乌金塘水库除险加固综合自动化管理系统设计浅析

摘要：随着社会经济的不断发展，水库在防洪及经济建设中的地位和作用越来越突出，根据新时期的治水理念，实现人、水和谐，建设水库综合自动化管理系统，提高水库自动化管理水平，是新时期治水的发展方向。本文对乌金塘水库综合自动化管理系统做了简要介绍，以供参考。

关键词：水库除险加固自动化

Abstract: With the development of society and economy, the status and role of reservoirs in flood control and economic development in the increasingly prominent, according to the new era of water management concept, the realization of people, water harmony, building reservoirs integrated automation management system to improve reservoir management automation level, is the development direction of the new era flood control. In this paper, Ugyen pond reservoir integrated automation management system gives a brief introduction for reference.

Keywords: reservoir reinforcement automation

中图分类号：C931.9文献标识码：A

1、水库原系统概述

乌金塘水库原自动化管理系统非常落后，只有雨量自动采集外，其它都为人工操作，在多年的运用中主要体现在预报精度不够，预报频率低；水库溢洪道现有闸门5孔，输水洞进出口闸门2孔，启闭方式为现场电动和手动控制；大坝安全监测为人工监测，且监测点设施、设备损坏严重，已经不能满足水库现代化管理需求；建立一套能够满足水库管理的自动测报系统势在必行。

2、工程任务和规模

乌金塘水库综合自动化管理系统以建立防洪调度中心为主，系统下设闸门监控子系统、水文自动测报子系统、视频监控子系统和大坝安全监测子系统，建成二级工水情局域网络，建设工程管理信息中心及各专业系统中心，建设乌金塘水库管理局计算机局域网，具有Internet接口，工水情局域网与管理局计算机局域网络互联，各具独立性。设置一台网络交换机，一台数据库服务器和一台网络管理服务器，构成客户机/服务器工作模式，各子系统建立实时数据库和历史数据库，数据共享。水库管理人员能实时查询前方各子系统运行状况，防洪调度中心设有大屏幕，在大屏幕上通过视频监控子系统观看现场情景，以便市防作出调度决策。

3、闸门监控子系统

3.1、溢洪道、输水洞闸门控制采用手动和自动两种控制方式，在现地每孔闸门设置一台控制屏，手、自动控制设备安装在控制屏内，在控制屏面板上设置现地、远程转换开关，远程控制设置在调度中心。

3.2、系统功能

3.1.1、 在调度中心完成闸门启闭控制，包括现地控制和远程控制，通过高度指示器完成闸门开度自动化测量，具有闸门启、闭限位保护功能，对各闸门升、降、停以及预置位控制，打印各种测量数据，显示数据报表，事件记录等。

3.1.2、 集中控制系统应用软件主要由以下模块组成：

SCADA软件、图形软件LAN管理软件、数据库管理软件、HMI软件、电子报表软件、作图编辑、保护信息处理软件、通信软件，界面友好易操作。

4、视频监控子系统

为了实现系统管理人员能够实时、直观的了解和掌握现场情况，便于安全管理，并能通过录像记录现场情况及以后查询，在工程建筑的关键部位安装了摄像头。

4.1、系统设计

本系统监控中心设在水库调度中心，前端设备以监控水库建筑物和库区全貌为布设原则，系统通过前端摄像设备捕获现场画面，通过视频信号线将各视频模拟信号送入矩阵，经过硬盘录像机，对前方摄像单元进行控制，控制三可变镜头的变焦、聚焦和光圈，控制电动云台的上、下、左、右运动。视频信号和控制信号采用光缆进行传输，并把信号组网。管理人员可通过大屏幕清晰掌握现场设备的运行状况，并可与调度中心进行会商。

4.2、系统功能

4.2.1多画面监视

1/4/6等画面分割模式，支持不规则画面分割，可以通过简单操作实现放大、还原、全屏、图像交换操作，可以通过拖放摄像机图标实现对不同摄像机图象的监视，简单易用，并且可以拍照、设置图像循环播放等。

