水利工程監(jiān)控系統(tǒng)無線通信技術(shù)應(yīng)用

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【摘要】水利工程具有防旱排澇、改善生態(tài)環(huán)境的作用，對于區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展具有重要的意義。水利工程監(jiān)控系統(tǒng)可以對機械電氣設(shè)備、水工建筑物和水情水質(zhì)情況進行實時監(jiān)控，通過對監(jiān)控內(nèi)容的分析為水利工程管理決策提供支撐。無線通信技術(shù)可以克服安裝困難和維修不便的缺點，在提高監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控能力的同時降低投入的成本，這對于水利工程的穩(wěn)定運作及其長遠發(fā)展來說具有積極的作用。本文主要針對當(dāng)前水利監(jiān)控系統(tǒng)中存在的不足之處進行分析，介紹了無線通信技術(shù)的具體應(yīng)用策略。

【關(guān)鍵詞】水利工程；監(jiān)控系統(tǒng)；無線通信技術(shù)

1引言

根據(jù)目前我國的發(fā)展現(xiàn)狀來看，雖然我國領(lǐng)土規(guī)模廣闊，經(jīng)濟發(fā)展迅速，但卻也存在著資源分布不均，部分區(qū)域旱澇災(zāi)害時有發(fā)生等問題，我國也早已重視這些問題，并在各地投入大量資金興建水利工程，這些水利工程對于居民生活用水和農(nóng)村農(nóng)業(yè)灌溉、防洪抗旱、改善生態(tài)環(huán)境方面具有非常明顯的作用。水利工程的安全運行關(guān)系到區(qū)域用水的安全，水利工程一旦無法正常運行，就會造成經(jīng)濟損失，對環(huán)境也會產(chǎn)生影響。在水利工程建設(shè)與運行過程中，管理部門的決策需要大量的信息數(shù)據(jù)作支撐，隨著水利工程規(guī)模的增大，越來越多的高科技設(shè)備投入使用，對水利工程監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高的要求。近年來隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，無線通信技術(shù)也不斷地被應(yīng)用到水利工程監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中。

2當(dāng)前水利工程監(jiān)控系統(tǒng)中存在的不足

2.1系統(tǒng)穩(wěn)定性有待提高

隨著水利工程管理單位監(jiān)管需求的提高，越來越多的高科技設(shè)備運用到水利工程當(dāng)中，水利監(jiān)控系統(tǒng)逐漸變得龐大，在使用的過程中，會出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸滯后、數(shù)據(jù)丟失、服務(wù)器反應(yīng)遲鈍以及主從機切換紊亂等現(xiàn)象。由于水利工程大都位于水邊，空氣濕度較大，露天監(jiān)控設(shè)備中的電子元器件長期處于潮濕的環(huán)境中，也加大了故障發(fā)生的概率。還有一些位于地下的液壓系統(tǒng)和傳感器裝置在陰暗、潮濕的工作環(huán)境中容易產(chǎn)生誤動、拒動等故障[1]，元器件在將電氣量轉(zhuǎn)化為模擬量的過程中也時有故障發(fā)生，導(dǎo)致監(jiān)控數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，給管理人員的工作帶來了不便。

2.2系統(tǒng)安裝及維護不方便

由于部分水利工程監(jiān)控點位于較高或者較為偏僻的地方，如果監(jiān)控系統(tǒng)全部采取有線監(jiān)控的方式，那么就會在安裝布線上存在一定的困難，如果各個監(jiān)控點距離相隔較遠的話，建設(shè)成本也會增加，給維護檢修人員帶來麻煩。由于水利工程監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)涉及眾多技術(shù)領(lǐng)域，如自動化控制技術(shù)、通信技術(shù)、機械電氣專業(yè)知識、水工建筑知識等，對負責(zé)安裝與檢修的專業(yè)人員有著較高的技術(shù)要求。復(fù)合型專業(yè)人才匱乏的問題，對于水利工程監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)與穩(wěn)定運行是一項制約因素。

2.3系統(tǒng)智能化程度不足

目前的水利工程監(jiān)控系統(tǒng)主要用于對相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和實時狀態(tài)的監(jiān)控上，隨著設(shè)備的增多，由監(jiān)控系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)也隨之增多，沒有對獲取的數(shù)據(jù)進行深層次的分析，無法做到對數(shù)據(jù)價值的最大化利用。對于關(guān)鍵區(qū)域的監(jiān)控情況分析大多數(shù)停留在人為判斷階段，缺少相關(guān)預(yù)警措施，與目前水利工程管理范圍廣、設(shè)備種類多的實際情況相矛盾。

3無線通信技術(shù)在水利工程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用策略

近年來，無線通信技術(shù)逐漸被應(yīng)用到水利工程監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，進一步提高了監(jiān)控系統(tǒng)的信息化水平，為管理人員的科學(xué)決策提供了更加有力的支撐。相對于傳統(tǒng)的有線通信技術(shù)，無線通信技術(shù)具有安裝簡單、維護方便、可擴展性好、建設(shè)成本低等優(yōu)點，在河流、湖泊、農(nóng)田等地方，無線通信可以克服有線通信布線困難的缺點。當(dāng)然，無線通信技術(shù)在實際運用中也存在一些短板，無線通信技術(shù)的傳輸穩(wěn)定性受環(huán)境的干擾較大，傳輸速率也難以同有線通信技術(shù)相比，但是隨著無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，相信這些短板會被逐漸克服。

