1前言

　　浙江省目前已經(jīng)建成中小水庫(kù)3800余座，總庫(kù)容50多億m3，主要遍布山區(qū)邊緣地區(qū)，承擔(dān)了防洪、灌溉、發(fā)電以及城鎮(zhèn)供水等方面的作用。由于這些水庫(kù)大多建于上世紀(jì)五六十年代，受當(dāng)時(shí)的物力、財(cái)力以及技術(shù)條件的限制，這些工程普遍存在標(biāo)準(zhǔn)偏低、施工質(zhì)量不高、設(shè)施老化破損或不完備等問題。針對(duì)這種情況，浙江省提出了“千庫(kù)保安”工程建設(shè)，陸續(xù)投入資金進(jìn)行病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固工程，同時(shí)也對(duì)水庫(kù)進(jìn)行了自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)，如大壩自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)、電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)、圖像安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)組成了水庫(kù)信息化系統(tǒng)。本文通過對(duì)安地水庫(kù)信息化系統(tǒng)的建設(shè)，探索如何把這些已建、在建或?qū)⒔ǖ淖詣?dòng)化信息系統(tǒng)的信息有效地利用起來，為上級(jí)水行政主管部門正確決策防洪抗旱調(diào)度及專家安全評(píng)價(jià)提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的信息。

　　2水庫(kù)信息化系統(tǒng)介紹

　　安地水庫(kù)位于浙江省金華市婺城區(qū)安地鎮(zhèn)，集雨面積162km2，流域位于錢塘江流域梅溪支流，雨量充沛，多年平均降雨量1815mm，水庫(kù)庫(kù)容6250萬m3。安地水庫(kù)主要為以灌溉為主結(jié)合防洪、發(fā)電等綜合利用的中型水庫(kù)。一級(jí)電站裝機(jī)4×1500kW，二級(jí)電站位于一級(jí)電站下游大約1km處，系安地水庫(kù)梯級(jí)開發(fā)電站，裝機(jī)2×250kW，泄洪閘位于大壩左岸的馬家?guī)X處(見圖1)。

　　2．1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)在水庫(kù)管理大樓，里面放置數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備等。水文遙測(cè)子系統(tǒng)、壩體滲壓自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況放在水庫(kù)觀測(cè)中心水文站；一級(jí)電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)放在一級(jí)站中控室，二級(jí)電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)子系統(tǒng)放在二級(jí)電站中控室。泄洪閘監(jiān)控采用PLC控制，與交換機(jī)通訊，圖像由攝像機(jī)采集經(jīng)過視頻服務(wù)器，通過交換機(jī)經(jīng)網(wǎng)橋直接到服務(wù)器。

　　服務(wù)器與各子系統(tǒng)前置機(jī)之間采用10／100M網(wǎng)卡和網(wǎng)絡(luò)線連接。上級(jí)部門通過寬帶網(wǎng)絡(luò)或MODEM撥號(hào)方式與水庫(kù)局域網(wǎng)互聯(lián)。

　　信息化系統(tǒng)采用局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)，由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和各子系統(tǒng)前置機(jī)組成。水文遙測(cè)子系統(tǒng)各測(cè)站與主站之間通信為GSM移動(dòng)無線通信方式，其余各子系統(tǒng)與子系統(tǒng)前置機(jī)之間通信采用有線電纜傳輸方式。網(wǎng)絡(luò)中心到一級(jí)電站與水文站采用光纖傳輸。泄洪閘距離水文站直線距離約800m，而從繞庫(kù)公路算約有2km，數(shù)據(jù)量不大，采用光纜造價(jià)要近10萬元，因此采用無線網(wǎng)橋方案。二級(jí)電站與管理樓之間直線約400m，數(shù)據(jù)量也不大，因此也采用無線網(wǎng)橋方案。

