水利工程監控系統無線通信技術應用

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【摘要】水利工程具有防旱排澇、改善生態環境的作用，對于區域的經濟發展具有重要的意義。水利工程監控系統可以對機械電氣設備、水工建筑物和水情水質情況進行實時監控，通過對監控內容的分析為水利工程管理決策提供支撐。無線通信技術可以克服安裝困難和維修不便的缺點，在提高監控系統的監控能力的同時降低投入的成本，這對于水利工程的穩定運作及其長遠發展來說具有積極的作用。本文主要針對當前水利監控系統中存在的不足之處進行分析，介紹了無線通信技術的具體應用策略。

【關鍵詞】水利工程；監控系統；無線通信技術

1引言

根據目前我國的發展現狀來看，雖然我國領土規模廣闊，經濟發展迅速，但卻也存在著資源分布不均，部分區域旱澇災害時有發生等問題，我國也早已重視這些問題，并在各地投入大量資金興建水利工程，這些水利工程對于居民生活用水和農村農業灌溉、防洪抗旱、改善生態環境方面具有非常明顯的作用。水利工程的安全運行關系到區域用水的安全，水利工程一旦無法正常運行，就會造成經濟損失，對環境也會產生影響。在水利工程建設與運行過程中，管理部門的決策需要大量的信息數據作支撐，隨著水利工程規模的增大，越來越多的高科技設備投入使用，對水利工程監控系統提出了更高的要求。近年來隨著信息技術的快速發展，無線通信技術也不斷地被應用到水利工程監控系統當中。

2當前水利工程監控系統中存在的不足

2.1系統穩定性有待提高

隨著水利工程管理單位監管需求的提高，越來越多的高科技設備運用到水利工程當中，水利監控系統逐漸變得龐大，在使用的過程中，會出現數據傳輸滯后、數據丟失、服務器反應遲鈍以及主從機切換紊亂等現象。由于水利工程大都位于水邊，空氣濕度較大，露天監控設備中的電子元器件長期處于潮濕的環境中，也加大了故障發生的概率。還有一些位于地下的液壓系統和傳感器裝置在陰暗、潮濕的工作環境中容易產生誤動、拒動等故障[1]，元器件在將電氣量轉化為模擬量的過程中也時有故障發生，導致監控數據出現異常，給管理人員的工作帶來了不便。

2.2系統安裝及維護不方便

由于部分水利工程監控點位于較高或者較為偏僻的地方，如果監控系統全部采取有線監控的方式，那么就會在安裝布線上存在一定的困難，如果各個監控點距離相隔較遠的話，建設成本也會增加，給維護檢修人員帶來麻煩。由于水利工程監控系統的建設涉及眾多技術領域，如自動化控制技術、通信技術、機械電氣專業知識、水工建筑知識等，對負責安裝與檢修的專業人員有著較高的技術要求。復合型專業人才匱乏的問題，對于水利工程監控系統的建設與穩定運行是一項制約因素。

2.3系統智能化程度不足

目前的水利工程監控系統主要用于對相關數據的采集和實時狀態的監控上，隨著設備的增多，由監控系統獲取的數據也隨之增多，沒有對獲取的數據進行深層次的分析，無法做到對數據價值的最大化利用。對于關鍵區域的監控情況分析大多數停留在人為判斷階段，缺少相關預警措施，與目前水利工程管理范圍廣、設備種類多的實際情況相矛盾。

3無線通信技術在水利工程監控系統中的應用策略

近年來，無線通信技術逐漸被應用到水利工程監控系統當中，進一步提高了監控系統的信息化水平，為管理人員的科學決策提供了更加有力的支撐。相對于傳統的有線通信技術，無線通信技術具有安裝簡單、維護方便、可擴展性好、建設成本低等優點，在河流、湖泊、農田等地方，無線通信可以克服有線通信布線困難的缺點。當然，無線通信技術在實際運用中也存在一些短板，無線通信技術的傳輸穩定性受環境的干擾較大，傳輸速率也難以同有線通信技術相比，但是隨著無線通信技術的迅速發展，相信這些短板會被逐漸克服。

