導(dǎo)語：河流流域水庫自動(dòng)化管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

奎屯河流域源于天山支脈依連哈比爾尕山，流域面積為1945km2，屬高山融雪和降水補(bǔ)給類型的干旱區(qū)內(nèi)陸河流。氣候干燥屬于典型的大陸性氣候，年均氣溫6.9℃，年降水量110~200毫米，年蒸發(fā)量1500~2000毫米，夏季極端最高氣溫達(dá)43.1℃。其特點(diǎn)是河流水量隨氣溫的高低而漲落，冬季水小，夏季水大，其中6、7、8月占45%，多年平均來水量為11.61億m3。奎屯水庫位于天山北麓、準(zhǔn)噶爾盆地緣，古爾班通古特沙漠西面、是奎屯河上的一座攔河水庫，l954年建成，設(shè)計(jì)庫容3500萬m3，1984年進(jìn)行加固擴(kuò)建，庫容增至5000萬m3，設(shè)計(jì)水位3l6.90米，均質(zhì)土壩，壩頂高程319.00米，最大壩高9.8米、壩頂寬度4米、壩長11.6公里，奎屯水庫有東、西兩座泄水閘，東閘尺寸2.9×2.9米、閘底高程311.11米、最大泄水流量：25m3／s，西閘尺寸2.5×2.5米。閘底高程308.35米、最大泄水流量：26m3／s均為平板鋼閘門。奎屯流域水庫除了以灌溉為主，還兼有重要的防洪任務(wù)的調(diào)節(jié)水庫。因此，及時(shí)掌握奎屯河流域水庫水位、庫容、閘位及引水渠、溢水渠水位、流量、閘位等信息是非常重要的。

為滿足水庫防洪調(diào)度的需要，提高運(yùn)行管理水平和經(jīng)濟(jì)效益，建成了水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)及洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)。系統(tǒng)采用了超短波傳輸數(shù)據(jù)等一系列成熟的高科技技術(shù)，提高了奎屯水庫水文信息采集、傳輸、處理和調(diào)度決策的準(zhǔn)確性和時(shí)效性[1]，確保灌區(qū)工程安全運(yùn)行和汛期防洪。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

奎屯水庫水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則如下[2]：

（1）、系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性較高，采用較成熟的產(chǎn)品、精度高，性能穩(wěn)定，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的開放性數(shù)據(jù)庫的兼容性，應(yīng)用軟件的可移植性，具有強(qiáng)大的決策功能。

（2）、實(shí)用性強(qiáng)，能及時(shí)的讓水管機(jī)構(gòu)掌握水庫的水位、庫容及進(jìn)庫、泄出流量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。以便于水管機(jī)構(gòu)對(duì)瑪納斯河水資源的合理利用，提供可靠的信息，同時(shí)還可以進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的查詢，及通過歷史曲線的觀察，更快地掌握瑪納斯河的規(guī)律性。

（3）、實(shí)時(shí)性與兼容性，實(shí)時(shí)反映各水庫及渠道的水位及閘位的高度；測(cè)報(bào)系統(tǒng)在不改變水庫原有的操作的情況下，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，水庫按原操作運(yùn)行，便于管理及維護(hù)。

（4）、多樣性，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多種功能，在完成整個(gè)實(shí)時(shí)測(cè)報(bào)外，還具有參數(shù)存儲(chǔ)、越限報(bào)警、即時(shí)打印、報(bào)表打印、故障打印等其他科室功能。

（5）、擴(kuò)展性，預(yù)留數(shù)據(jù)接口，便于奎屯河自動(dòng)化管理發(fā)展的需要，且維修方便，易操作等原則。

2水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)組成

新疆建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)七師奎屯河流域奎屯水庫水情自動(dòng)測(cè)報(bào)及防洪調(diào)度系統(tǒng)以農(nóng)七師水利局為防洪調(diào)度中心，奎屯河流域水利二處布設(shè)分中心，建有將軍廟、新龍口、西泄水閘及車奎調(diào)節(jié)渠等9個(gè)遙測(cè)監(jiān)控站。中心站包括中心監(jiān)控工作站、SQLSERVER數(shù)據(jù)庫以及建立在以太網(wǎng)基礎(chǔ)上MIS系統(tǒng)。水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的所有遙測(cè)數(shù)據(jù)由遙感設(shè)備及前置機(jī)實(shí)時(shí)收集后，前置機(jī)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼、糾錯(cuò)、合理性檢測(cè)，以開放式數(shù)據(jù)庫的形式存儲(chǔ)，供查詢、統(tǒng)計(jì)、顯示和打印，最終通過共享方式提供給后臺(tái)主機(jī)進(jìn)行洪水預(yù)報(bào)和調(diào)度決策。系統(tǒng)組成框圖及遙測(cè)站布置圖如圖1、圖2所示。