　　1前言

　　浙江省目前已經(jīng)建成中小水庫(kù)3800余座，總庫(kù)容50多億m3，主要遍布山區(qū)邊緣地區(qū)，承擔(dān)了防洪、灌溉、發(fā)電以及城鎮(zhèn)供水等方面的作用。由于這些水庫(kù)大多建于上世紀(jì)五六十年代，受當(dāng)時(shí)的物力、財(cái)力以及技術(shù)條件的限制，這些工程普遍存在標(biāo)準(zhǔn)偏低、施工質(zhì)量不高、設(shè)施老化破損或不完備等問題。針對(duì)這種情況，浙江省提出了“千庫(kù)保安”工程建設(shè)，陸續(xù)投入資金進(jìn)行病險(xiǎn)水庫(kù)的除險(xiǎn)加固工程，同時(shí)也對(duì)水庫(kù)進(jìn)行了自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)，如大壩自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)、電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)、圖像安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)組成了水庫(kù)信息化系統(tǒng)。本文通過對(duì)安地水庫(kù)信息化系統(tǒng)的建設(shè)，探索如何把這些已建、在建或?qū)⒔ǖ淖詣?dòng)化信息系統(tǒng)的信息有效地利用起來，為上級(jí)水行政主管部門正確決策防洪抗旱調(diào)度及專家安全評(píng)價(jià)提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的信息。

　　2水庫(kù)信息化系統(tǒng)介紹

　　安地水庫(kù)位于浙江省金華市婺城區(qū)安地鎮(zhèn)，集雨面積162km2，流域位于錢塘江流域梅溪支流，雨量充沛，多年平均降雨量1815mm，水庫(kù)庫(kù)容6250萬m3。安地水庫(kù)主要為以灌溉為主結(jié)合防洪、發(fā)電等綜合利用的中型水庫(kù)。一級(jí)電站裝機(jī)4×1500kW，二級(jí)電站位于一級(jí)電站下游大約1km處，系安地水庫(kù)梯級(jí)開發(fā)電站，裝機(jī)2×250kW，泄洪閘位于大壩左岸的馬家?guī)X處(見圖1)。

　　2．1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)在水庫(kù)管理大樓，里面放置數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備等。水文遙測(cè)子系統(tǒng)、壩體滲壓自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況放在水庫(kù)觀測(cè)中心水文站；一級(jí)電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)放在一級(jí)站中控室，二級(jí)電站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)子系統(tǒng)放在二級(jí)電站中控室。泄洪閘監(jiān)控采用PLC控制，與交換機(jī)通訊，圖像由攝像機(jī)采集經(jīng)過視頻服務(wù)器，通過交換機(jī)經(jīng)網(wǎng)橋直接到服務(wù)器。

　　服務(wù)器與各子系統(tǒng)前置機(jī)之間采用10／100M網(wǎng)卡和網(wǎng)絡(luò)線連接。上級(jí)部門通過寬帶網(wǎng)絡(luò)或MODEM撥號(hào)方式與水庫(kù)局域網(wǎng)互聯(lián)。

　　信息化系統(tǒng)采用局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)，由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和各子系統(tǒng)前置機(jī)組成。水文遙測(cè)子系統(tǒng)各測(cè)站與主站之間通信為GSM移動(dòng)無線通信方式，其余各子系統(tǒng)與子系統(tǒng)前置機(jī)之間通信采用有線電纜傳輸方式。網(wǎng)絡(luò)中心到一級(jí)電站與水文站采用光纖傳輸。泄洪閘距離水文站直線距離約800m，而從繞庫(kù)公路算約有2km，數(shù)據(jù)量不大，采用光纜造價(jià)要近10萬元，因此采用無線網(wǎng)橋方案。二級(jí)電站與管理樓之間直線約400m，數(shù)據(jù)量也不大，因此也采用無線網(wǎng)橋方案。

　　2．2系統(tǒng)工作模式

　　全系統(tǒng)包括了壩體滲壓自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、水文遙測(cè)、電站監(jiān)控、圖像監(jiān)視監(jiān)控、泄洪閘監(jiān)控等5個(gè)子系統(tǒng)，形成1個(gè)局域網(wǎng)，每個(gè)子系統(tǒng)都可以獨(dú)立工作，各子系統(tǒng)通過最新的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各功能子系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享、遠(yuǎn)程監(jiān)控、現(xiàn)代化管理。各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新后自動(dòng)存入服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)。提供基于Web方式的綜合信息查詢系統(tǒng)集成整合各子系統(tǒng)的共享數(shù)據(jù)，供局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有機(jī)器查詢，也可以為遠(yuǎn)程連接的上級(jí)部門提供信息查詢。實(shí)現(xiàn)基于局域網(wǎng)的系統(tǒng)資源共享(如打印機(jī)、硬盤資源，文檔共享等)。