3.1在水利工程機械電氣設(shè)備監(jiān)控中的應(yīng)用

在機械電氣設(shè)備中安裝數(shù)據(jù)測量采集裝置，對設(shè)備的電壓值、電流值、溫度、振動值等數(shù)據(jù)進行采集，無線高配攝像機可以對水利工程內(nèi)所有機械電氣設(shè)備的運行狀態(tài)進行有效的監(jiān)控，將這些數(shù)據(jù)和監(jiān)控視頻通過無線局域網(wǎng)傳送至中控室供值班人員查看，這些數(shù)據(jù)和視頻還可以在授權(quán)的移動端設(shè)備上查看，管理人員在水利工程的任何位置都可以及時掌握整個水利工程中機械電氣設(shè)備的狀態(tài)，這樣當(dāng)一個設(shè)備發(fā)生故障時，管理人員在故障現(xiàn)場可以結(jié)合多個關(guān)聯(lián)設(shè)備的信息進行綜合分析，從而迅速而準確地找出故障原因，及時排除故障，讓設(shè)備恢復(fù)正常運行。

3.2在水工建筑監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

河道堤壩、閘站廠房是防洪抗?jié)车闹匾O(shè)施結(jié)構(gòu)，水工建筑監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng)通常選擇以光纜為主的信道，之后再用轉(zhuǎn)換設(shè)備將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。這種方式有著信道分成寬和傳輸效率較高等優(yōu)勢，同時還能夠有效抵抗外部環(huán)境帶來的干擾，但這種組網(wǎng)方法在地理環(huán)境較為復(fù)雜的時候施工存在一定的困難，而且成本相對較高，監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)問題之后，檢修人員排查故障也比較麻煩。對于水工建筑物的監(jiān)控來說，可以采取有線與無線相結(jié)合的組網(wǎng)方式，在各個水工建筑的監(jiān)控終端設(shè)計無線局域網(wǎng)，結(jié)合每個監(jiān)控點來設(shè)計合理的組網(wǎng)模式，能夠提高水工建筑監(jiān)控的效果，進一步提高監(jiān)控系統(tǒng)的整體運作質(zhì)量[2]。

3.3在水情水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

水情水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)可以讓管理人員及時掌握監(jiān)控區(qū)域的水情與水質(zhì)情況，為決策提供數(shù)據(jù)支撐。但由于一些水利工程所處工作環(huán)境較為復(fù)雜，管理范圍大，各個監(jiān)控點之間間隔的距離較長，采取有線監(jiān)控的方式存在布線困難的問題，而且維護檢修也不方便，可以采取無線通信技術(shù)實現(xiàn)遠距離監(jiān)控，在監(jiān)控點設(shè)置電子水位計、超聲波流量計、水質(zhì)監(jiān)控儀等數(shù)據(jù)采集設(shè)備，將獲取的數(shù)據(jù)通過無線通信技術(shù)傳送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、轉(zhuǎn)發(fā)和設(shè)備接入，實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控權(quán)限配置，以此來保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全[3]。

3.4在水利工程監(jiān)控系統(tǒng)中的智能化應(yīng)用

在水利工程的實際管理過程中，會遇到監(jiān)控覆蓋不全的現(xiàn)象，用多個監(jiān)控也不能做到完全覆蓋并且多個監(jiān)控圖像不能進行無縫拼接。有些水利樞紐附近經(jīng)常會有來往船只航行，時有發(fā)生夜晚船只碰撞，刮擦水利設(shè)施的情況，因為缺少有效的預(yù)警措施和現(xiàn)場實時清晰視頻，給水利樞紐的規(guī)范化管理帶來很大困難。在無線智能攝像頭中設(shè)置多目標自動跟蹤程序，并在程序中添加畫面分析算法，可實現(xiàn)自動對監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的多個目標進行實時的跟蹤，當(dāng)目標入侵水利工程管轄區(qū)域的邊界時，可以輸出報警信號并進行聯(lián)動云臺跟蹤，報警信息和監(jiān)控畫面還可以及時通過無線局域網(wǎng)發(fā)送至中控室和值班人員的手機或者授權(quán)的巡檢設(shè)備上，能夠讓值班人員在第一時間獲取詳情，從而及時采取有效的防范措施，避免事故的發(fā)生。水利樞紐中閘門開合數(shù)據(jù)一直由傳感器來傳送，缺乏可視化數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)系統(tǒng)出現(xiàn)了預(yù)警，難以確認是系統(tǒng)故障還是閘門出現(xiàn)了問題。利用無線高配攝像機進行前端閘門開度采集和智能分析，對放置在閘門周邊的刻度尺進行實時讀數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)讀數(shù)超過閘門開合預(yù)警值，則自動發(fā)出信號，信號通過無線局域網(wǎng)發(fā)送至中控室和授權(quán)的移動端設(shè)備上，管理人員可以及時獲取相關(guān)信息，無線攝像機可以上傳長期監(jiān)控的數(shù)據(jù)并保存。攝像機還可傳輸圖像和視頻，直觀查看現(xiàn)場其他的水利設(shè)備情況，做到一機多用。

4結(jié)語

無線通信技術(shù)在水利工程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用可以有效彌補傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的一些短板，在監(jiān)控方式上為管理人員提供更多的選擇，基于無線通信技術(shù)的智能化應(yīng)用還可以滿足更高層次的安保需求。管理人員需要結(jié)合水利工程的實際情況，合理地將無線通信技術(shù)運用到監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，從而達到精細化、智能化的管理目的。

【參考文獻】

[1]姚海軍.攔河壩水閘自動化監(jiān)控系統(tǒng)的探討[J].黑龍江水利科技，2017，45（09）:81-83.

[2]劉俊青，殷振興.淺談無線通信技術(shù)在水利監(jiān)控中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013（17）:146.

[3]林年旺.無線通訊技術(shù)在水利水電自動化中的應(yīng)用分析[J].中國科技縱橫，2019（06）:30-31.

作者：劉圣亞 瞿聰 單位：江蘇省太湖地區(qū)水利工程管理處