導(dǎo)語：水資源調(diào)度監(jiān)控論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1概述

加強(qiáng)黃河水資源統(tǒng)一管理、實(shí)施黃河水量統(tǒng)一調(diào)度，是實(shí)現(xiàn)黃河水資源優(yōu)化配置，確保黃河不斷流，使有限的黃河水資源最大限度地發(fā)揮社會(huì)效益、環(huán)境效益和生態(tài)效益的重要措施之一。而黃河下游94座引黃涵閘能否實(shí)現(xiàn)科學(xué)有效地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制與調(diào)度，是解決下游斷流、實(shí)現(xiàn)黃河水資源優(yōu)化配置的關(guān)鍵所在。目前，黃河水量調(diào)度監(jiān)控技術(shù)手段比較落后，不能適應(yīng)日益強(qiáng)化的黃河水資源管理和水量調(diào)度工作的需要。雖然黃河連續(xù)兩個(gè)大旱之年不斷流，但背后凝聚了多少水調(diào)工作者的辛勤汗水和艱苦努力，“綠色頌歌”的譜寫確實(shí)來之不易?！包S河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)”，正是立足于黃河水資源統(tǒng)一管理調(diào)度和優(yōu)化配置，利用現(xiàn)代信息技術(shù)和控制技術(shù)，為合理利用黃河水資源、確保黃河不斷流提供了有力的技術(shù)支撐。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

遵循黃委黃河水資源統(tǒng)一管理、水量統(tǒng)一調(diào)度、總量控制、分級(jí)管理、分級(jí)負(fù)責(zé)和系統(tǒng)科學(xué)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，立足于現(xiàn)有黃河廣域網(wǎng)系統(tǒng)和無線接入通信網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)黃河水資源調(diào)度管理的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制，確保黃河水調(diào)控制斷面下泄流量不低于控制指標(biāo)；根據(jù)黃河可供水量指標(biāo)和引黃用水單位需水量，實(shí)現(xiàn)黃河水資源訂單供水網(wǎng)絡(luò)化管理，實(shí)時(shí)調(diào)配各個(gè)控制河段之間涵閘引水流量，達(dá)到可供水量的優(yōu)化配置、合理調(diào)度；同時(shí)提高涵閘監(jiān)控管理自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)流量及預(yù)付水費(fèi)水量自動(dòng)控制、超量引水自動(dòng)報(bào)警提示與調(diào)控，以及遠(yuǎn)程控制涵閘運(yùn)行安全保護(hù)等功能。

2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、先進(jìn)性

以先進(jìn)的調(diào)度系統(tǒng)，科學(xué)的調(diào)度手段作保證，提高水量調(diào)度的科學(xué)性、合理性、時(shí)效性：

1通過黃河計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)、黃河通信系統(tǒng)和公網(wǎng)資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)涵閘運(yùn)行狀況、運(yùn)行參數(shù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與監(jiān)視；

2根據(jù)控制權(quán)優(yōu)先級(jí)原則，實(shí)現(xiàn)對(duì)涵閘運(yùn)行分級(jí)限權(quán)遠(yuǎn)程控制管理；

3改善涵閘管理?xiàng)l件，提高涵閘自動(dòng)化管理水平；

4通過電子地圖、電子表格，直觀、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)顯示涵閘運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到?jīng)Q策可視化效果；

5實(shí)現(xiàn)黃河訂單供水申請(qǐng)、審批和引水的網(wǎng)絡(luò)化管理；

6根據(jù)訂單批準(zhǔn)水量和預(yù)付水費(fèi)水量，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制引水；

7預(yù)留多種擴(kuò)展接口，可以隨時(shí)添加其他功能的傳感器；

8系統(tǒng)具有較強(qiáng)的兼容性，可直接與有關(guān)控制中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)資源共享。

2.2系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，充分考慮了涵閘本身的安全性、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通訊系統(tǒng)的特點(diǎn)、以及水位、天氣、人為等其他因素對(duì)系統(tǒng)的影響情況等，建立了自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，確保涵閘運(yùn)行和遠(yuǎn)程控制萬無一失。同時(shí)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、分析、整理、存儲(chǔ)、查詢，也充分滿足了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制的需要。