4.2.2、录象和回放

自动录象是指在软件中设置服务器的录象时间段，当客户端软件所运行的电脑系统时间进入设定的时间段后，自动把这一时间段的图象记录下来。

4.2.3、动态IP功能

当用户使用ADSL等动态IP接入INTERNET时，只要输入指定域名即可管理浏览前端视频服务器

4.2.4、断电后自动连接功能

当软件处在播放或者录像状态时，如果此时视频服务器停止供电，那么软件将停止播放图象同时也停止录像，但是如果视频服务器正常供电后，软件将自动连接服务器，同时恢复原来的播放及录像，无须人工干预。

4.2.5、远程配置

远程登录到服务器上，配置服务器的各项参数，如修改用户名，密码，IP地址，调节码流等。对服务器，远程升级，远程重启等。

4.2.6、防病毒侵入

系统前端设备采用嵌入式技术，操作系统固化在芯片之中，不易受目前网络中爆发病毒的侵害。

5、水文自动测报系统

5.1、雨量站布设

为了便于乌金塘水库能够及时收集有关水情、雨情信息，准确地掌握水库上游的水情变化，尽早作出水库调度预案，提高水库管理调度水平，建立了水库自己的水情自动测报系统。按照现有的现状站网状况，经分析确定，在延用原有5个站点的基础上新增加3个遥测雨量站，

5.2、 洪水预报方案

5.2.1、降雨径流预报模型

降雨径流预报模型选用在我省浑河流域应用较好的以超渗产流为主要机制的大伙房产流模型，汇流计算采用单位线法，用实测降雨资料推算出各年的洪水过程。本次根据实测10场洪水的降雨径流洪水预见期的分析，雨峰出现时间和洪峰出现的时间差最小为3小时，最大为10.8小时，发生较多的时间为4小时左右，经过上述分析，本次降雨径流预报的预见期初步采用4小时。

5.2.2、系统功能

本系统数据采集方式采用遥测式，遥测站网应具有如下功能：

5.2.2.1、遥测站自动实时采集、存储和发送水文数据传给中心站。

5.2.2.2、中心站主机对原始资料有采集功能，并能对这些资料进行处理、检索和纠错。根据系统采集的实时数据，作出洪水预报，并显示打印和绘制各类水文图表。

5.2.2.3、预报软件能根据所收集的水文资料进行洪水预报并作为调度决策的依据，预报精度满足规范要求，

5.3、通信组网

本系统测站位于辽宁西部山区，原超短波系统数据传输效果不好， GPRS无线数据网实时性强，可靠性高，无需建设中继站，运行成本低，因此本次组网选择GPRS无线数据网，系统工作体制选择自报式。

6、大坝安全监测子系统

6.1、系统设计

本次除险加固工程对原有大坝安全监测改造为自动化无线传输系统。大坝安全监测：共设32个水平位移监测点，32个垂直位移观测点，31个坝基渗流观测点，24个浸润线监测点，8个饶渗流监测点，渗压计为通气型，选用震弦式数据采集仪。系统的建成明显提高了水库工情信息的自动采集、传输、处理，工程指标可以数字化、图表化。及时准确地反映了工程运行情况。

6.2、工程监测资料和分析

渗流观测设备采用新建立的大坝渗流安全监测系统进行监测。

除险加固施工期间渗流观测采用自动监测和人工观测两种方式同时进行，自动监测按照每日采集一次；人工观测为每月10日观测一次。平时人工观测数据与自动监测所采集的数据进行对比，核对显示自动监测数值与人工测量数值基本吻合（整体趋势相同）。由此说明自动监测数据能够真实的反映大坝测管水位的真实情况。通过渗流观测管过程线可以看出，绕坝观测管水位受库水位影响不大，渗流稳定；通过对大坝水平及垂直位移观测，大坝无异常，变化较小，运行安全正常。

7、结语

乌金塘水库综合自动化管理系统建成后，通过两年来的运行，对水库工程管理及防洪调度上新台阶提供了有力保障，同时，对水库增加经济效益，确保水库安全运行及人民生命财产安全作用明显，未来的乌金塘水库将为地区经济发展提供有力的水资源保证，为地区经济发展做出更大贡献。

参考文献：

索丽生《水利技术标准汇编》中国水利水电出版社【2002】

高波《水利工程建设标准条文》水利部国际合作与科技司【2004】

杨军 乌金塘水库除险加固水库工程建设初步设计 辽宁省水利勘测设计院【2009】