水利工程论文-黄河水资源管理调度监控指挥系统研制与推广.doc

水利工程论文-黄河水资源管理调度监控指挥系统研制与推广摘要：增加水资源调度管理的科技含量，利用现代化数字信息手段，实现水资源调度管理的远程实时监测与监控，是提高监控水平、保证监控质量、提高监控工作效率、确保黄河不断流的重要措施。基于此目的研制开发的“黄河水资源管理调度监控指挥系统”，经过一年多的运行和省级鉴定表明，系统设计合理、功能强大、安全可靠，先进实用，且成本低、易操作，适用于水资源管理调度之远程关键词：黄河水资源管理调度监控指挥1概述加强黄河水资源统一管理、实施黄河水量统一调度，是实现黄河水资源优化配置，确保黄河不断流，使有限的黄河水资源最大限度地发挥社会效益、环境效益和生态效益的重要措施之一。而黄河下游94座引黄涵闸能否实现科学有效地实时监测、控制与调度，是解决下游断流、实现黄河水资源优化配置的关键所在。目前，黄河水量调度监控技术手段比较落后，不能适应日益强化的黄河水资源管理和水量调度工作的需要。虽然黄河连续两个大旱之年不断流，但背后凝聚了多少水调工作者的辛勤汗水和艰苦努力，“绿色颂歌”的谱写确实来之不易。“黄河水资源管理调度监控指挥系统”，正是立足于黄河水资源统一管理调度和优化配置，利用现代信息技术和控制技术，为合理利用黄河水资源、确保黄河不断流提供了有力的技术支撑。2系统设计思想遵循黄委黄河水资源统一管理、水量统一调度、总量控制、分级管理、分级负责和系统科学先进、经济实用的原则，立足于现有黄河广域网系统和无线接入通信网系统，实现黄河水资源调度管理的远程监测与控制，确保黄河水调控制断面下泄流量不低于控制指标；根据黄河可供水量指标和引黄用水单位需水量，实现黄河水资源订单供水网络化管理，实时调配各个控制河段之间涵闸引水流量，达到可供水量的优化配置、合理调度；同时提高涵闸监控管理自动化水平，实现流量及预付水费水量自动控制、超量引水自动报警提示与调控，以及远程控制涵闸运行安全保护等功能。2.1系统设计的科学性、先进性以先进的调度系统，科学的调度手段作保证，提高水量调度的科学性、合理性、时效性：1通过黄河计算机广域网、黄河通信系统和公网资源，实现对涵闸运行状况、运行参数的远程实时监测与监视；2根据控制权优先级原则，实现对涵闸运行分级限权远程控制管理；3改善涵闸管理条件，提高涵闸自动化管理水平；4通过电子地图、电子表格，直观、动态、实时显示涵闸运行参数和运行状态，达到决策可视化效果；5实现黄河订单供水申请、审批和引水的网络化管理；6根据订单批准水量和预付水费水量，实现计算机自动控制引水；7预留多种扩展接口，可以随时添加其他功能的传感器；8系统具有较强的兼容性，可直接与有关控制中心网络系统联网，实现资源共享。2.2系统运行的可靠性、安全性系统的设计，充分考虑了涵闸本身的安全性、计算机网络和通讯系统的特点、以及水位、天气、人为等其他因素对系统的影响情况等，建立了自动报警系统，确保涵闸运行和远程控制万无一失。同时，系统数据的采集、分析、整理、存储、查询，也充分满足了实时监测和远程控制的需要。2.3系统开发的兼容性、共享性系统设计和所采集的数据资源具有良好的开放性和兼容性，能够较好被其他相关网络系统查询和应用，实现水量调度资源的共享、共用，从而提高资源的利用效率。系统开发研制具有前瞻性，充分考虑系统的扩展和升级，始终保持系统的科学先进特点。3系统研制的主要内容建设黄河水资源管理调度监控指挥系统。该系统包含市河务局指挥中心、各县河务局监控中心、涵闸监控站。市、县河务局中心主要包括监控计算机、打印机、管理软件和大屏幕投影设备，涵闸控制站包括监控设备、安全保护装置、计算机、运行软件和远程通信系统。市河务局指挥中心通过黄河广域网与县局监控中心联网，县局监控中心通过无线接入通信系统与前端控制站连接，从而实现对涵闸运行状态和运行参数的远程实时监测与控制，实现对黄河水资源订单供水的网络化管理。4系统工作原理前端闸位控制器、信息显示屏、水位传感器、电压、电流传感器分别有1片单片机与涵闸监控站的计算机通过4芯电缆实现远程多机串行通信。闸位控制器通过霍尔器件实时记录闸位变化，通过继电器等功率器件控制启闭电机，通过单片机与计算机通信，实现远程监测与控制。水位控制器实时采集闸前水位，并发送给计算机。计算机根据闸位、水位高度查找流量曲线，得到流量，并把闸门启闭高度、闸前水位和流量数据发送到闸房内的信息显示屏和远端控制计算机。县河务局的计算机通过调制解调器与涵闸值班室的计算机通信，市局计算机通过黄河计算机广域网与县局计算机通信，从而达到获取涵闸运行状态信息数据与远程监测控制涵闸的目的。当闸前水位抬高，引水流量超过批准引水流量时，系统报警提示并自动调控。当水闸升降到设定的极限高度，接触到限位开关，自动切断涵闸电源，闸门停止升降。当涵闸降落过程中遇到障碍物，克服一定向上顶压丝杠力后，承重弹簧被压缩，接触到行程开关，自动切断涵闸电源，闸门停止降落。闸位控制器、水位传感器均安装备用电源和存储器，在通信中断或没有市电时，系统自动切换到备用电源，单片机仍然正常工作并自动记录闸位、水位，存到存储器里面，待市电和通信正常后再把这些数据自动写入数据库。5系统综合功能实现黄河水资源的中央控制、限权管理、分级负责、科学调度、优化配置、实时监督、远程控制之目的，为黄河水资源统一管理、统一调度提供强有力的技术保障：(1)实时监测。通过黄河计算机广域网和无线接入通信网，进行实时数据传输，各级水调部门实现对其所属供水管理单位执行水调命令情况、涵闸运行状况、运行参数进行远程实时监测；(2)远程监视。通过闸前、闸室、前端监控站视频采集系统，远程监视涵闸运行过程。(3)远程控制。根据中央集权和控制权优先级原则，实施分级限权管理，实现调度监控指挥中心的集中控制和上级对下级水量调度实施有效的远程控制与调节。当有权限的计算机控制中心实现对指定涵闸的控制时，该控制中心以下各级子控中心和前端控制站均无权启闭所指定的涵闸；(4)电子地图、电子表格综合控制。(5)黄河水资源订单供水网络化管理。县、市局网上申请订单用水指标，上级网上审核、网上下达批准的流量和水量，各级根据分配流量、水量，实时监控下级批准流量、水量引用情况，若引水超过批准指标，系统报警提示，并自动予以调整。(6)预付水费水量自动控制放水。输入用水户预付水费数额和用水户需水时段，计算机自动计算供水量和平均流量，并在上级分配的用水指标范围内自动控制放水，任务完成后，计算机自动关闭涵闸，并计算出实时水费数额，通知用水单位；(7)流量自动调整和控制。前端计算机依照市局分配流量，根据闸前水位变化情况，在实际引水流量超过分配流量5%时，自动调整闸门启闭高度，以控制流量不超标；(8)安全运行保护装置。实现限位保护、断电数据保护、闸门运行(启、闭)异常保护等功能，确保涵闸远程控制安全