1前言

　　浙江省目前已經(jīng)建成中小水庫3800余座，總庫容50多億m3，主要遍布山區(qū)邊緣地區(qū)，承擔了防洪、灌溉、發(fā)電以及城鎮(zhèn)供水等方面的作用。由于這些水庫大多建于上世紀五六十年代，受當時的物力、財力以及技術(shù)條件的限制，這些工程普遍存在標準偏低、施工質(zhì)量不高、設施老化破損或不完備等問題。針對這種情況，浙江省提出了“千庫保安”工程建設，陸續(xù)投入資金進行病險水庫的除險加固工程，同時也對水庫進行了自動化系統(tǒng)建設，如大壩自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)、水情自動測報系統(tǒng)、電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)、圖像安全監(jiān)測系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)組成了水庫信息化系統(tǒng)。本文通過對安地水庫信息化系統(tǒng)的建設，探索如何把這些已建、在建或?qū)⒔ǖ淖詣踊畔⑾到y(tǒng)的信息有效地利用起來，為上級水行政主管部門正確決策防洪抗旱調(diào)度及專家安全評價提供實時、準確的信息。

　　2水庫信息化系統(tǒng)介紹

　　安地水庫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，水庫庫容6250萬m3。安地水庫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。一級電站裝機4×1500kW，二級電站位于一級電站下游大約1km處，系安地水庫梯級開發(fā)電站，裝機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)絡結(jié)構(gòu)

　　網(wǎng)絡中心設在水庫管理大樓，里面放置數(shù)據(jù)庫服務器、網(wǎng)絡交換設備等。水文遙測子系統(tǒng)、壩體滲壓自動監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)實際情況放在水庫觀測中心水文站；一級電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)放在一級站中控室，二級電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)子系統(tǒng)放在二級電站中控室。泄洪閘監(jiān)控采用PLC控制，與交換機通訊，圖像由攝像機采集經(jīng)過視頻服務器，通過交換機經(jīng)網(wǎng)橋直接到服務器。

　　服務器與各子系統(tǒng)前置機之間采用10／100M網(wǎng)卡和網(wǎng)絡線連接。上級部門通過寬帶網(wǎng)絡或MODEM撥號方式與水庫局域網(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)庫服務器和各子系統(tǒng)前置機組成。水文遙測子系統(tǒng)各測站與主站之間通信為GSM移動無線通信方式，其余各子系統(tǒng)與子系統(tǒng)前置機之間通信采用有線電纜傳輸方式。網(wǎng)絡中心到一級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，而從繞庫公路算約有2km，數(shù)據(jù)量不大，采用光纜造價要近10萬元，因此采用無線網(wǎng)橋方案。二級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3800余座，總庫容50多億m3，主要遍布山區(qū)邊緣地區(qū)，承擔了防洪、灌溉、發(fā)電以及城鎮(zhèn)供水等方面的作用。由于這些水庫大多建于上世紀五六十年代，受當時的物力、財力以及技術(shù)條件的限制，這些工程普遍存在標準偏低、施工質(zhì)量不高、設施老化破損或不完備等問題。針對這種情況，浙江省提出了“千庫保安”工程建設，陸續(xù)投入資金進行病險水庫的除險加固工程，同時也對水庫進行了自動化系統(tǒng)建設，如大壩自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)、水情自動測報系統(tǒng)、電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)、圖像安全監(jiān)測系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)組成了水庫信息化系統(tǒng)。本文通過對安地水庫信息化系統(tǒng)的建設，探索如何把這些已建、在建或?qū)⒔ǖ淖詣踊畔⑾到y(tǒng)的信息有效地利用起來，為上級水行政主管部門正確決策防洪抗旱調(diào)度及專家安全評價提供實時、準確的信息。

　　2水庫信息化系統(tǒng)介紹

　　安地水庫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，水庫庫容6250萬m3。安地水庫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。一級電站裝機4×1500kW，二級電站位于一級電站下游大約1km處，系安地水庫梯級開發(fā)電站，裝機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)絡結(jié)構(gòu)

