摘要：泵站水闸监控系统的优化配置是实现水利安全可靠运行的前提，有利于提高水利工程整体的管理水平。随着计算机技术和网络通信技术的发展，泵站水闸也逐渐的实现了信息化和自动化管理，泵站水闸自动监测系统的建设和应用意义重大，尤其是处于偏远地区且交通和通信条件的区域内，其建设和应用能极大的提升水闸泵站的管理效率，保障水利工程的对水资源的现代化配置、调动和管理。
关键词：泵站水闸；自动化监控系统；应用
泵站水闸是水利工程中必不可少的主体建筑物之一，担负着流域的防洪、灌溉等重要任务。随着我国水利行业的迅猛发展，越来越多的工程项目采用了自动化监控系统。视频监视系统作为现代化的管理手段，已经在众多领域得到了广泛的应用，并产生了广泛的社会效益和间接的经济效益。为了在城市防汛管理工作中能够科学、及时、准确地监控泵站水闸等防洪设施，高效快速应对水涝灾害，确保城市安全度汛，韶关市防洪设施管理处对管辖的10座排涝泵站和4座水闸进行综合自动化改造，实现基于网络的泵站水闸远程监控系统。
1、泵站水闸自动监测系统总体结构
泵站水闸自动监测系统可分为五个子系统，即网络通讯系统、调度中心硬件平台系统、监测系统、视频监控以及调水监测软件系统。
1.1网络通讯系统
网络通信系统是实现远程自动化控制的重要连接纽带，一般采用的是 CDM A 或者 GPRS 的无限数字网络通信制式，并通过RS-485 总线实现传感器与检测终端之间的连接，从而组成了下场检测系统。现场采集到的模拟量、开关量、继电保护和报警信号等通过无线通信模块传输到检测和控制中心中，有的水闸泵站自
动监测系统中设置了多层级的检测中心点，主要原因为区域覆盖面积更广，控制和调度动作更加复杂。
1.2调度中心硬件平台系统
调度中心硬件平台系统则为整个调度系统提供硬件平台的支持。本方案采用两台SUN公司的SUNV880服务器，共享SUNStorEdgeAI000光纤磁盘阵列，构成一套高性能、高可用、高可靠性、高扩展能力的双机热备份系统，另配备一台SUNv880服务器和SUNStorEdgeAz000光纤磁盘阵列，组成异地备份系统。同时，将提供沙盘模型系统，可真实反映河道水系主要河流、水系、水闸工程、主要交通干道和标志性建筑等；并用声、光、电来模拟河道水系调水原理和过程，演示整体水系的实际运行状况。
1.3监测系统
监测系统实现对全市主要的93座水闸泵站工程内外水位、闸门运行高度、水泵开关和重要图像运行工况的实时监测，并实现与外部系统的信息共享。整个系统可分为数据采集和视频监视两部分，根据各监测站点的实际情况配备高性能的室外摄像机和水务专用数据采集设备（如水位计，开度仪，雨量计，水泵启停信号采集等）；同时提供实时图像监视、报警等各项功能。
1.3 视频监控系统
视频监控系统前端由安装在现地的摄像头、视频分配器、视频编码器、硬盘录像机组成。监控中心端由视频解码器、视频服务器、大屏矩阵组成。视频信号由视频分配器分两路，一路模拟信号直接输出到现地用户，由硬盘录像机存储；一路通过视频编码器转换成数字信号，通过内网网络传输到远端管理处中控室。此数字视频信号再分两路，一路通过硬解码输出到会议室视频矩阵，再到大屏；另一路由视频服务器软解码后网络发布，用户能通过IE监控视频信号。
1.5调水监测软件系统
图1泵站水闸自动监测系统总体框架
根据泵站水闸自动监测系统关于兼容性、可扩展性和跨平台性的要求，系统技术实现框图如图1。
如上图所示，泵站水闸自动监测系统由泵站水闸自动监测中心系统、重要监测站点调水监测系统和一般监测站点调水监测系统所构成。泵站水闸自动监测系统总体以Intranet的体系进行构架。考虑到现有系统、调度中心系统和闸站系统存在的平台异构情况，以及对现有资源的充分利用，调度中心系统将完全基于跨平台的功能组件实现。通过WEB发布系统，调度中心系统的业务操作完全基于浏览器方式。
