基于Internet的水利工程自動化系統研究

(遼寧省石佛寺水庫管理局，遼寧 沈陽 110166)

基于Internet的水利工程自動化系統研究

賀楊

(遼寧省石佛寺水庫管理局，遼寧 沈陽 110166)

本文探討了在水利工程自動化系統的研究過程中，應用Internet技術的重要性,對于在Internet技術的基礎上進行自動化監控系統結構設計進行了相應的探討，包括應用網絡技術可以實現的遠程監控、數據采集處理、故障會診等功能,討論了相關的網絡數據庫和數據傳輸處理技術,并提出網絡遠程監控系統可能存在的問題及相應的解決措施。

水利工程; 互聯網； 自動化系統

1 基于Internet的水利工程自動化系統

基于Internet的水利工程自動化系統主要由兩個部分組成，一個是遠程數據采集和監控，另一個是對現場設備的遠程控制和操作。主要是指對泵站、閘、河、庫、堤、農田灌溉等現場運行參數和狀態的瀏覽和監督,遠程控制機組、閘門、噴灌系統等。以下簡單介紹一下水利工程系統中遠程操作各方面的功能。

1.1 遠程視頻監控

主要是通過視頻來監視現場的設備運行情況，以及一些現場的數據和狀況，并且進行視頻采集，通過Internet把現場的狀況傳送到服務器上，供遠程的監控中心及時查看和了解運行狀況，及時發現問題并進行快速有效的處理。

1.2 遠程控制

遠程控制可以實現現場無人操作和看守，只需要通過Internet遠程來進行控制就可以了。例如：可以通過Internet遠程開啟或者關閉某個現場的設備，還可以設定一定的工作指令，如：設定水位達到多少米時開啟閘門或者關閉閘門，達到設定值時這些程序都會自動運行，這些控制數據都會自動被采集存儲，供后續查閱參考。

1.3 遠程調試

遠程調試一般在建立新的泵站之后在機組的運行測試中應用得比較多。工作人員遠程通過Internet網絡對現場的設備進行調試，通過設備的調試后反饋的狀況，做出下一步的指令，對調試的參數進行修改，設備工作穩定后不再調試。調試的結果數據會被采集發送給工作人員，經工作人員分析研究之后決定調試是否合格，是否達到穩定的工作狀態，以決定是否繼續進行調試，或者確定下一步的調試方法。

1.4 遠程組態

遠程功能組態是新的系統在運行初期或者是后期需要做出調整或者功能升級時所應用的。它主要是借助于Internet去修改現場一些設備的運行方式和功能要求，也可以改變之前設備中設定好的運算方式，重新定義一個新的運算方式，以及修改設備的控制方式。

1.5 遠程診斷

在水利自動化系統中，基于Internet網絡時可以將現場所有設備運行狀況和數據及時傳輸到監控中心。當現場的設備運行出現故障時，專家可以根據出現故障前后過程中設備通過Internet傳輸回來的數據加以分析，在最短的時間內給出故障診斷，并給出排除故障的方法。還有一種遠程診斷就是監控中心的工作人員直接對現場的設備發出診斷指令，然后軟件自動收集這些診斷信息結果(一般是由大量的數據組成)，從而反應故障的狀況。

1.6 遠程參數整定

遠程參數整定主要適用于一些智能設備，可以直接修改工作參數。如:水位上下限報警，或者溫度值報警，可以通過遠程修改設備的參數，從而修改報警值。還有就是現場所用到的一些二次儀表，這些都需要外接其他標準信號，如果想要對信號源進行校準(例如：溫度變送器的精度校準，需要提供標準的溫度信號)，則可以由遠程工作人員先給出調整指令，現場人員再通過調整的軟件對設備進行整定，然后將整定的數據遠程發送到監控中心，交與工作人員分析處理。

2 基于Internet的水利工程自動化系統結構

下圖是基于Internet的水利工程自動化系統體系拓撲示意圖。Internet網絡在這個系統中發揮的作用就是把那些具有獨立功能的體系進行有效的連接，然后形成一個網狀關系，這些與Internet連接之間的各個分布點可以同時工作，并且協同完成任務進行遠程監控和管理，整個系統是一個集計算機控制、數據庫、網絡通訊、瀏覽器等于一身的共同協調的系統。