　　網(wǎng)絡中心設在水庫管理大樓，里面放置數(shù)據(jù)庫服務器、網(wǎng)絡交換設備等。水文遙測子系統(tǒng)、壩體滲壓自動監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)實際情況放在水庫觀測中心水文站；一級電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)放在一級站中控室，二級電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)子系統(tǒng)放在二級電站中控室。泄洪閘監(jiān)控采用PLC控制，與交換機通訊，圖像由攝像機采集經(jīng)過視頻服務器，通過交換機經(jīng)網(wǎng)橋直接到服務器。

　　服務器與各子系統(tǒng)前置機之間采用10／100M網(wǎng)卡和網(wǎng)絡線連接。上級部門通過寬帶網(wǎng)絡或MODEM撥號方式與水庫局域網(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)庫服務器和各子系統(tǒng)前置機組成。水文遙測子系統(tǒng)各測站與主站之間通信為GSM移動無線通信方式，其余各子系統(tǒng)與子系統(tǒng)前置機之間通信采用有線電纜傳輸方式。網(wǎng)絡中心到一級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，而從繞庫公路算約有2km，數(shù)據(jù)量不大，采用光纜造價要近10萬元，因此采用無線網(wǎng)橋方案。二級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化監(jiān)測、水文遙測、電站監(jiān)控、圖像監(jiān)視監(jiān)控、泄洪閘監(jiān)控等5個子系統(tǒng)，形成1個局域網(wǎng)，每個子系統(tǒng)都可以獨立工作，各子系統(tǒng)通過最新的計算機網(wǎng)絡與通信技術(shù)，實現(xiàn)各功能子系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享、遠程監(jiān)控、現(xiàn)代化管理。各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新后自動存入服務器數(shù)據(jù)庫。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)絡內(nèi)所有機器查詢，也可以為遠程連接的上級部門提供信息查詢。實現(xiàn)基于局域網(wǎng)的系統(tǒng)資源共享(如打印機、硬盤資源，文檔共享等)。

　　2．3子系統(tǒng)設計

　　2．3．1壩體滲壓自動化監(jiān)測系統(tǒng)

　　水庫土壩通過觀測壩內(nèi)水位情況來判斷大壩運行是否安全。因此，在土壩的內(nèi)部防滲芯墻的前后不同斷面根據(jù)觀測需要埋設水管，里面放置水位傳感器，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換卡(A/D卡)連接至計算機，經(jīng)計算機采集、分析、處理等實現(xiàn)對大壩實時監(jiān)測。數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸?shù)街行姆掌鳌?/span>

　　2．3．2水文遙測系統(tǒng)

　　水庫水文遙測系統(tǒng)，根據(jù)地形分布在流域內(nèi)不同的地區(qū)，建4個雨量遙測站，可以較客觀地分析整個流域的降雨情況。采用單片機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)有分布較廣的移動電話(移動或聯(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)，輸入到計算機進行處理、存儲、分析，再傳送到網(wǎng)絡中心。

　　2．3．3電站監(jiān)控系統(tǒng)

　　一、二級電站采用從加拿大引進的TCM新型水電站計算機控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)為分層分布式硬件結(jié)構(gòu)，由可選的各個模塊組成，采取模塊化編程，實現(xiàn)水電站的自動監(jiān)測、控制、調(diào)節(jié)和保護。系統(tǒng)由上位機與下位機測量、控制保護單元(LCU)2個層次組成，上位機與下位機LCU之間通過SIM通訊進行數(shù)據(jù)交換；上位機、下位機各單元之間均可獨立工作，每一設備的故障均不影響系統(tǒng)的持續(xù)運行。