奎屯水庫分中心

圖2奎屯水庫遙測(cè)站布置圖

Fig.2Planofthetelemeteringstationsdisposal

3系統(tǒng)工作原理及功能

3.1系統(tǒng)工作原理

水位傳感器和閘位傳感器采集到數(shù)據(jù)并上傳到RTU(RemoteTelemetryUnit)，RTU經(jīng)過匯總和邏輯處理后，采用水利部規(guī)定頻點(diǎn)的無線超短波傳輸方式或通過有線MODEM將數(shù)據(jù)上傳，超短波數(shù)字傳輸電臺(tái)可以在不加中繼的情況下通信。中心監(jiān)控站讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)寫入SQLSERVER水文數(shù)據(jù)庫，用戶管理信息系統(tǒng)（MIS）基于以太網(wǎng)可瀏覽及修改數(shù)據(jù)庫中的各種數(shù)據(jù)。

3．2遙測(cè)站功能

遙測(cè)站由遙測(cè)終端機(jī)、電源（太陽能系統(tǒng)、蓄電池和直流穩(wěn)壓電源）組成。主要用于水庫的水文數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和傳輸控制，與無線電臺(tái)、微波系統(tǒng)或有線信道連接完成對(duì)水位、雨量和其它水文數(shù)據(jù)的傳輸。主要技術(shù)指標(biāo)為：水位測(cè)量范圍：0-10m；水位測(cè)量精度：小于5mm；水位變率范圍：0-40厘米/分鐘；連續(xù)不間斷工作時(shí)間（MTBF）大于100000小時(shí)。適應(yīng)的環(huán)境條件：溫度范圍（-22℃~55℃）；相對(duì)濕度：98%；電源：交流電壓（380V/50Hz,220V/50Hz）,直流電壓（10V~14V）。基本功能如下所述：

（1）設(shè)置功能。包括站號(hào)、測(cè)站類型、自動(dòng)和增量定點(diǎn)報(bào)數(shù)間隔、增量隨機(jī)自報(bào)報(bào)值、時(shí)鐘和傳輸數(shù)據(jù)方式設(shè)置。

（2）數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)功能。采集各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的水文數(shù)據(jù)，采用5位LED數(shù)碼顯示及自適應(yīng)采集水位（當(dāng)水位在所設(shè)定的范圍內(nèi)無變化時(shí)，按設(shè)定的時(shí)間間隔發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)水位變化超過設(shè)定的變幅時(shí)，則實(shí)時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)）。

（3）具有信道偵聽，遇忙禁發(fā)，減少阻塞及電源切換和充電控制等功能[3]。

3.3中心站功能

中心站是全系統(tǒng)的信息收集和調(diào)度中心，遙測(cè)站采集到水文數(shù)據(jù)并經(jīng)長距離傳送后在此進(jìn)行處理、存儲(chǔ)，并做出洪水預(yù)報(bào)和洪水調(diào)度方案。中心站由數(shù)據(jù)采集處理機(jī)（前置機(jī)）、洪水預(yù)報(bào)主機(jī)（后臺(tái)機(jī)）、無線調(diào)制調(diào)解器、打印機(jī)、交流穩(wěn)壓器及不間斷電源（UPS）等主要硬件設(shè)備構(gòu)成。

中心站前置機(jī)主要功能有：

（1）系統(tǒng)初始化：對(duì)新建系統(tǒng)的站號(hào)、站名、測(cè)站屬性、水位計(jì)類型、水位基值、水位上限、水位下限及終端機(jī)等參數(shù)進(jìn)行初始化設(shè)定。

（2）通信狀態(tài)顯示：監(jiān)視與遙測(cè)站的通信狀況，顯示原始信息及處理后的有關(guān)水文數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)報(bào)警顯示和查看報(bào)警。

（3）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示：接收到各遙測(cè)站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后，前置機(jī)進(jìn)行正誤性判別，消去誤碼．實(shí)時(shí)測(cè)報(bào)和存儲(chǔ)各個(gè)遙測(cè)站點(diǎn)的水位、流量和庫容等水情信息并以表格的形式顯示出來；流域圖則顯示出流域及各測(cè)站的動(dòng)態(tài)水情，包括該站的時(shí)段降雨總量、平均雨量、最大雨量等參數(shù)。