　　2．3子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2．3．1壩體滲壓自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　水庫(kù)土壩通過觀測(cè)壩內(nèi)水位情況來判斷大壩運(yùn)行是否安全。因此，在土壩的內(nèi)部防滲芯墻的前后不同斷面根據(jù)觀測(cè)需要埋設(shè)水管，里面放置水位傳感器，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換卡(A/D卡)連接至計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算機(jī)采集、分析、處理等實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街行姆?wù)器。

　　2．3．2水文遙測(cè)系統(tǒng)

　　水庫(kù)水文遙測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)地形分布在流域內(nèi)不同的地區(qū)，建4個(gè)雨量遙測(cè)站，可以較客觀地分析整個(gè)流域的降雨情況。采用單片機(jī)程序處理采集的雨量數(shù)據(jù)，因數(shù)據(jù)量不大，為節(jié)約成本，利用現(xiàn)有分布較廣的移動(dòng)電話(移動(dòng)或聯(lián)通)，通過GSM短信或GPRS方式發(fā)送；中心站也通過GSM短信或GPRS接收各雨量站發(fā)送的數(shù)據(jù)，輸入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、分析，再傳送到網(wǎng)絡(luò)中心。

　　2．3．3電站監(jiān)控系統(tǒng)

　　一、二級(jí)電站采用從加拿大引進(jìn)的TCM新型水電站計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)為分層分布式硬件結(jié)構(gòu)，由可選的各個(gè)模塊組成，采取模塊化編程，實(shí)現(xiàn)水電站的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)。系統(tǒng)由上位機(jī)與下位機(jī)測(cè)量、控制保護(hù)單元(LCU)2個(gè)層次組成，上位機(jī)與下位機(jī)LCU之間通過SIM通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；上位機(jī)、下位機(jī)各單元之間均可獨(dú)立工作，每一設(shè)備的故障均不影響系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行。

　　為確保電站的安全運(yùn)行，一、二級(jí)電站監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，僅限向中心服務(wù)器上傳有關(guān)共享數(shù)據(jù)，中心以及各個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端都不能進(jìn)入電站監(jiān)控系統(tǒng)。

　　2．3．4圖像監(jiān)控系統(tǒng)

　　圖像監(jiān)控系統(tǒng)，主要對(duì)大壩水位觀測(cè)點(diǎn)、壩面、一、二級(jí)電站運(yùn)行工況、泄洪閘工況和泄洪閘啟閉機(jī)房等6個(gè)站點(diǎn)作為圖像采集監(jiān)控點(diǎn)，管理樓作為監(jiān)控中心站。

　　本設(shè)計(jì)的圖像監(jiān)控方案是基于IP網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，前端監(jiān)控點(diǎn)攝像機(jī)的視頻信號(hào)及控制信號(hào)通過數(shù)字視頻服務(wù)編碼器編碼壓縮成MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)直接與網(wǎng)絡(luò)連接；之后通過具有網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)的擴(kuò)頻微波電臺(tái)傳輸至一級(jí)電站以太網(wǎng)絡(luò)，通過一級(jí)電站與管理樓之間的光纖網(wǎng)絡(luò)延伸至管理樓中控室，實(shí)現(xiàn)真正意義上的數(shù)字化視頻傳輸系統(tǒng)。

　　2．3．5泄洪閘監(jiān)控系統(tǒng)

　　本系統(tǒng)由閘門遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)、無線通訊及語音系統(tǒng)等3部分組成。

　　閘門遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用開放系統(tǒng)，由上位工控機(jī)、打印機(jī)、現(xiàn)地LCU單元以及閘門控制箱等構(gòu)成。通過無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與安地水庫(kù)其它計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問。