2.3系統(tǒng)開發(fā)的兼容性、共享性

系統(tǒng)設(shè)計(jì)和所采集的數(shù)據(jù)資源具有良好的開放性和兼容性，能夠較好被其他相關(guān)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)查詢和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)水量調(diào)度資源的共享、共用，從而提高資源的利用效率。系統(tǒng)開發(fā)研制具有前瞻性，充分考慮系統(tǒng)的擴(kuò)展和升級(jí)，始終保持系統(tǒng)的科學(xué)先進(jìn)特點(diǎn)。

3系統(tǒng)研制的主要內(nèi)容

建設(shè)黃河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含市河務(wù)局指揮中心、各縣河務(wù)局監(jiān)控中心、涵閘監(jiān)控站。市、縣河務(wù)局中心主要包括監(jiān)控計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、管理軟件和大屏幕投影設(shè)備，涵閘控制站包括監(jiān)控設(shè)備、安全保護(hù)裝置、計(jì)算機(jī)、運(yùn)行軟件和遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)。市河務(wù)局指揮中心通過黃河廣域網(wǎng)與縣局監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)，縣局監(jiān)控中心通過無線接入通信系統(tǒng)與前端控制站連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)涵閘運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)黃河水資源訂單供水的網(wǎng)絡(luò)化管理。

4系統(tǒng)工作原理

前端閘位控制器、信息顯示屏、水位傳感器、電壓、電流傳感器分別有1片單片機(jī)與涵閘監(jiān)控站的計(jì)算機(jī)通過4芯電纜實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程多機(jī)串行通信。閘位控制器通過霍爾器件實(shí)時(shí)記錄閘位變化，通過繼電器等功率器件控制啟閉電機(jī)，通過單片機(jī)與計(jì)算機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制。水位控制器實(shí)時(shí)采集閘前水位，并發(fā)送給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)根據(jù)閘位、水位高度查找流量曲線，得到流量，并把閘門啟閉高度、閘前水位和流量數(shù)據(jù)發(fā)送到閘房?jī)?nèi)的信息顯示屏和遠(yuǎn)端控制計(jì)算機(jī)?？h河務(wù)局的計(jì)算機(jī)通過調(diào)制解調(diào)器與涵閘值班室的計(jì)算機(jī)通信，市局計(jì)算機(jī)通過黃河計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)與縣局計(jì)算機(jī)通信，從而達(dá)到獲取涵閘運(yùn)行狀態(tài)信息數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制涵閘的目的。當(dāng)閘前水位抬高，引水流量超過批準(zhǔn)引水流量時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警提示并自動(dòng)調(diào)控。當(dāng)水閘升降到設(shè)定的極限高度，接觸到限位開關(guān)，自動(dòng)切斷涵閘電源，閘門停止升降。當(dāng)涵閘降落過程中遇到障礙物，克服一定向上頂壓絲杠力后，承重彈簧被壓縮，接觸到行程開關(guān)，自動(dòng)切斷涵閘電源，閘門停止降落。閘位控制器、水位傳感器均安裝備用電源和存儲(chǔ)器，在通信中斷或沒有市電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到備用電源，單片機(jī)仍然正常工作并自動(dòng)記錄閘位、水位，存到存儲(chǔ)器里面，待市電和通信正常后再把這些數(shù)據(jù)自動(dòng)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)。

5系統(tǒng)綜合功能

實(shí)現(xiàn)黃河水資源的中央控制、限權(quán)管理、分級(jí)負(fù)責(zé)、科學(xué)調(diào)度、優(yōu)化配置、實(shí)時(shí)監(jiān)督、遠(yuǎn)程控制之目的，為黃河水資源統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障：

(1)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過黃河計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)和無線接入通信網(wǎng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，各級(jí)水調(diào)部門實(shí)現(xiàn)對(duì)其所屬供水管理單位執(zhí)行水調(diào)命令情況、涵閘運(yùn)行狀況、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

(2)遠(yuǎn)程監(jiān)視。通過閘前、閘室、前端監(jiān)控站視頻采集系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)視涵閘運(yùn)行過程。

(3)遠(yuǎn)程控制。根據(jù)中央集權(quán)和控制權(quán)優(yōu)先級(jí)原則，實(shí)施分級(jí)限權(quán)管理，實(shí)現(xiàn)調(diào)度監(jiān)控指揮中心的集中控制和上級(jí)對(duì)下級(jí)水量調(diào)度實(shí)施有效的遠(yuǎn)程控制與調(diào)節(jié)。當(dāng)有權(quán)限的計(jì)算機(jī)控制中心實(shí)現(xiàn)對(duì)指定涵閘的控制時(shí)，該控制中心以下各級(jí)子控中心和前端控制站均無權(quán)啟閉所指定的涵閘；

