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摘要：我国幅员辽阔，水利资源丰富，随着经济不断发展广大群众和企业对电能的需求日益增加，因此国内已经有数量众多的水电站正在建造和使用。相关企业和技术人员不断对水电站管理进行探究和创新，研制一套可以满足水电站计算机监控需求的系统从而提高水电站管理水平和技术，对我国水电站的发展革新和社会生产生活可持续发展有着重要的实际意义。远程监控系统的应用很好地解决了水电站由于处在偏远地区而导致的运行状态数据的自动监测问题，从而实现了水电站管理和调度的信息化，提高了水电站工作效率。远程监控的国内外研究现状，接着设计了基于不稳定通讯媒介的VPN通讯方案，特别是针对小水电多建立于偏远山区且无人职守的特点，监控系统能够自动诊断各种通讯异常和错误，并主动恢复或自动保护，保证设备的正常运行。其次详细设计并实现了视频监控系统和数据监视系统，并根据网络带宽小的特点进行优化设计，提高实时监视的可靠性。本文简要分析了当前我国水电站现状以及远程监控系统的工作原理和面临的问题，并阐述了两项水电站远程监控系统。
关键词：水电站；远程监控系统；应用
前言：自20世纪90年代以来我国科学技术得到迅速发展，社会生产和人们的生活方式都发生了翻天覆地的变化，其中远程监控技术正在逐步发展，其重要性也逐渐被人们所重视。人们的日常生活和现代化工业生产对电力的需求与日俱增，成为生产生活中不可或缺的动力能源，与煤火力、核能、风力等发电相比，水力发电更加环保且成本较低，符合社会可持续发展原则。将远程监控系统应用于水电站的使用之中能够克服传统监控系统中需要操作人员在现场监视一线生产情况的缺陷。随着互联网技术的发展逐步实现了信息资源共享，但是它带来便利的同时也存在着极大的安全隐患，由此基于VPN的远程监控系统应运而生，通过信息加密、隧道封装、访问控制和用户认证等技术实现保护信息传输的过程，提高专用网络的安全性能。另一种基于Web技术的水电站远程监控系统，采用B/S（+C/S（客户端／服务端）模式的水电站远程监控系统，实现了对水电站生产现场信息的观察和故障的远程诊断，为整个水电站的运行提供了可靠的保障。
一、水电站现状
在地势落差大的的山区往往水利资源丰富，因此水电站一般建造在交通较不方便的山区，导致了职工上班和生活极为不便。站内往往只保留一线生产部门，而管理部门与生产部门因为距离问题，导致无法在第一时间获得水电站的各种数据，及时制定计划并发出指令。
1.1通讯方案需求的分析
由于水电站大多数处于偏远的山区，因此与外界交互一般使用普通公共交换电话网的电话线，通讯线路比较简陋。公共交换电话网的程控电话机线路的通讯线路带宽传输速度只有33.6kbps，因此很大程度上限制了远程的信息的传输速率，其次公共交换电话网传输的带宽波动较大以及通讯线路不稳定，难以保证数据长期可靠稳定地传输，导致远程设备的调度和视频的监视难度增加。因此要设计新的通讯方式从而适应恶劣条件来保证信息运输。
1.2远程数据监视需求的分析
相对完整的监视方案需要远程监视点的相关技术人员在看到现场视频信息的同时，结合抽象的数掘信息。远程监视点根据得到的反映目前设备的运行状态的数据信息，通过绘制成图形曲线的方式宏观的反映设备的运行趋势，诊断设备的故障。
1.3远程视频监控需求分析
在水电站的监控过程中，管理者通过视频对水电站进行远程监控，提高了工作效率和准确性，而且在大坝等特殊位置如果进行人工监测不仅浪费大量的人力资源，同时也存在极大的安全隐患。因此，远程视频监控技术尤为重要。
二、远程监控面临的问题
2.1远程监控系统的特点分析
远程监控系统对信息传输有很高的要求，包括对于信息的准确性、实时性、安全性、连续性的保障。
2.1.1实时性
实时性直接关系到数据分析和方案制定因此就显得十分重要，即要在限定的时间内正确的完成数据的传输和处理。
2.2.2安全性