　　遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)泄洪閘實(shí)際情況，使用3套現(xiàn)地視頻采集終端，通過無線傳輸系統(tǒng)接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

　　無線通訊及語音系統(tǒng)采用摩托羅拉Canopy系統(tǒng)建立無線網(wǎng)橋，建立泄洪閘門跟水庫(kù)管理處的無線以太網(wǎng)絡(luò)連接，為視頻傳輸和閘門遠(yuǎn)程監(jiān)控信號(hào)提供傳輸通道。配備網(wǎng)絡(luò)IP設(shè)備，擴(kuò)展水庫(kù)電話語音系統(tǒng)至泄洪閘門，提供清晰的語音通訊。

　　3應(yīng)用情況分析

　　安地水庫(kù)信息化系統(tǒng)的建設(shè)，由于資金原因，歷時(shí)3年多分期完成。但由于設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)考慮了系統(tǒng)的擴(kuò)展性、兼容性等，各個(gè)子系統(tǒng)在建設(shè)過程中并沒有增加冗余的工作量，每個(gè)子系統(tǒng)增加都不影響前面的工作。系統(tǒng)建成后，主要有以下的功能：

　　1)以局域網(wǎng)形式將各個(gè)子系統(tǒng)有機(jī)地集成為一體，做到數(shù)據(jù)和資源共享。按不同類型對(duì)數(shù)據(jù)自動(dòng)分類、轉(zhuǎn)換、整編等各項(xiàng)處理。建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，各子系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)、圖表等內(nèi)容以網(wǎng)頁方式發(fā)布。

　　2)管理處各科室按照不同管理范圍、不同級(jí)別進(jìn)行且分為操作員級(jí)和管理員級(jí)，在各自權(quán)限范圍內(nèi)操作。

　　3)能以Web瀏覽器方式通過電話線進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問以及FTP、Email等信息交流。

　　4)系統(tǒng)在通信鏈路、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等環(huán)節(jié)采取嚴(yán)格的安全措施，保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不受外界侵害。Web瀏覽器只能瀏覽數(shù)據(jù)、圖形、報(bào)表、儀器布置圖等資料，所有的數(shù)據(jù)和程序都放在服務(wù)器中，由專門的管理員負(fù)責(zé)維護(hù)，用戶無法在有意或無意的情況下修改或刪除服務(wù)器中的數(shù)據(jù)和程序。

　　5)具備網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充接口，便于和地方水利網(wǎng)或Internet網(wǎng)絡(luò)連接。

　　通過信息化系統(tǒng)，將壩體滲壓自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、水文遙測(cè)、電站監(jiān)控、圖像監(jiān)視監(jiān)控中所有計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備等以網(wǎng)絡(luò)形式連接起來，建立計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，使大壩的安全管理、水庫(kù)防汛調(diào)度、電廠運(yùn)行管理等能有機(jī)結(jié)合，大大地提高了水庫(kù)現(xiàn)代化管理水平，提高了工作效率。

　　4總結(jié)

　　我國(guó)水力資源豐富．水電站眾多；特別是我國(guó)在50～70年代興修的一批水庫(kù)、大壩，隨著運(yùn)行時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在需要對(duì)其維護(hù)的同時(shí)，亟待安裝一批現(xiàn)代化的安全監(jiān)測(cè)、管理系統(tǒng)，對(duì)水庫(kù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。安地水庫(kù)信息化系統(tǒng)成功地將大壩壩體滲壓自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、水庫(kù)水文遙測(cè)、電站監(jiān)控、圖像監(jiān)視監(jiān)控、泄洪閘監(jiān)控等集成管理；自投入運(yùn)行以來，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，工作可靠，在水文分析計(jì)算，防洪抗旱、發(fā)電生產(chǎn)調(diào)度等方面發(fā)揮了重要作用，提高了水庫(kù)現(xiàn)代化管理水平，為水庫(kù)、大壩除險(xiǎn)加固建設(shè)中實(shí)施水庫(kù)信息化工程提供了成功范例。