（4）數(shù)據(jù)查詢：可按單站、多站、查詢起止時(shí)間、不同時(shí)段來查詢上述記錄及歷史曲線及歷史數(shù)據(jù)查詢。

（5）系統(tǒng)管理：由時(shí)間設(shè)置、測(cè)站參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等幾個(gè)子模塊構(gòu)成，其特點(diǎn)是可遠(yuǎn)程修改各測(cè)站相關(guān)參數(shù)，完成中心站對(duì)遙測(cè)站的實(shí)時(shí)管理。

（6）打印輸出：可按時(shí)間和測(cè)站號(hào)(或測(cè)站名)的組合打印輸出附設(shè)、水位、通信記錄數(shù)據(jù)等報(bào)表。

（7）窗口管理：可同時(shí)運(yùn)行多個(gè)窗口，并進(jìn)行水平平鋪、垂直平鋪。

（8）電子地圖方式顯示流域灌區(qū)全貌和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

（9）從監(jiān)控中心工作站自動(dòng)讀取水位、閘位、庫容、流量數(shù)據(jù)，并根據(jù)用戶設(shè)定從數(shù)據(jù)庫中讀取某時(shí)間段內(nèi)的水位、庫容、閘位、流量數(shù)據(jù)生成各種日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表。

（10）設(shè)置所有用戶訪問數(shù)據(jù)庫的權(quán)限。

（11）支持訪問水庫調(diào)度運(yùn)行計(jì)劃及調(diào)度方案，支持訪問閘門量水、斷面量水水位流量關(guān)系表及方程。

中心站后臺(tái)主機(jī)的主要功能有：

后臺(tái)主機(jī)與前置機(jī)可以通過局域網(wǎng)互聯(lián)，共享數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)奎屯河水庫群的洪水預(yù)報(bào)和調(diào)度功能。局域網(wǎng)采用10兆比特以太網(wǎng)絡(luò)，C/S（客戶/服務(wù)器）工作方式，最大可帶16臺(tái)計(jì)算機(jī)，覆蓋瑪管處決策機(jī)構(gòu)及職能科室。

后臺(tái)主機(jī)主要由預(yù)報(bào)、調(diào)度和檢索3部分組成。

預(yù)報(bào)部分采用自適應(yīng)修正系統(tǒng)模型和日水量平衡的概念性模型，在系統(tǒng)控制下完成奎屯水庫入庫洪水的預(yù)報(bào)。為增強(qiáng)預(yù)報(bào)的交互性，系統(tǒng)提供了大小洪水預(yù)報(bào)方案的選擇、誤差系列校正法和基流設(shè)定等交互功能。

調(diào)度部分的功能是：

（1）洪水預(yù)報(bào)過程會(huì)商調(diào)整；

（2）實(shí)時(shí)洪水調(diào)度演算；

（3）按水位控制和調(diào)度原則進(jìn)行調(diào)洪演算，給出相應(yīng)調(diào)度方案。

奎屯水庫是重要的防洪水庫，其調(diào)度是分級(jí)的，水庫水位或入庫洪水超過某種限制時(shí)，調(diào)度權(quán)歸上級(jí)防汛指揮部門。指令調(diào)度模型只考慮泄洪設(shè)備的泄洪能力約束，通過調(diào)洪演算給出相應(yīng)調(diào)度方案。

為使預(yù)報(bào)作業(yè)人員對(duì)流域的降雨水情有一個(gè)總體的把握，系統(tǒng)為用戶提供了等雨量線圖、水位和入庫流量過程線、水量自動(dòng)計(jì)量，以及基于有關(guān)數(shù)據(jù)庫表格的檢索和一系列報(bào)表生成、打印功能。

4數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)[4]4.1數(shù)據(jù)庫功能

數(shù)據(jù)庫主要功能為存儲(chǔ)水情信息數(shù)據(jù)、水庫工況及相關(guān)的水利技術(shù)文檔，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢、檢索和索引等功能。數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)所有應(yīng)用軟件的核心模塊，支持客戶機(jī)/服務(wù)器（Client/Server）結(jié)構(gòu)，支持并行處理技術(shù)及面向目標(biāo)的綜合信息查詢，且安全可靠，穩(wěn)定性高。

4.2數(shù)據(jù)庫內(nèi)容

奎屯水庫水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)容主要有：

（1）站點(diǎn)數(shù)據(jù)水情管理信息系統(tǒng)中的最為重要的數(shù)據(jù)，用于各應(yīng)用系統(tǒng)中，包括各個(gè)站點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)、工程資料、引水渠和泄水渠或溢洪道的基本數(shù)據(jù)（設(shè)計(jì)尺寸、高程、流量等）。