2、泵站水闸控制系统
控制功能的实现分数据采集、数据处理和控制调节三部分。
2.1 实时数据的采集
对所有的模拟量、开关量、脉冲量进行实时和定时数据采集。开关量和数字量可直接使用，模拟量则经过变送器处理变换成标准4-20mA的电信号，并经过A/D转换、标度变换提供给控制系统。
2.2 数据处理
数据处理包括对模拟量进行合理性校验、上下限比较；对开关量进行实时扫描；对模拟量超限或开关变位作事件记录输出并告警；对重要历史数据进行累计或统计处理，为生产运行和系统维护提供指导意见。
2.3 控制与调节
泵站水闸控制一般采用主站控制（中央控制室）和现地控制（现场），正常运行时采用主站控制方式，控制方式切换只能在具有控制权限的地方进行。主站控制方式下，主控制可对现地控制单元发布控制命令，通过现地控制单元去控制泵站主辅设备。计算机监控系统可以对运行设备的控制方式进行以下设置：LCU远方/现地控制方式设置；自动/手动控制方式设置。计算机监控系统可以保证机组现地控制单元在主站控制或现场控制方式下均具有以下控制调节功能：机组开停机顺序控制；对于所有与LCU接口的过程设备能在控制台进行控制，且具有设备的防误闭锁能力。
3、泵站水闸自动监测系统的应用
3.1引清调水农业灌溉
通过泵站水闸自动监测系统的应用能够实现对河水位、泵站水闸等的控制和检测，并能够在紧急情况下实现抗灾减灾的指挥和调度。通过检测点反馈的数据，能够准确的分析区域内各个地点的旱情和水情，从而检测各个闸站的抢险情况给予及时的处理指挥。另外泵站水闸自动监测系统的设置不仅仅能实现区域内水情实时监测，还能够通过远程的自动检测完成综合调水通过实时控制闸门的开启和关闭实现水流的控制和调节，达到改善水环境、引流灌溉等抗旱救灾的目的。同时通过纵向分析多年的河流数据，结合水利数学模型制定合理的引水灌溉方案。
3.2 提升行业管理水平
泵站水闸自动监测系统建成后极大的改善了区域内水环境的调节和控制，极大的提升了水闸本站管理的现代化水平。另外通过计算机技术的应用，使得原始数据的记录更加的高效和准确，各个检测点获取的数据记性归纳和分析，能够进一步的了解区域内旱情情况，并为水闸泵站管理和考核的依据。泵站水闸自动监测系统建设完成后，也从根本上改变了原有的调水以及各种的水闸管理方式，减少了人力资源的投入，使得泵站水闸管理更加的高效，提升了行业管理的现代化水平。自动检测系统也加快了现代化调水指令的相应速度，提升了河道泵站水闸管理部门的社会影响力。
3.3 水资源调度
泵站水闸自动监测系统几乎覆盖了整个区域内的水资源量，通过多个实地检测点的布设以及 GIS 地理信息系统等的假设，实现了水体流向的监控。通过每一个实地检测点反馈的数据，实现了对泵站水闸运行状况、河水位检测等，极大的提升了水资源的现代化调度，提高了水资源的利用效率。
3.4 水务规划和信息化
通过水闸泵站自动监测系统的建设，能够在水闸泵站监控中心中了解河道主干道以及支流的详细状况，通过计算技术也实现了水情信息、河流信息等多个信息的处理，全面的提升了水务管理的信息化。
4、结语
泵站水闸自动化监控系统为防汛抗早、水资源管理、水工程应用等提供各类信息规范险情、灾情信息的上报流程和制度实现及时、准确、可靠的信息采集、管理和传输。通过自动化控制技术的应用，减少了人力资源的投入，提高了泵站水闸的现代化管理，总之泵站水闸自动监测系统的应用是水利系统建设的重要基础，在抗旱救灾中体现着极其重要的角色。
论文作者:吕德泉
论文发表刊物:《基层建设》2015年第35期
论文发表时间:2016/12/2
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