　　為確保電站的安全運行，一、二級電站監(jiān)控系統(tǒng)獨立運行，僅限向中心服務器上傳有關共享數(shù)據(jù)，中心以及各個網(wǎng)絡終端都不能進入電站監(jiān)控系統(tǒng)。

　　2．3．4圖像監(jiān)控系統(tǒng)

　　圖像監(jiān)控系統(tǒng)，主要對大壩水位觀測點、壩面、一、二級電站運行工況、泄洪閘工況和泄洪閘啟閉機房等6個站點作為圖像采集監(jiān)控點，管理樓作為監(jiān)控中心站。

　　本設計的圖像監(jiān)控方案是基于IP網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，前端監(jiān)控點攝像機的視頻信號及控制信號通過數(shù)字視頻服務編碼器編碼壓縮成MPEG-4標準信號直接與網(wǎng)絡連接；之后通過具有網(wǎng)橋結(jié)構(gòu)的擴頻微波電臺傳輸至一級電站以太網(wǎng)絡，通過一級電站與管理樓之間的光纖網(wǎng)絡延伸至管理樓中控室，實現(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)由閘門遠程監(jiān)控系統(tǒng)、遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)、無線通訊及語音系統(tǒng)等3部分組成。

　　閘門遠程監(jiān)控系統(tǒng)采用開放系統(tǒng)，由上位工控機、打印機、現(xiàn)地LCU單元以及閘門控制箱等構(gòu)成。通過無線網(wǎng)絡系統(tǒng)與安地水庫其它計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和網(wǎng)絡遠程訪問。

　　遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)泄洪閘實際情況，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管理處的無線以太網(wǎng)絡連接，為視頻傳輸和閘門遠程監(jiān)控信號提供傳輸通道。配備網(wǎng)絡IP設備，擴展水庫電話語音系統(tǒng)至泄洪閘門，提供清晰的語音通訊。

　　3應用情況分析

　　安地水庫信息化系統(tǒng)的建設，由于資金原因，歷時3年多分期完成。但由于設計規(guī)劃時考慮了系統(tǒng)的擴展性、兼容性等，各個子系統(tǒng)在建設過程中并沒有增加冗余的工作量，每個子系統(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)形式將各個子系統(tǒng)有機地集成為一體，做到數(shù)據(jù)和資源共享。按不同類型對數(shù)據(jù)自動分類、轉(zhuǎn)換、整編等各項處理。建立數(shù)據(jù)庫系統(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、不同級別進行且分為操作員級和管理員級，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行遠程訪問以及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)庫等環(huán)節(jié)采取嚴格的安全措施，保證網(wǎng)絡系統(tǒng)不受外界侵害。Web瀏覽器只能瀏覽數(shù)據(jù)、圖形、報表、儀器布置圖等資料，所有的數(shù)據(jù)和程序都放在服務器中，由專門的管理員負責維護，用戶無法在有意或無意的情況下修改或刪除服務器中的數(shù)據(jù)和程序。

　　5)具備網(wǎng)絡擴充接口，便于和地方水利網(wǎng)或Internet網(wǎng)絡連接。

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

　　4總結(jié)

　　我國水力資源豐富．水電站眾多；特別是我國在50～70年代興修的一批水庫、大壩，隨著運行時間的不斷延長，科學技術(shù)的發(fā)展，在需要對其維護的同時，亟待安裝一批現(xiàn)代化的安全監(jiān)測、管理系統(tǒng)，對水庫進行實時監(jiān)控管理。安地水庫信息化系統(tǒng)成功地將大壩壩體滲壓自動化監(jiān)測、水庫水文遙測、電站監(jiān)控、圖像監(jiān)視監(jiān)控、泄洪閘監(jiān)控等集成管理；自投入運行以來，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，工作可靠，在水文分析計算，防洪抗旱、發(fā)電生產(chǎn)調(diào)度等方面發(fā)揮了重要作用，提高了水庫現(xiàn)代化管理水平，為水庫、大壩除險加固建設中實施水庫信息化工程提供了成功范例。