3.1在水利工程機械電氣設備監控中的應用

在機械電氣設備中安裝數據測量采集裝置，對設備的電壓值、電流值、溫度、振動值等數據進行采集，無線高配攝像機可以對水利工程內所有機械電氣設備的運行狀態進行有效的監控，將這些數據和監控視頻通過無線局域網傳送至中控室供值班人員查看，這些數據和視頻還可以在授權的移動端設備上查看，管理人員在水利工程的任何位置都可以及時掌握整個水利工程中機械電氣設備的狀態，這樣當一個設備發生故障時，管理人員在故障現場可以結合多個關聯設備的信息進行綜合分析，從而迅速而準確地找出故障原因，及時排除故障，讓設備恢復正常運行。

3.2在水工建筑監控系統中的應用

河道堤壩、閘站廠房是防洪抗澇的重要設施結構，水工建筑監控系統的組網通常選擇以光纜為主的信道，之后再用轉換設備將光信號轉換為電信號。這種方式有著信道分成寬和傳輸效率較高等優勢，同時還能夠有效抵抗外部環境帶來的干擾，但這種組網方法在地理環境較為復雜的時候施工存在一定的困難，而且成本相對較高，監控系統出現問題之后，檢修人員排查故障也比較麻煩。對于水工建筑物的監控來說，可以采取有線與無線相結合的組網方式，在各個水工建筑的監控終端設計無線局域網，結合每個監控點來設計合理的組網模式，能夠提高水工建筑監控的效果，進一步提高監控系統的整體運作質量[2]。

3.3在水情水質監控系統中的應用

水情水質監控系統可以讓管理人員及時掌握監控區域的水情與水質情況，為決策提供數據支撐。但由于一些水利工程所處工作環境較為復雜，管理范圍大，各個監控點之間間隔的距離較長，采取有線監控的方式存在布線困難的問題，而且維護檢修也不方便，可以采取無線通信技術實現遠距離監控，在監控點設置電子水位計、超聲波流量計、水質監控儀等數據采集設備，將獲取的數據通過無線通信技術傳送到監控中心，監控中心可以實現數據存儲、轉發和設備接入，實現系統監控權限配置，以此來保障系統數據的安全[3]。

3.4在水利工程監控系統中的智能化應用

在水利工程的實際管理過程中，會遇到監控覆蓋不全的現象，用多個監控也不能做到完全覆蓋并且多個監控圖像不能進行無縫拼接。有些水利樞紐附近經常會有來往船只航行，時有發生夜晚船只碰撞，刮擦水利設施的情況，因為缺少有效的預警措施和現場實時清晰視頻，給水利樞紐的規范化管理帶來很大困難。在無線智能攝像頭中設置多目標自動跟蹤程序，并在程序中添加畫面分析算法，可實現自動對監控區域內的多個目標進行實時的跟蹤，當目標入侵水利工程管轄區域的邊界時，可以輸出報警信號并進行聯動云臺跟蹤，報警信息和監控畫面還可以及時通過無線局域網發送至中控室和值班人員的手機或者授權的巡檢設備上，能夠讓值班人員在第一時間獲取詳情，從而及時采取有效的防范措施，避免事故的發生。水利樞紐中閘門開合數據一直由傳感器來傳送，缺乏可視化數據，如果數據系統出現了預警，難以確認是系統故障還是閘門出現了問題。利用無線高配攝像機進行前端閘門開度采集和智能分析，對放置在閘門周邊的刻度尺進行實時讀數，一旦發現讀數超過閘門開合預警值，則自動發出信號，信號通過無線局域網發送至中控室和授權的移動端設備上，管理人員可以及時獲取相關信息，無線攝像機可以上傳長期監控的數據并保存。攝像機還可傳輸圖像和視頻，直觀查看現場其他的水利設備情況，做到一機多用。

4結語

無線通信技術在水利工程監控系統中的應用可以有效彌補傳統監控系統的一些短板，在監控方式上為管理人員提供更多的選擇，基于無線通信技術的智能化應用還可以滿足更高層次的安保需求。管理人員需要結合水利工程的實際情況，合理地將無線通信技術運用到監控系統當中，從而達到精細化、智能化的管理目的。

【參考文獻】

[1]姚海軍.攔河壩水閘自動化監控系統的探討[J].黑龍江水利科技，2017，45（09）:81-83.

[2]劉俊青，殷振興.淺談無線通信技術在水利監控中的應用[J].科技創業家，2013（17）:146.

[3]林年旺.無線通訊技術在水利水電自動化中的應用分析[J].中國科技縱橫，2019（06）:30-31.

作者：劉圣亞 瞿聰 單位：江蘇省太湖地區水利工程管理處