水利工程自動化系統體系拓撲示意圖

由圖中可以看出，在整個水利工程自動化系統中，泵站監控系統、水閘自動化控制系統以及農田自動噴灌系統都是比較獨立的，是水利工程現場中各自發揮獨立作用的系統。這些系統可以通過智能儀表，PLC控制器通過一定的通訊方式連接到網絡。對這些系統實現遠程監控，有一個基本要求就是每個獨立的系統中，都要有一個相應的操作代理軟件，這個軟件是用來采集現場的數據，并且對遠程的命令進行執行的。這個系統都是在Web服務器中運行的，用戶直接登錄相應的服務器網站，就可以直接遠程操作了。

3 基于Internet的水利工程自動化系統的關鍵技術

通過基于Internet的水力工程自動化系統，進行遠程測控，在考慮其本身的技術特點之外，還需要參考現有系統的特性。遠程測控最重要的要求就是傳輸的數據準確可靠，如果達不到這個要求，那么遠程測控是沒有必要的，或者需要進一步改善。網絡數據庫需要有較高的編程效率和很好的兼容性。以下就Internet水利工程自動化系統的關鍵技術進行一些探討。

3.1 數據并行收取

整個系統采用高端的IP技術，可以同一時間采集和處理多點水力監控現場的多種數據，直接可以同步所有監控點的時鐘。智能化的水利工程自動化監控系統, 不僅能給相關水利監測部門帶來便利，而且還能保證各個監控點數據實時快速有效地傳送，使相關人員作出正確的決策。借助Internet監控水利工程水情數據，采集數據，存儲數據，促進了水利工程自動化系統的信息化建設。

3.2 延時處理技術

從圖中可以看出，終端的自動化系統要把數據傳輸到監控中心，會受到網絡通訊協議、網絡流量、途徑以及距離等因素的干擾，最終會有一定的延時。工作人員往往居于整個網絡中的某一個站點，從現場到控制點可能需要經過多個節點，一般都無法預計所需的時間，因此，Internet在應用上存在一個很大的缺陷。減少延時，可以壓縮傳輸的數據，減少冗余信息，盡量減少不必要數據的傳輸，對特定數據只需要在某個時間點或者特定情況下傳輸數據來減少傳輸量。但有一點很難控制，即網絡流量，無法檢測每個時間段的流量情況。

3.3 網絡安全技術

網絡的一個特點是安全性不高。如果把網絡應用到水利工程自動化系統中，那么網絡安全則是首先要解決的問題。解決不好網絡安全的問題，水利遠程監控和維護將是一項十分危險的工作，而且這也使Internet 融入自動化系統變得毫無意義可言。保證網絡的安全性，要做到網絡傳輸數據的機密性、完整性和真實性，防止不良用心的人利用竊取、篡改、冒充等手段損害操作人員的利益。同時也要防止一些人僅以破壞為目的進行非法訪問。網絡安全技術可概括為以下幾點:?對訪客進行身份認證或者設置訪問權限；?設定保密和完整的登錄制度；?設置登錄記錄管理，一旦登錄之后便會記錄下操作信息，使有些人不可抵賴；?漫游功能可使用戶在任何網絡覆蓋的地區登錄，進行遠程監控和操作。

4 結 語

自從21世紀90年代以來，我國的水利工程基礎設施得到了迅猛的發展，特別是在98年大洪水之后，政府的投資不斷加大。隨著水利工程的不斷發展，加強水利工程的自動化管理和智能遠程監控成為水利工程管理的一個發展方向，基于Internet的水利工程自動化應用在水利工程建設中具有十分重要的實踐意義。本文對基于Internet的水利工程自動化系統的結構和相關技術進行探討，以幫助實現該系統在水利工程中的不斷應用。

1 梁知音,段鐳,韋韜,杜軍,鄭馳.云存儲安全技術綜述[J].電子技術應用,2013(04).

2 艾萍,吳禮福,陳子丹.水利信息化頂層設計的基本思路與核心內容分析[J].水利信息化,2010(02).

3 王祖印,邢德龍,王景波,王偉.基于Internet網絡的水利工程自動化系統研究[J]. 海河水利,2008(01).

Study on Internet-based Water Conservancy Project Automatic System

HE Yang

(LiaoningShifosiReservoirAdministration,Shenyang110166,China)

The importance of applying Internet technology in the process of studying water conservancy project automatic system is discussed in the paper. Automatic monitoring system structure is correspondingly discussed on the basis of Internet technology, including remote monitoring, data acquisition and processing, fault consultation and other functions realized by applying network technology. Relevant network database and data transmission-processing technology are discussed. Possible problems in network remote monitoring system and corresponding solutions are proposed.

water conservancy project; Internet; automation system

TV53+9

A

1005-4774(2014)04-0062-03