常時，異常行程≤3mm時切斷電源。

(9)斷電記憶裝置應在斷電的同時啟動，后備電源能保證停電167h以上用電。

(10)值班室—前端控制器通信速率1200bps，縣局—涵閘值班室通信速率9600bps；

(11)縣局至前端網(wǎng)絡連接中斷，30秒鐘內(nèi)自動重撥連接。

(12)系統(tǒng)平均無故障工作時間(MTBF):2000小時；涵閘前端平均無故障工作時間(MTBF):10000小時；

(13)最小維修時間（MTTR）：1小時；

(14)工作環(huán)境溫度：-10~50℃；

(15)儲藏溫度：-30~70℃。

7系統(tǒng)建設的實施情況

為保證本系統(tǒng)的科學合理、先進實用和安全可靠，我們先后多次組織人員對一些研制安裝監(jiān)測系統(tǒng)的單位進行了考查和學習，并查閱了大量國內(nèi)外有關(guān)資料。在此基礎上，應用計算機軟硬件技術(shù)、先進的電子技術(shù)和傳感器技術(shù)，在原陽縣河務局柳園閘進行了“涵閘自動化遠程實時監(jiān)控管理系統(tǒng)”的研制開發(fā)。

經(jīng)過幾年來的不斷實踐和反復試驗，并經(jīng)過不斷的完善和提高，2002年3月，體現(xiàn)“數(shù)字水調(diào)”思想的“黃河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)”的開發(fā)、研制、設計和試運行工作全部完成，系統(tǒng)的整體性能和綜合控制功能，以及系統(tǒng)的科學性、先進性、安全性和可靠性已完全能夠滿足黃河水資源統(tǒng)一管理調(diào)度的數(shù)字化管理需要。

2002年4月29日，河南省科學技術(shù)廳組織的鑒定委員會專家對該系統(tǒng)整體運行情況和各項功能進行了現(xiàn)場測試，并在鄭州召開了成果鑒定會，經(jīng)過認真的分析、研究和討論，鑒定委員會一致認為，“該項成果達到了同類研究國內(nèi)領先水平，經(jīng)濟、社會效益顯著，推廣應用前景廣闊”。

系統(tǒng)鑒定后，我局已在原陽縣黃河河務局韓董莊、柳園、祥符朱引黃閘推廣，并投入了水資源調(diào)度管理應用，實現(xiàn)了省、市、縣河務局對原陽三座涵閘的遠程實時監(jiān)控，在今年的黃河水量調(diào)度工作中發(fā)揮了積極作用，取得了十分顯著效果，達到了系統(tǒng)設計目的。

6月13日，李國英主任等黃委領導在專程考察該系統(tǒng)后指出，新鄉(xiāng)市局開發(fā)的黃河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)是適應我們現(xiàn)在整個黃河下游目前微波通信條件下涵閘遠程監(jiān)控的一套系統(tǒng)，該系統(tǒng)是具有廣泛推廣意義的系統(tǒng)，適合黃河下游推廣應用。

8社會效益和經(jīng)濟效益分析

系統(tǒng)推廣應用后，各級領導和水調(diào)工作者坐在辦公室，足不出門，通過電子綜合顯示屏和動態(tài)電子表格，實時了解轄區(qū)內(nèi)水資源調(diào)度管理整體運行情況，且根據(jù)控制權(quán)優(yōu)先級原則，實施遠程調(diào)度與控制，較之目前督察組沿河督察，工作效率提高幾十、上百倍，而且調(diào)控質(zhì)量大大提高，較好保證了有限黃河水資源優(yōu)化配置和本地區(qū)黃河控制斷面下泄流量不低于控制標準，為確保黃河不斷流提供了可靠技術(shù)保證。系統(tǒng)設計過程中充分考慮了系統(tǒng)運行的安全性和可靠性，確保了遠程控制安全有效，避免了供水工作中多引少報、少引多報、引水不報和有令不行、有禁不止、擅自開閘現(xiàn)象的發(fā)生，從而增強了各級水調(diào)部門的責任心，維護了水調(diào)工作的權(quán)威性和嚴肅性。由于系統(tǒng)的建設立足于現(xiàn)有的黃河計算機廣域網(wǎng)和黃河無線接入通信系統(tǒng)，大大降低了系統(tǒng)建設成本，性能價格比遠遠優(yōu)于其他同類系統(tǒng)，為系統(tǒng)的推廣應用奠定了堅實的基礎。

結(jié)束語

隨著“數(shù)字黃河”治黃新理念的提出和實施，為黃河水資源統(tǒng)一管理和水量統(tǒng)一調(diào)度實現(xiàn)自動化、網(wǎng)絡化管理提供了廣闊的發(fā)展空間和大好機遇。黃河水資源短缺、供需矛盾突出的現(xiàn)狀和汪部長提出的確保黃河不斷流的艱巨任務，使黃河“數(shù)字水調(diào)”系統(tǒng)的推廣應用更加迫在眉睫，新鄉(xiāng)市河務局將全面建設和完善新鄉(xiāng)黃河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)，并加大推廣力度，為更好地實現(xiàn)黃委提出的“數(shù)字黃河”建設目標做出應有的貢獻。