談自動監控系統在灌溉工程上的應用

摘要：灌溉工程是重要的水利設施，是國民經濟和社會發展的重要基礎產業。灌區管理手段的先進程度，不僅反映我國科學技術的發展水平，也是確保灌區工程安全運行、實現水資源優化配置、提高用水效率、保障灌區持續發展的實際需要。本文主要闡述了水利自動監控系統的組成、功能、應用。

關鍵詞：自動監控系統 灌溉工程 應用

灌溉工程是重要的水利設施，是國民經濟和社會發展的重要基礎產業。從我國的實際情況來看，全國擁有5300萬hm2(計7.95億畝)灌溉面積，占農田總面積的41％，生產了占總產量75％的糧食和95％以上的其它作物。因此，灌溉工程在現代農業和農村經濟發展中的重要地位和作用是顯而易見的。然而，由于灌區所具有的工程分散性、水資源的有限性、水位雨情的變化性、農作物需水的時效性、灌溉供水的動態性、提高水資源利用效益的系統性、灌區性質特殊性等方面的特點，其水管理工作的任務是艱巨的。因此，灌區管理手段的先進程度，不僅反映我國科學技術的發展水平，也是確保灌區工程安全運行、實現水資源優化配置、提高用水效率、保障灌區持續發展的實際需要。

一、系統組成

實時監測系統采用了計算機、信息傳感器、傳輸網絡、編解碼器以及監控軟件系統等多種現代技術。系統為多級網絡分布式結構，它主要由水位傳感器、雨量傳感器、開度傳感器及相應的采集單元和閘門自動控制單元、監控系統軟件等組成。

實時監測系統從結構上可分為4個層次。各監測點采集水位、雨情、閘門開度等數據，通過預處理轉換為數字信號，再通過GPRS公共通信網絡傳輸至監測中心，進行存儲、顯示、分析；監測中心的命令也通過GPRS公共通信網絡傳輸至現場儀表。

二、系統功能

監控系統主要用來實現現場數據采集、監視和控制，它是一個集分布式數據采集、分層數據傳輸、多種顯示等功能于一體的監控系統。具有高可靠性以保證系統數據的安全和完整，保證在惡劣天氣下如雷雨、嚴寒、高溫的環境中正常工作。系統設計中廣泛采用防雷電、防潮濕、抗高溫、抗干擾、抗暴風等措施，軟硬件的設計滿足EMC(電磁兼容性)的要求，并且采取自診斷技術、系統自恢復技術、雙機熱備份及磁盤雙工、磁盤鏡像等技術，確保系統性能的可靠。具有數據采集、顯示、存儲等管理功能；具有設備功耗低、結構簡單、界面直觀、易操作、易維護等特點；具有起點高、構件化設計、良好的可擴展性和設備性價比；具有自動生成運行實時數據庫，實現數據的統計和查詢功能；具有雨情水位自動采集、傳輸、檢測功能；具有閘門遠程自動遙控，視頻監視功能。

三、系統應用

實時監測系統主要用于灌溉工程的輸水、配水管理，河道的船閘、節制閘以及灌渠的閘門現地控制和遠程控制，實現水利自動化和管理信息化。

1、在小埠東灌溉工程上的應用

小埠東灌區位于臨沂市以南的沂河兩岸，南至郯城縣境內的武河分洪道，西至蒼山縣沂堂鄉，東至沭河。該灌區是以沂河小埠東橡膠壩為取水口，以區間徑流和上游水庫蓄水為水源的大型灌區，全灌區設計灌溉面積為30.05萬畝。

小埠東灌區實時監測系統是以渠系水位監測、渠系閘門遙測、區域雨情監測為主，輔助以閘門自動控制系統，通過通訊網絡、計算機網絡把各系統整合起來，實現一個數據共享的信息訪問平臺。建成渠系水位點16處，渠系閘門監控站4座，實現5孔閘門的遠程自動控制；實現了控制區內的部分雨情、水情、閘門信息的自動監測，相關數據的自動采集與傳輸；科學實驗點的安防圖像監測系統，保證實驗設備的安全。由于采用先進的現代管理手段，實現了水資源優化配置，提高了灌區工程安全運行保證率和用水產率，創造了更大社會效益和生態效益。

2、河道的雨情監測與閘門控制

臨沂小埠東灌溉區內有陷泥河、南涑河等主要河道，每年暴雨季節時，河道水位猛漲，部分農田經常受淹，防汛任務很重。新建成河道閘門遙測站4座，實現10孔閘門的遠程自動監測，雨情監測點5處，科學實驗站安全視頻監控點1處，雨量監測點1處。管理人員能及時、直觀地了解流域內的降雨強度、水位、閘門的運行情況，將所涉及到的采集、控制、通信、管理等方面納入統一管理之中。當水位達到警戒線時，遙測系統對閘門進行開度調控，實現閘門的遠程監測。

3、閘門自動控制系統

閘門自動控制系統分為集中控制單元、現地控制單元及電氣設備三部分組成。集中控制單元位于監控中心，主要負責現場閘門設備的檢測、顯示、控制、報警、運行管理和報表打印等?，F地控制單元是獨立的自動控制系統，每孔閘門安裝1臺，用于控制閘門的運行，負責閘門開度、荷重等數據的實時采集，經邏輯計算后，調解閘的上下動作，并通過通訊模塊，將采集數據傳輸給監控計算機?，F場電氣為最低層，執行手動操作閘門啟閉機的功能。

在通信網絡正常時，閘運行狀態的監控是通過計算機監控系統集中控制來實現。在網絡中斷的情況下，可通過現場的現地操作面板來實現。現地控制級別最高。現地操作面板和集中控制的控制限由現地/遠程切換開關決定?，F地狀態時，監控中心也可以監測閘門的動作，只是不能進行遠程操作。

系統可采集閘門運行故障、電氣參數及閘位等信息，并遠程控制開閉閘門：在特殊情況下，還可以進行即時切換控制：一旦也現重大特殊故障，可以進行手控，保證及是閘門的正常開閉。閘門供電線路也現短路、開路、過載等故障時，中心有聲光告警。

四、結束語

在以“科學發展觀，構建和諧社會”的指導下，實時監測系統在節約灌溉、提高灌水質量和灌溉效率以及防汛抗旱等方面起到了重要作用。實行計劃用水和準確引水、輸水、配水、灌水的重要手段，也是核訂和計收水費的主要依據。灌溉工程的信息自動化是灌區實現水利自動化和管理信息化跨越式發展的必經之路，同時還能夠為水務管理部門防汛減災提供合理的決策能力，正在實現人水和諧的社會提供保障。