(4)電子地圖、電子表格綜合控制。

(5)黃河水資源訂單供水網(wǎng)絡(luò)化管理。縣、市局網(wǎng)上申請(qǐng)訂單用水指標(biāo)，上級(jí)網(wǎng)上審核、網(wǎng)上下達(dá)批準(zhǔn)的流量和水量，各級(jí)根據(jù)分配流量、水量，實(shí)時(shí)監(jiān)控下級(jí)批準(zhǔn)流量、水量引用情況，若引水超過批準(zhǔn)指標(biāo)，系統(tǒng)報(bào)警提示，并自動(dòng)予以調(diào)整。

(6)預(yù)付水費(fèi)水量自動(dòng)控制放水。輸入用水戶預(yù)付水費(fèi)數(shù)額和用水戶需水時(shí)段，計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算供水量和平均流量，并在上級(jí)分配的用水指標(biāo)范圍內(nèi)自動(dòng)控制放水，任務(wù)完成后，計(jì)算機(jī)自動(dòng)關(guān)閉涵閘，并計(jì)算出實(shí)時(shí)水費(fèi)數(shù)額，通知用水單位；

(7)流量自動(dòng)調(diào)整和控制。前端計(jì)算機(jī)依照市局分配流量，根據(jù)閘前水位變化情況，在實(shí)際引水流量超過分配流量5%時(shí)，自動(dòng)調(diào)整閘門啟閉高度，以控制流量不超標(biāo)；

(8)安全運(yùn)行保護(hù)裝置。實(shí)現(xiàn)限位保護(hù)、斷電數(shù)據(jù)保護(hù)、閘門運(yùn)行(啟、閉)異常保護(hù)等功能，確保涵閘遠(yuǎn)程控制安全、有效。

(9)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。當(dāng)引水量達(dá)到審批水量、引水流量超過批準(zhǔn)流量、閘前水位超警戒水位、涵閘在遠(yuǎn)程控制中遇到故障，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，并采取相應(yīng)的安全保護(hù)控制措施。

(10)水調(diào)命令網(wǎng)上公告欄。實(shí)現(xiàn)水調(diào)命令的網(wǎng)上，提高其實(shí)效性。

(11)自動(dòng)生成、存儲(chǔ)、打印各級(jí)、各類水資源報(bào)表，建立統(tǒng)一、完善、兼容性好的綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)，便于各級(jí)查詢和調(diào)用。

6系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

(1)工作電壓:AC220V；

(2)前端計(jì)算機(jī)采集存儲(chǔ)數(shù)據(jù)平均間隔時(shí)間≤10分鐘。

(3)閘位傳感器分辨率0.3mm，測(cè)量誤差≤1mm；

(4)水位傳感器測(cè)量誤差≤5mm；

(5)流量測(cè)量誤差≤5%；

(6)閘室顯示屏顯示數(shù)據(jù)無誤差實(shí)時(shí)顯示，閘位、閘前水位精確到厘米，流量保留兩位小數(shù)。

(7)室外顯示屏滾動(dòng)顯示閘位、水位、流量，10分鐘變換一次實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

(8)閘門運(yùn)行異常保護(hù)裝置在閘門正常啟閉時(shí)不能出現(xiàn)動(dòng)作，當(dāng)閘門運(yùn)行出現(xiàn)異常時(shí)，異常行程≤3mm時(shí)切斷電源。

(9)斷電記憶裝置應(yīng)在斷電的同時(shí)啟動(dòng)，后備電源能保證停電167h以上用電。

(10)值班室—前端控制器通信速率1200bps，縣局—涵閘值班室通信速率9600bps；

(11)縣局至前端網(wǎng)絡(luò)連接中斷，30秒鐘內(nèi)自動(dòng)重?fù)苓B接。

(12)系統(tǒng)平均無故障工作時(shí)間(MTBF):2000小時(shí)；涵閘前端平均無故障工作時(shí)間(MTBF):10000小時(shí)；

(13)最小維修時(shí)間（MTTR）：1小時(shí)；

(14)工作環(huán)境溫度：-10~50℃；

(15)儲(chǔ)藏溫度：-30~70℃。

7系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)施情況

為保證本系統(tǒng)的科學(xué)合理、先進(jìn)實(shí)用和安全可靠，我們先后多次組織人員對(duì)一些研制安裝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的單位進(jìn)行了考查和學(xué)習(xí)，并查閱了大量國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、先進(jìn)的電子技術(shù)和傳感器技術(shù)，在原陽縣河務(wù)局柳園閘進(jìn)行了“涵閘自動(dòng)化遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)”的研制開發(fā)。

