水利工程監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)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(duì)于區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義。水利工程監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)機(jī)械電氣設(shè)備、水工建筑物和水情水質(zhì)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)對(duì)監(jiān)控內(nèi)容的分析為水利工程管理決策提供支撐。無(wú)線通信技術(shù)可以克服安裝困難和維修不便的缺點(diǎn)，在提高監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控能力的同時(shí)降低投入的成本，這對(duì)于水利工程的穩(wěn)定運(yùn)作及其長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)說(shuō)具有積極的作用。本文主要針對(duì)當(dāng)前水利監(jiān)控系統(tǒng)中存在的不足之處進(jìn)行分析，介紹了無(wú)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(wú)線通信技術(shù)

1引言

根據(jù)目前我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，雖然我國(guó)領(lǐng)土規(guī)模廣闊，經(jīng)濟(jì)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(shí)有發(fā)生等問(wèn)題，我國(guó)也早已重視這些問(wèn)題，并在各地投入大量資金興建水利工程，這些水利工程對(duì)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(yùn)行關(guān)系到區(qū)域用水的安全，水利工程一旦無(wú)法正常運(yùn)行，就會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生影響。在水利工程建設(shè)與運(yùn)行過(guò)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(lái)越多的高科技設(shè)備投入使用，對(duì)水利工程監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高的要求。近年來(lái)隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)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(lái)越多的高科技設(shè)備運(yùn)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(guò)程中，會(huì)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(jī)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(zhǎng)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(dòng)、拒動(dòng)等故障[1]，元器件在將電氣量轉(zhuǎn)化為模擬量的過(guò)程中也時(shí)有故障發(fā)生，導(dǎo)致監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)出現(xiàn)異常，給管理人員的工作帶來(lái)了不便。

2.2系統(tǒng)安裝及維護(hù)不方便

由于部分水利工程監(jiān)控點(diǎn)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(huì)在安裝布線上存在一定的困難，如果各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)距離相隔較遠(yuǎn)的話，建設(shè)成本也會(huì)增加，給維護(hù)檢修人員帶來(lái)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(dòng)化控制技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)械電氣專業(yè)知識(shí)、水工建筑知識(shí)等，對(duì)負(fù)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(wèn)題，對(duì)于水利工程監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)與穩(wěn)定運(yùn)行是一項(xiàng)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(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和實(shí)時(shí)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(méi)有對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的分析，無(wú)法做到對(duì)數(shù)據(jù)價(jià)值的最大化利用。對(duì)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(shí)際情況相矛盾。

3無(wú)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(lái)，無(wú)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(jìn)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(duì)于傳統(tǒng)的有線通信技術(shù)，無(wú)線通信技術(shù)具有安裝簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、可擴(kuò)展性好、建設(shè)成本低等優(yōu)點(diǎn)，在河流、湖泊、農(nóng)田等地方，無(wú)線通信可以克服有線通信布線困難的缺點(diǎn)。當(dāng)然，無(wú)線通信技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中也存在一些短板，無(wú)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(wú)線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，相信這些短板會(huì)被逐漸克服。

