远程监控系统在叶尔羌河中游渠首的应用

　　摘要：分析了新疆叶尔羌河中游渠首远程监控系统的特点，对系统的各项功能进行阐述，以及在实际运行管理中发挥的重要作用，研究结果可为类似地区的水利工程信息自动化建设提供参考。
　　关键词：远程监控；工程安全；防洪调度；渠首
　　引言
　　叶尔羌河位于新疆维吾尔自治区的西南部，塔里木盆地的西缘。流域控制灌溉面积651.47万亩，是新疆第一大灌区。叶尔羌河中游渠首是叶尔羌河流域第四级引水渠首，属大（2）型水利工程，叶尔羌河中游渠首远程监控系统是叶尔羌河流域水利信息化建设工程的重要组成部分。
　　中游渠首远程监控系统建设目标是利用现代遥测、遥控、通信、计算机网络等先进技术实现对渠首的远程监控，全面了解掌握整个工程的运行工况，保证工程安全高效运行。同时客观上要求在长期的运行管理中尽可能减少现场运管人员。建立一个能够适应叶河中游渠首闸门监控的科学、高效信息管理化网络，完善叶河流域水量调度自动化管理。
　　1视频监控系统
　　视频监控系统是现代化管理、监视的重要手段，它的主要用途是及时而真实准确地反应被监控对象的实际信息，从而为决策提供依据。监控人员借助于视频监控系统的辅助监视作用，亲眼见到了实况，就能放心地对设备进行控制操作，能大大提高设备远方操作的安全性及生产管理效率和自动化水平。并在一定程度上起到安全保卫的作用。
　　1.1系统功能
　　根据工程实时监视的需要，监控摄像头在暗夜和无光的条件下，能够对监视范围内的对象清晰的辨别。在管理站可远程操控设置在工程各个部位的视频监控摄像镜头，最后在管理站调度中心DLP大屏幕上运用各种画面组合方式动态监视工程运行状况。有完善的用户权限管理，具有录像、回放、检索等功能。调度中心设置背投大屏幕显示系统和和电视拼接墙组成，该系统主要用来承载中游渠首水情、重要水工建筑物、闸门工况等图像信息，从而增强控制室对渠首监视的直观性和可操作性，提高管理部门的工作效率。同时在需要时可完成会商功能。
　　大屏幕投影系统包括DLP大屏幕投影单元、VGA矩阵、VGA分配器、系统控制管理机、系统控制软件及外围设备等。通过图像处理器，可实现各种图形、图像的任意选择、输出和放大，每一屏面可单独显示，也可与相邻的几个屏面组合显示一幅图像。图像大小可任意缩放，能显示全局，也能局部特写。大屏幕显示系统显示稳定、无抖动，图像拼接平整美观、无错位，色彩鲜艳、明亮清晰，能够对中游渠首各视频监视点的监控图像及其他相关数据信息进行综合显示，以满足对中游渠首远程监视、监测的功能要求。
　　叶河中游渠首共设置17处视频监控摄像头,构成叶河中游渠首视频监控系统。通过视频监控系统，实时监视渠首工程的运行状态及洪水状况，使工作人员能准确地掌握工程运行及河流水情变化状况，为工作人员及时决策做出正确判断与决策，在确保工程安全运行的前提下，最大限度地发挥水资源的作用。
　　2闸门监控系统
　　2.1系统组成
　　闸门监控系统采用二台工业控制计算机和四个现场PLC控制单元组成。四个现场PLC控制单元分设在进水闸及泄洪闸闸室内。分别对左岸3孔进水闸门，右岸6孔进水闸门，左边12孔泄洪闸门和右边11孔泄洪闸门进行监控,系统每个现场PLC控制单元分别监控8孔闸门。
　　闸门系统监测控制、闸前水位监测等信息通过LCU控制柜内的PLC连接闸房内交换机，利用光纤传输至管理站控制中心；管理站控制中心也可通过监控计算机远程监控闸门的运行状况。
　　2.2系统功能
　　闸门远程监控系统是在充分考虑水闸启闭操作的安全性和可靠性的前提下，利用先进的工业控制技术、传感器技术、数据传输技术以及计算机技术，实现水闸的引水信息的实时采集、闸门自动精确启闭、以及相关环境及水闸管理情况的实时监控。系统具有如下功能：
　　（1）闸门控制
　　1）现地控制：在动力控制柜处于手动控制状态下，利用动力柜上配备的上升、下降、停止操作按钮，操作闸门的上升、下降、停止，并通过控制柜上的闸门开度显示仪监视闸门运行情况。