經(jīng)過幾年來的不斷實(shí)踐和反復(fù)試驗(yàn)，并經(jīng)過不斷的完善和提高，2002年3月，體現(xiàn)“數(shù)字水調(diào)”思想的“黃河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)”的開發(fā)、研制、設(shè)計(jì)和試運(yùn)行工作全部完成，系統(tǒng)的整體性能和綜合控制功能，以及系統(tǒng)的科學(xué)性、先進(jìn)性、安全性和可靠性已完全能夠滿足黃河水資源統(tǒng)一管理調(diào)度的數(shù)字化管理需要。

2002年4月29日，河南省科學(xué)技術(shù)廳組織的鑒定委員會(huì)專家對(duì)該系統(tǒng)整體運(yùn)行情況和各項(xiàng)功能進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，并在鄭州召開了成果鑒定會(huì)，經(jīng)過認(rèn)真的分析、研究和討論，鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為，“該項(xiàng)成果達(dá)到了同類研究國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著，推廣應(yīng)用前景廣闊”。

系統(tǒng)鑒定后，我局已在原陽縣黃河河務(wù)局韓董莊、柳園、祥符朱引黃閘推廣，并投入了水資源調(diào)度管理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了省、市、縣河務(wù)局對(duì)原陽三座涵閘的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，在今年的黃河水量調(diào)度工作中發(fā)揮了積極作用，取得了十分顯著效果，達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的。

6月13日，李國(guó)英主任等黃委領(lǐng)導(dǎo)在專程考察該系統(tǒng)后指出，新鄉(xiāng)市局開發(fā)的黃河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)是適應(yīng)我們現(xiàn)在整個(gè)黃河下游目前微波通信條件下涵閘遠(yuǎn)程監(jiān)控的一套系統(tǒng)，該系統(tǒng)是具有廣泛推廣意義的系統(tǒng)，適合黃河下游推廣應(yīng)用。

8社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益分析

系統(tǒng)推廣應(yīng)用后，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和水調(diào)工作者坐在辦公室，足不出門，通過電子綜合顯示屏和動(dòng)態(tài)電子表格，實(shí)時(shí)了解轄區(qū)內(nèi)水資源調(diào)度管理整體運(yùn)行情況，且根據(jù)控制權(quán)優(yōu)先級(jí)原則，實(shí)施遠(yuǎn)程調(diào)度與控制，較之目前督察組沿河督察，工作效率提高幾十、上百倍，而且調(diào)控質(zhì)量大大提高，較好保證了有限黃河水資源優(yōu)化配置和本地區(qū)黃河控制斷面下泄流量不低于控制標(biāo)準(zhǔn)，為確保黃河不斷流提供了可靠技術(shù)保證。系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中充分考慮了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，確保了遠(yuǎn)程控制安全有效，避免了供水工作中多引少報(bào)、少引多報(bào)、引水不報(bào)和有令不行、有禁不止、擅自開閘現(xiàn)象的發(fā)生，從而增強(qiáng)了各級(jí)水調(diào)部門的責(zé)任心，維護(hù)了水調(diào)工作的權(quán)威性和嚴(yán)肅性。由于系統(tǒng)的建設(shè)立足于現(xiàn)有的黃河計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)和黃河無線接入通信系統(tǒng)，大大降低了系統(tǒng)建設(shè)成本，性能價(jià)格比遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他同類系統(tǒng)，為系統(tǒng)的推廣應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

結(jié)束語

隨著“數(shù)字黃河”治黃新理念的提出和實(shí)施，為黃河水資源統(tǒng)一管理和水量統(tǒng)一調(diào)度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化管理提供了廣闊的發(fā)展空間和大好機(jī)遇。黃河水資源短缺、供需矛盾突出的現(xiàn)狀和汪部長(zhǎng)提出的確保黃河不斷流的艱巨任務(wù)，使黃河“數(shù)字水調(diào)”系統(tǒng)的推廣應(yīng)用更加迫在眉睫，新鄉(xiāng)市河務(wù)局將全面建設(shè)和完善新鄉(xiāng)黃河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)，并加大推廣力度，為更好地實(shí)現(xiàn)黃委提出的“數(shù)字黃河”建設(shè)目標(biāo)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。