水利工程自动化技术应用

1前言

水利行业较石油、化工、冶金、轻工业等行业应用自动化技术较晚，但随着计算机技术、电子技术、通讯技术和系统工程等专业的高速发展，自动化技术已经广泛应用于水文测报、洪水调度、大坝监测、水质监测、设备控制等水利建设的各个方面，大幅提升了水利现代化管理水平，为水利工程建设质量和投资效益提高发挥了巨大的作用。近些年，自动化技术以水利相关信息的自动采集和水力设施的自动控制为着力点，在陕西水利行业的应用趋势明显上升，各新建、改造水利工程在运行管理过程中生产效益显著提高，劳动成本和强度明显下降，但仍然存在一些问题。笔者根据自身从事自动化测控技术咨询、设计、实施的经验，针对水利工程自动化测控系统中存在的问题进行分析，并就自动化测控系统的建设和管理提出了合理建议。

2水利工程自动化发展现状

2.1系统建设情况

由于自动化技术在石油化工行业应用早、范围广，因此水利行业实施自动化测控系统也大都以石油化工行业标准为依据，适用性欠佳。近些年，随着自动化测控系统在水利工程中的普遍应用，水利部颁布了诸如《水资源监控设备基本技术条件》（SL426—2008）、《水利水电工程自动化设计规范》（SL612—2013）、《水利视频监控系统技术规范》（SL515—2013）等一系列标准规范，为陕西省在水利工程中配套建设自动化测控系统提供了坚实的理论依据。目前，陕西省新建、改造水利工程大都配备了自动化测控系统，各工程普遍都包括数据监测系统、设备控制系统、视频监控系统、通信网络系统和计算机监控调度系统。

2.1.1系统主要配置

除前文提到的必不可少的五大系统外，一般还会根据工程实际情况增加继电保护系统、火灾报警系统、卫星校时系统等，下面主要对五大系统进行介绍。计算机监控调度系统：位于值班室或中控室，包含工业监控计算机、操作台等硬件设备和监测与控制系统及数据库等软件。通信网络系统：主要是采用以太网、GPRS/3G运营商网络、数传电台、卫星通道等途径将计算机调度系统各个子系统或其他系统进行互联，以达到采集数据、控制设备、共享数据等目的。数据监测系统：主要指的是用于数据采集的前端仪表，如：流量计、液位计、温度计、闸位计等，这些设备的集成化程度往往根据具体的工程需求进行选择，一般仪表监测的数据都会进入PLC、RTU等设备。设备控制系统：现地控制单元与PLC、RTU共同组成该部分，向上提供设备运行状态信号，向下向设备下达运行命令。视频监控系统：该系统普遍由硬盘录像机和前端视频监控摄像机构成，既可独立运行，也可嵌入到整个系统中。

2.1.2系统应用软件

自动化测控系统的核心在于计算机调度系统中的应用软件，该软件一般采用已经产品化的组态软件进行二次开发，实现与下位机进行通讯、展现工艺流程、采集监测数据并存储、远程控制设备、异常情况报警、历史数据查询等功能。

2.2系统运行管理情况

目前，就笔者接触到的大部分水利工程而言，在自动化测控系统建成后，普遍都能有效改善运行管理环境，减少运行管理人员，为实现水利工程的“无人值班（少人值守）”创造了条件，发挥了积极的作用。

（1）通过自控系统的建设，水利工程运行管理单位也都建立了自控系统管理制度及操作流程，为现场操作提供了指导。

（2）针对自控系统的运维，各运维单位都设立了自控系统运行管理队伍，但基本都是日常值班队伍，且大都只知操作，不知维护。

（3）由于自控系统建设水平参差不齐，部分工程存在实际运行与预期相差较远，存在着重建设轻应用的现象，最终导致自控系统有可能不能完全发挥作用。

（4）由于水利行业的特殊性，部分工程只有在丰水期才会正常运转，自控系统的使用也就变得不是那么频繁，造成了自控系统长期搁置，缺乏养护，导致部分元器件失灵的情况发生。

3存在的主要问题

纵观自控系统在水利工程中的应用情况，主要存在以下方面的问题：

（1）水利自动化投资受限

很多水利工程在规划、设计之初都有自控系统的考虑，但后期往往由于整体工程投资受限，不得不将自控系统的投资进行压缩，从而使得部分功能或设备缺失，导致整个自控系统自动化程度降低，这种现象在中小工程或地方投资的项目中十分常见。

（2）招投标环节存在不足

水利自动化工程的设备和技术相对更新较快，设计单位只提工程量清单，且该部分工程往往包含在主体工程的某个标段中。自控系统的详细设计大都在开工后由分包施工单位承担，这就造成了自控系统的设计与实施缺乏审查、监管，存在随意性较大，不能完全保证工程质量的问题。

（3）施工过程缺乏有效监督

水利工程自动化在施工过程中，要么由分包标段监理单位进行监理，要么没有监理，而无论那种情况，都存在着没有自控专业的监理人员，缺乏对整个施工过程的有效监督。

（4）质量验收评定标准难把握

在工程验收时，由于缺乏自控系统的具体验收标准而难以具体操作，质量评定单位和业主往往只能从仪表、设备的数量、外观、安装等方面进行验收，很难深入到具体功能和突况预警等方面，这给施工单位偷工减料留有了空间。

（5）自控系统缺乏有效维护

工程验收、整体移交后，运营单位没有专业的技术团队来维护自控系统，当初的施工单位也很难及时到位，因此，自控系统长期处于缺乏维护状态，导致部分设备性能或指标下降，从而有可能会致使整个自控系统瘫痪。

4建议及对策

为了保证水利投资充分发挥效益，水利自动化系统除了要建设好之外，更要管理好，解决这些问题还需要很长的一个过程，笔者根据以上问题提出了一些建议：

（1）在工程招投标环节加强资质管理

在包含有自动化系统的水利工程中，严格划分标段，可以将自动化测控系统单独成标，强化资质要求，例如可以同时要求具有系统集成资质和水利行业资质，因为这两类资质内容都包含有自控系统的相关部分。

（2）工程建设中严格执行第三方检测机制

水利工程自动化工程监测相比较传统检测机构和技术而言，起步较晚，且自动化工程质量检测及管理目前还处于缺失状态，研究出台相关检测及验收的技术规范势在必行，重要的工程还要实行第三方检测。

（3）加强岗位相关培训

在基层单位管理人员中开展自动化专项技术培训，通过操作培训及考核保证基层员工都能胜任岗位，激发工作人员学习热情，加强其掌握技能的能力，保证自动化系统的使用及后期维护。

（4）依托水利行业信用市场建设，逐渐规范市场

目前，陕西省已经建立水利行业市场主体信用体系，下一步将会逐步建立企业信用评价机制。在这期间，完全可以将自动化施工企业纳入其中，对其系统运行状况和售后服务工作进行监督，迫使其不断提高信誉度，为水利自动化事业的发展奠定基础。

作者：陈小龙 单位：西安迪飞科技有限责任公司 陕西水环境工程勘测设计研究院