（2）文本數(shù)據(jù)包括各類技術(shù)資料、水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)有關(guān)的規(guī)定、政策法規(guī)文件、收發(fā)文件、各類檔案和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。

（3）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)遙測(cè)站點(diǎn)的日常水情監(jiān)測(cè)資料，如水位、流量、累計(jì)流量等。

5系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

奎屯水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)功能較完善，由于使用的儀器和軟件均為成熟的品牌，系統(tǒng)可靠性良好、工作穩(wěn)定；主要特點(diǎn)簡述如下：中心站采用工控機(jī)，24小時(shí)不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；數(shù)據(jù)傳輸通過智能可編程控制器RTU，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯處理后，利用超短波數(shù)傳電臺(tái)通信；傳感器精度較高，壓力傳感器精度可達(dá)到1厘米；實(shí)時(shí)監(jiān)控，SQLSERVER數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)操作及歷史數(shù)據(jù)查詢；方便的防洪會(huì)商及水庫調(diào)度運(yùn)行決策；基于以太網(wǎng)的C/S服務(wù)；方便的報(bào)表生成和打印功能；系統(tǒng)的擴(kuò)展性非常好。

6系統(tǒng)的運(yùn)行情況和效益分析

6.1系統(tǒng)的運(yùn)行情況

奎屯河水庫群水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行兩年。根據(jù)水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)規(guī)范的要求，在實(shí)際需要設(shè)定的時(shí)段內(nèi)，9個(gè)遙測(cè)站向中心站發(fā)送水文數(shù)據(jù)，以中心站收到的正確數(shù)據(jù)來計(jì)算，系統(tǒng)暢通率為96．4％，運(yùn)行狀況良好。

6．2效益分析

建設(shè)水情自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)不僅為安全度汛和優(yōu)化調(diào)度提供可靠的保障，還具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。如經(jīng)濟(jì)上可以節(jié)約管理經(jīng)費(fèi)，降低管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度[5]。系統(tǒng)投入運(yùn)行后，管理人員由原來1人管1閘變?yōu)?人管多閘，不再需要上閘啟閉閘門和跑上跑下看水位、記錄數(shù)據(jù)、計(jì)算流量，且數(shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確性較人工記錄完整可靠。同時(shí)，系統(tǒng)的運(yùn)行有利于加強(qiáng)用水管理，提高水庫的管理水平，實(shí)現(xiàn)水情信息的無紙辦公、閘門自動(dòng)化等，在兵團(tuán)及自治區(qū)范圍內(nèi)起到示范性作用。

7結(jié)語

綜上所述，在奎屯河流域水庫建立自動(dòng)化測(cè)報(bào)系統(tǒng)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)的應(yīng)用，規(guī)范了水利管理工作，使各種水管資料從原始數(shù)據(jù)錄入到最終形成檔案資料，對(duì)水庫、渠系、工程資料查詢實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，工作效率和質(zhì)量大大提高減少了調(diào)水損失，爭取了調(diào)度時(shí)間，降低水庫的防洪風(fēng)險(xiǎn)度。

（2）減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，運(yùn)行測(cè)報(bào)系統(tǒng)后，原本由各基層分別上報(bào)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，集中到了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心控制室和各領(lǐng)導(dǎo)部門的計(jì)算機(jī)的屏幕上，增強(qiáng)了實(shí)時(shí)性，使操作人員和領(lǐng)導(dǎo)干部隨時(shí)了解水庫水文的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)的可靠性和實(shí)時(shí)性大大增強(qiáng)了，并方便管理，測(cè)報(bào)系統(tǒng)對(duì)水庫進(jìn)行全方位的監(jiān)控，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)每兩分鐘上傳一次，使領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)能快捷地了解水庫的實(shí)時(shí)信息，對(duì)水資源的合理利用和分配提供可靠的依據(jù)；

（4）維護(hù)方便，根據(jù)數(shù)據(jù)的顯示情況便可判斷出故障的原因，便于檢修人員掌握準(zhǔn)確情況，縮短了檢修時(shí)間；

（5）杜絕了人情水、關(guān)系水等人為因素造成的水資源的浪費(fèi)和流失。

（6）奎屯河流域水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的建立為水庫的安全度汛和優(yōu)化調(diào)度提供了可靠的保障，提高了水庫的防洪效益和經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，也為兵團(tuán)、自治區(qū)推廣建立水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)探索了一條新的途徑，積累了一些成功的經(jīng)驗(yàn)。

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