潘庄灌区自动化信息调度建设的应用

   信息化、自动化是现代水利建设的重内容。本文总结了德州市潘庄灌区信息化、自动化建设的历程和经验,论述了克服的技术难题和取得的经济效益。 
关键词干渠;水情调度;信息化;自动化 
中图分类号S274 文献标识码A 
潘庄灌区是一大型引黄灌区,地处山东省德州市西部,设计灌溉面积33.3hm2,渠首闸设计引水流量12m3/s。潘庄总干渠自潘庄始尚庙止,纵贯齐河、禹城、平原3县(市),全长91.3km。总干渠上各种建筑物178座,其中节制闸9座,渡槽4座,桥梁57座,干渠引水闸15座。灌区自1972年开灌以来,极大的满足了灌区内的用水需求,为德州市经济发展和社会和谐稳定发挥了积极的、不可替代的作用。 
1 总干渠水情信息管理中存在的问题 
在潘庄总干渠上建设有8个水情观测站,多年运行证明,超声波水位计性能稳定,采集的数据准确可靠,为灌区的计量供水、科学调度及总干输水安全供了精准的参考数据;现地监控系统对堤林路管护和基层管理所的人身财产安全等均发挥了积极作用。但原水情调度管理系统由于受当时技术条件所限,存在3方面的问题8个测站不能第1时间进行汇总处理;不能方便快捷、随时获取信息;不能对总干渠上重建筑物和险工险点进行全天候监控,尤其是无夜间照明设备夜间不能发挥作用。 
2 总干渠水情调度管理平台改造方案 
确保总干渠输水安全有2大素根据总干渠沿岸水位变化情况,合理调控渠首引水流量和沿岸分水闸引水流量,确保总干水位在安全值下运行;能够及时发现总干渠上重建筑物、桥梁、沉沙池上等险工险点在运行过程中出现的问题并及时进行处理,避免重大险情发生。本着性能稳定、技术先进、节省投资、便于操作和维护的原则,潘庄总干渠水情信息集中管理系统技术改造实施方案确定为 
2.1 通讯系统 
通讯系统各测站都采用2M的VPN专线,管理中心采用1M的VPN专线,各测站与局中心的传输采用局域网传输。 
2.2 水位自动测报 
利用原超声波水位计进行自动采集和发射,经水位数据缓存处理机,由RS-232接口进入以太网数据转换器进行TCP/IP数据的转换,再由VPN专线上传局中心,通过局中心接受软件,实现水位数据自动化的管理。 
2.3 平台式集中管理 
局中心采取平台式集中管理,支持外网防问,具有自主版权,兼容相关单位或段点的水情信息管理,支持水位数据实时传输并实量显示在其对应站点的监控图像上,具备自动存储和后处理功能,同时为进一步上传市水利局奠定基础。 
3 攻克的技术难点 
总干渠水情调度管理平台技术改造分2期工程完成。一期工程完成水位传输和节制闸上、下游的监控的安装和调试,29年完成。二期工程完成桥梁、干渠分水闸及沉沙池监控的安装和调试,基本建立起达到当前灌区工作需的水情调度管理平台,211年基本完成。主攻克了以下几个技术难点 
3.1 如何降低每个监控设备的耗能 
由于监控点需全天候工作,因此太阳能电池的功率、监控设备和蓄电池容量的功耗作为技术方案是否可行关键。 
3.2 高电源的综合利用率 
课题组与厂家合作设计了一种节能控制器,这种节能控制器可以根据需接通和关闭有关设备的电源,对耗电功率比较大的LED照明灯限制其工作时间,能大大高电源的使用效率和系统的可靠性,经试验该系统在无充足阳光的阴雨天可连续工作半个月。 
3.3 总干渠水情调度管理平台技术改造信息平台建设 
相关单位或段点的网络接入方式和接入运营商不同,将多单位各种水情信息容入一个平台进行集中管理,解决这个问题有2个方法各单位统一网络接入,组建专用网络;采用IpsesVPN技术,构成一个跨地区跨运营商的虚拟局域图,多单位利用现有网络上构成一个虚拟局域网。经过研究和比对,第1种方法组网费用高,无法利用各单位现有的网络资源,并且可能有地域的限制;第2种方法组网费用很低,可利用各单位现有的网络资源,无地域限制,因此课题组确定采用第2种方法。 
多单位或段点的不同类型数据的接入与转换,不同的设备输出的数据形式也不同,例如超声波水位计输出的数据为RS—232或RS—485,视频摄像机输出的数据为1V的模拟信号。而启闭机闸位传感器输出的是脉冲信号,限位开关输出的是开关信号,针对不同数据形式,采用相应的通讯方式,将数据传至就近的TCP/IP网络接入点,再经局域网传至局控制中心。 
4 效益分析 
总干渠水情调度管理平台系统技术改造紧紧围绕集中管理,远程控制、技术先进、性能稳定、功能齐全、方便应用、便于维护。系统改造完成后,极大的高了总干渠输水和带冰放水的安全保证率,为科学决策调度供水,合理配置水资源及时供了大量的详实数据和依靠,为引黄济津工作的顺利开展供了强有力的保障。 
总干渠水情调度管理平台技术改造完成后,保证了灌区管理局能够在第1时间获取水情信息,加快了管理局中心与各测站的信息沟通能力,高了管理局处理总干渠突发事件的能力,全面升了灌区的管理水平,为灌区水资源平衡和调度供水供了科学的依据和保障,实现了水资源的优化配置,高了水资源利用率,并节省了大量的人力、物力。年运行成本减少164.97万元,年减少抢险工程费26万元,年增加水费收益27.66万元,使潘庄灌区的经济效益和社会效益显著增加。 
总干渠水情调度管理平台系统改造后,高了总干渠安全输水的保证率,降低了年运行费用,增加了水费收入,节省了大量的人力、物力,高了灌区利用高科技手段进行优化调度供水和合理配置水资源的管理水平,系统达到了自动化高,科技含量高,自主创新与实际应用相结合,在全国同行业的灌区中有很好的推广价值和借鉴意义,为下一步灌区的信息化建设打下了坚实基础。