3.1在水利工程機(jī)械電氣設(shè)備監(jiān)控中的應(yīng)用

在機(jī)械電氣設(shè)備中安裝數(shù)據(jù)測(cè)量采集裝置，對(duì)設(shè)備的電壓值、電流值、溫度、振動(dòng)值等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，無(wú)線高配攝像機(jī)可以對(duì)水利工程內(nèi)所有機(jī)械電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)控，將這些數(shù)據(jù)和監(jiān)控視頻通過(guò)無(wú)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(dòng)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(shí)掌握整個(gè)水利工程中機(jī)械電氣設(shè)備的狀態(tài)，這樣當(dāng)一個(gè)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，管理人員在故障現(xiàn)場(chǎng)可以結(jié)合多個(gè)關(guān)聯(lián)設(shè)備的信息進(jìn)行綜合分析，從而迅速而準(zhǔn)確地找出故障原因，及時(shí)排除故障，讓設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)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(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。這種方式有著信道分成寬和傳輸效率較高等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還能夠有效抵抗外部環(huán)境帶來(lái)的干擾，但這種組網(wǎng)方法在地理環(huán)境較為復(fù)雜的時(shí)候施工存在一定的困難，而且成本相對(duì)較高，監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題之后，檢修人員排查故障也比較麻煩。對(duì)于水工建筑物的監(jiān)控來(lái)說(shuō)，可以采取有線與無(wú)線相結(jié)合的組網(wǎng)方式，在各個(gè)水工建筑的監(jiān)控終端設(shè)計(jì)無(wú)線局域網(wǎng)，結(jié)合每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)合理的組網(wǎng)模式，能夠提高水工建筑監(jiān)控的效果，進(jìn)一步提高監(jiān)控系統(tǒng)的整體運(yùn)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(shí)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(gè)監(jiān)控點(diǎn)之間間隔的距離較長(zhǎng)，采取有線監(jiān)控的方式存在布線困難的問(wèn)題，而且維護(hù)檢修也不方便，可以采取無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控，在監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置電子水位計(jì)、超聲波流量計(jì)、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(guò)無(wú)線通信技術(shù)傳送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)和設(shè)備接入，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控權(quán)限配置，以此來(lái)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(shí)際管理過(guò)程中，會(huì)遇到監(jiān)控覆蓋不全的現(xiàn)象，用多個(gè)監(jiān)控也不能做到完全覆蓋并且多個(gè)監(jiān)控圖像不能進(jìn)行無(wú)縫拼接。有些水利樞紐附近經(jīng)常會(huì)有來(lái)往船只航行，時(shí)有發(fā)生夜晚船只碰撞，刮擦水利設(shè)施的情況，因?yàn)槿鄙儆行У念A(yù)警措施和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)清晰視頻，給水利樞紐的規(guī)范化管理帶來(lái)很大困難。在無(wú)線智能攝像頭中設(shè)置多目標(biāo)自動(dòng)跟蹤程序，并在程序中添加畫面分析算法，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤，當(dāng)目標(biāo)入侵水利工程管轄區(qū)域的邊界時(shí)，可以輸出報(bào)警信號(hào)并進(jìn)行聯(lián)動(dòng)云臺(tái)跟蹤，報(bào)警信息和監(jiān)控畫面還可以及時(shí)通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)發(fā)送至中控室和值班人員的手機(jī)或者授權(quán)的巡檢設(shè)備上，能夠讓值班人員在第一時(shí)間獲取詳情，從而及時(shí)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(lái)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(rèn)是系統(tǒng)故障還是閘門出現(xiàn)了問(wèn)題。利用無(wú)線高配攝像機(jī)進(jìn)行前端閘門開度采集和智能分析，對(duì)放置在閘門周邊的刻度尺進(jìn)行實(shí)時(shí)讀數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)讀數(shù)超過(guò)閘門開合預(yù)警值，則自動(dòng)發(fā)出信號(hào)，信號(hào)通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)發(fā)送至中控室和授權(quán)的移動(dòng)端設(shè)備上，管理人員可以及時(shí)獲取相關(guān)信息，無(wú)線攝像機(jī)可以上傳長(zhǎng)期監(jiān)控的數(shù)據(jù)并保存。攝像機(jī)還可傳輸圖像和視頻，直觀查看現(xiàn)場(chǎng)其他的水利設(shè)備情況，做到一機(jī)多用。

4結(jié)語(yǔ)

無(wú)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(bǔ)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(wú)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(shí)際情況，合理地將無(wú)線通信技術(shù)運(yùn)用到監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，從而達(dá)到精細(xì)化、智能化的管理目的。

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作者：劉圣亞 瞿聰 單位：江蘇省太湖地區(qū)水利工程管理處