由于数据包在传输过程中可能会遭受被篡改、窃听等威胁，且远程监控往往通过互联网传输数据包，因此对安全性需要格外重视。
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2.2.3可靠性和容错性
由于系统自身出错导致的故障，影响监控的工作效率，因此需要自动或半自动地采取相应的措施，保证系统能够恢复正常运行。
2.2数据传输安全性不高
数据在传输过程中威胁其安全的主要因素有，硬件实体、信息受到攻击和威胁、技术缺陷、计算机犯罪、病毒等。尤其如果远程设备的控制命令受到伪造和恶意攻击或后，会带来巨大的经济损失。
三、远程监控技术工作原理
远程监控技术由“监”和“控”两部分组成，主要包括通过网络获得信息和通过网络对远程控制操作计算机的方法，对远程计算机进行重新启动、关机等操作，还包括对远端计算机进行日常设置的工作。
四、基于VPN的水电站远程监控系统
在公共网络上建立安全伞的网络通道称为VPN，VPN为整个系统可靠、安全地运行提供了良好的前提条件，其主要原理是在现有的互联网的基础上再设置一层逻辑网络。因此VPN的优势尤为突出，由于架设专线的成本远远高于VPN网，因此VPN的架设大大降低了运行成本，其次VPN网络的灵活性、伸缩性、可扩展性远远高于管理和配置非常复杂的专线刚络，更易管理和维护。
水电站所需的设备有水位传感器、多功能电力监测仪、温度巡检仪、工业控制计算机、压力传感器、电压传感器、智能通信口、电流传感器、调理模块、激光打印机和监测屏、电气主结线模拟显示屏等。基于VPN的远程监控系统应用在水电站上时所需如下设备。
4.1视频服务器
视频服务器的工作主要负责采集、保存服务视频数据以
及控制云台等。由于水电站内的运行环境十分复杂导致水轮机产生的电磁干扰很强，它的工作质量直接关系到整个系统能否正常稳定的工作，因此在工控机的选择上需要非常谨慎。
4.2路由器
采用Cisco3700系列应用服务路由器，为远程监控系统提供了强大的技术前提。
4.3交换机
可以提供高水平的可扩展性、可用性、安全性和控制能力，从而提高运行效率。
五、基于Web技术的水电站远程监控系统
基于Web技术的水电站远程监控系统分为远程通信系统、图形显示系统和历史查询系统。
5.1远程通信系统
客户端根据配置文件web-serv-el″.conf读取Web服务器的IP地址，将所需要的数据文件传输到web服务器上。
5.2图形显示系统
图形显示系统使用Java语言进行编写，可以远程实时显示电站的机组、辅机、保护等设备的状态参数和电量参数。具有管理、状态监控、流程控制、告警管理、开关字变位告警等功能。
5.3历史查询系统
历史查询系统使用Web数据库，访问数据库资源的方式在互联网中以Web查询接口的方式，查询结果也以包含数据列表的Web页面形式返回给用户。
小结：计算机网络远程监控系统已经应用于浙江省仙居北岙水电站，应用实践证明：该系统图形界面友好，可靠性高，操作方便，安全稳定，应用效果好。此系统不仅适用于水电站监控，也适用予工业控制、旅游服务、交通监控、城市管理等，能够显著提高这些领域的计算机控制与管理水平，降低运行成本，具有十分重要的理论意义和工程应用价值。远程监控系统的应用很大程度上解决了水电站原先系统中出现的问题，很好地实现了对水电的精准调度，极大地促进了水电站管理的信息化程度，提高了监控的效率，在水电资源丰富的地区具有极高的推广价值，为社会生产创造更大的经济利益。
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论文作者:翟少杰
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第01期
论文发表时间:2019/5/9
标签：水电站论文; 监控系统论文; 数据论文; 技术论文; 信息论文; 系统论文; 通讯论文; 《当代电力文化》2019年第01期论文;