　　2）自动控制：在现地监控点处于自动监控状态下，渠首管理站可通过闸门监控工作站向现地闸房PLC发出闸门控制的闸门开度或目标流量，现地闸房PLC将自动接收控制指令，实施闸门自动控制，并通过通信链路实时向管理站回传闸门实时运行的各种参数。
　　闸门控制可分为人工控制和自动控制两种方式，无论是那种控制方式，其对闸门的启闭操作相关信息都将被跟踪记录。自动控制方式根据地域又可现地控制和远程控制两种。现地操作人员通过安装在闸门启闭机现场的控制柜上的操作屏所实现的对闸门的启闭操作。远程控制包括渠首管理站及其通过后续工程也可以完善系统实现叶管局、塔管局不同用户根据需要通过闸门远程监控软件实现的对闸门的启闭操作。
　　（2）数据监测
　　水闸在正常运行过程中需要实时监测的数据主要是水闸闸前水位、闸后水位、各孔闸门的开启高度、闸门负荷等，这些数据将作为水闸引水流量及引水量计算的重要依据。另外，系统还将对闸门启闭机的机械荷载、工作电压、工作电流、工作环境温湿度和闸门启闭过程中的相关设备工作状况或状态进行实时监测，以确保系统的安全运行。
　　（3）安全保护
　　1）闸门启闭告警，在闸门启闭机现场以声、光的形式提醒在现场的工作人员，以免发生事故；
　　2）电机过载保护，使闸门启闭机电避免由于工作电流过大而被烧毁的事故；
　　3）限位保护，保证闸门启闭机在启闭高度范围内运行，避免其超出工作范围后所发生的事故；
　　4）机械荷载保护，主要针对闸门启闭机在上升或是下降过程中有可能发生的受阻现象而设置，将受阻信息转换为启闭机的机械荷载数据，从而避免对闸门启闭设备带来的损害。
　　5）过电压保护，主要是指系统对电机三相供电电压进行实时监测，一旦某一相电压超出正常工作范围，系统将自动切断电机三相电源，以保证电机运行的安全。
　　6）不间断电源:在停电情况下仍能给比较重要的设备供电。
　　3水文自动测报系统
　　中游渠首对于流量监测系统针对泄洪流量、引水流量、上游来水进行实时监测，远程监测功能包括：数据的接收、处理与显示，流量计算，历史数据查询与统计。
　　1）数据的接收、处理与显示
　　叶河中游渠首调管理站可以实时接收从渠首采集到的渠首上下游水位，经过转换、处理，然后在监控终端的软件界面上予以实时的显示，用户可根据这些显示的实时数据来判断枢纽工作状况以及水文状况，以便及时做出必要的反应；后期工程计划可以对系统进行再建设，完成后上级可通过网络实时从叶河中游渠首调管理站提取水文数据。
　　2）现地监测系统具备如下功能：
　　实时采集水位数据，将数据送至叶河中游渠首调管理站；当水位发生变化时，设备自动采集水位变化值，数据自动滤波处理后发送至叶河中游渠首调管理站。系统进行采集、处理并存储每一个经过滤波的水位值。具有向叶河中游渠首调管理站发送设备运行状态信息和数据越限报警信息的功能。可远程设置水位报警的参数，具有自诊断自恢复功能。监测系统设备结构简单、易于维护管理、操作简单、性能可靠及低功耗，并有防潮湿、防雷电、抗干扰等，所有采集都能够在无人值守的条件下长期连续正常工作，具有软件故障自动恢复功能
　　4结束语
　　叶尔羌河流域中游渠首远程监控系统体现了两大功能：一是为中游渠首运行管理提供安全、可靠、经济、科学、先进的技术手段；二是科学、合理调度为工程的安全运行提供实时数据和决策支持功能。
　　在水利工程上实施综合自动化系统，以达到“无人值班”(少人值守)的目标，是水利工程现代化运行管理的发展方向，是科技进步的标志，是水利管理部门对工程运行管理现代化提出的要求，也是水利工程运行管理自身生存和发展的需要。建设单位应加强与其他水利工程运行管理部门和科研单位间的信息交流，吸取国内外的先进经验，结合自身实际，因地制宜，力求实用，避免少走弯路，以提高水利工程综合自动化系统的经济效益。同时应积极采用新技术、新工艺、新产品，为其可靠运行及其功能的正常发挥创造条件，进一步提高水利工程的安全运行水平。