基于网络技术的小水库远程监控系统

李盛成

(廉江市水利水电勘测设计室,广东 廉江 524400)

据调查,我国目前现有各类水库84926座,其中大型水库 415座,中型水库 2618座,小型水库81893座。小水库占我国水库总量的90%以上。

这些水库为我国经济和社会发展,人们生活的改善提供了有力的支持,同时还带来了农业灌溉、乡村防洪、人畜饮水、水产养殖等经济和社会效益,成为改善农业生产条件、促进农村经济发展、提高农民生活水平、保障人畜饮水安全的重要基础设施。2010年我国西南地区发生了历史上百年一遇的特大旱灾,这些分布在我国西南地区的各种类型的水库为解决当地老百姓生活用水,农业和牲畜用水提供了有力的保障,在抗击大旱的过程中发挥了重要的作用。

但是另一方面,小水库在给我们带来各种效益的同时,我们不得不关注由于小水库垮塌导致的危害。据有关部门的统计,1954～2006年间全国各类水库垮坝失事3496座,其中小型水库3370座,占垮坝失事总数的96.4%以上,由此可见,我国的小水库病险坝是一个十分严峻的问题,如何有效解决小水库病险问题就成为迫在眉睫的难题,资料显示,这些小水库的损坏绝大部分是由于小水库监管不周造成的。有效监控小水库的运行状态,及时发现和处理小水库运行过程中出现的各种问题将会大大降低小水库病害发生的可能行。

1 小水库运行管理的现状及存在的问题

我国现在运行的小型水库大多修建于20世纪50～70年代,在该时期修建的小型水库数量占现有小型水库总数的90%以上,由于当时技术和资金有限,大多数水库的修建都是靠人工肩挑手搬,机械化程度非常低,小水库的工程质量难以保障。小水库运行过程中的各种配套系统都没有安装。小水库的日常监管主要是靠农村村民自己管理,由于这些管理人员技术水平低,管理资金无法落实,导致小水库的日常监控基本处于无人管理的状态。小水库运行过程中出现的各种病害无法及时发现并得到有效处理,这些病险的小水库成为我国防洪体系中的薄弱环节,成为危及下游人民生命财产安全的罪魁祸首。目前小水库在运营管理过程中主要存在以下问题。

(1)监控措施不到位,险情无法及时处理。小水库在运行管理的过程中,人员岗位落实不到位,在建设初期,当时是集体所有制,小水库的管理由集体派人负责管理,但是目前农村改革,原有的体制不复存在,小水库的管理也就陷入无人看管的局面,小水库监控措施更无法落实。

(2)小水库年久失修,维修加固不到位。

2 小水库实现远程监控的作用及意义

新中国成立以来,已经修建完成的小水库约有十万座,由于各种历史及管理体制原因,导致这些小水库在建设质量,管理措施,监控技术等方面存在严重缺陷。同时由于建设标准低,设计、施工和管理水平低下以及年久失修、材料老化等各方面的原因,这些小水库都不同程度的存在裂缝、渗漏、破坏等隐患。据统计,我国每年由于小水库病害造成的损失高达数百亿元,成为危害我国人民生命财产安全的一个重要方面。四川大路沟小型水库垮坝,伤亡人员近40人,2005年7月21日,云南省昭通市彝良县七仙湖小型水库垮坝,16人死亡。加强小水库运行监控,及时发现小水库病害并处理成为我国小水库管理中最重要的问题。

进入新世纪以来,党中央国务院提出构建和谐社会,保障人民的生民财产安全的倡议,国家专门出台了措施来治理小水库的安全隐患问题。2002年5月,水利部召开了全国小型水库安全管理工作会议,要求 “统一思想、提高认识,努力做好小型水库安全管理工作”。根据该次会议精神,水利部印发了 《关于加强小型水库安全管理工作的意见》(水建管 [2002]188号)。该规定要求落实管理与维护经费,完善小型水库安全管理设施,包括防汛交通道路、通信条件、监测设施、管理房舍,明确技术档案管理要求等。通过基于网络的小水库远程监控系统可以有效解决目前我国小水库管理中存在的问题,可以有效减少管理人员,做到无人管理,实时监控并收集整理数据,管理部门根据监控数据及时发现安全隐患,及时采取措施解决存在的各种问题。从而可以极大提高我国小水库的运行质量,确保小水库的安全、正常运行,保护人民的生命财产安全。

3 基于网络的远程监控系统

随着计算机技术的发展,基于网络的远程监控技术也得到了快速的发展,监控技术的不断完善促使其在环境监测、电网监控,水电站监控等方面的应用越来越广泛。今天基于网络技术的远程监控,不仅可以方便地实现遥测、遥信、遥控、遥调,还可以实现远程视频监控。通过对小水库运行过程中远程控制、远程调试、远程管理等,极大提高了小水库的自动化水平,同时还有效解决了目前我国小水库存在的问题,及时发现小水库存在的险情,及时处理,确保了小水库的安全运行,保护了人民的生命财产安全。目前,基于网络的远程监控系统的主要功能有如下几个方面。

(1)远程监控。基于网络的远程监控系统可以有效检测小水库的水位变化,来水流量及水库大坝渗漏等问题,同时可以及时将这些监控数据反馈到远程监控设备上以方便管理人员来及时分析水库的各种数据,发现水库的各种险情并及时采取有效的解决方案,同时通过远程控制,可以做到无人值班,有效解决目前我国小水库运行中存在的管理人员不到位的问题。

(2)远程调试。通过远程控制系统,可以在外调试小水库中运行的各种设备,及时根据降雨量和水位的变化情况来调整水库的排水量,从而可以做到科学合理使用有限的水资源,为我国小水库地区的人民谋福利。

(3)远程分析。基于远程监控系统采集的相关数据,如水库水位变化曲线、水库水量变化、水库所处地区降雨量、水库大坝水平和竖直位移变化等数据,结合工程实际进行小水库运行数据远程分析。给出水库运行状况评价意见,针对水库评价意见及时做出相关行动。

(4)远程指令。基于网络技术的远程监控系统可以根据采集整理的数据及时发现水库存在的问题,当水库出现险情时,通过远程监控系统向水库所在地乡政府和村集体发出指令,让当地政府和人民及时采取相应措施来减少和避免由于水库的病险导致的破坏。

4 小水库实现远程监控的模式

基于网络的远程监控系统把分布于各小水库的运行设备、监控设备的各自独立的系统互联起来,该系统可以适应小水库分布于不同地区,使个小水库达到共同工作、远程管理、远程监控的目的。我国小水库远程监控系统的结构如图1所示。

图1 监控系统结构图

要实现远程监控,需要在总监控系统中设置一个以浏览器作为客户端软件,在各个小水库无需安装专用的程序,这样可以有效降低系统的费用,降低小水库的运行管理成本。由于目前我国的小水库大多处于偏远的中西部地区,无线网络技术还没有普及,所以在现在的条件下,结合小水库的时间情况,我们可以将公用固定电话网络用作数据传输的媒介,而没有必要去铺设相关的网络通讯设备。这样将会有效降低远程网络监控成本。

5 结论

随着我国经济和社会的高速发展,小型水库大坝安全问题越发显得突出,不再仅仅是各级水库主管部门关心的工程安全问题,而已成为国家与社会共同关注的社会问题。面对各种小水库灾害频发的现状,如何有效地监控小水库的安全运行,有效减少由于管理不当导致的水库灾害的发生就显得十分重要。运用网络远程监控系统可以有效解决我国目前小水库存在的问题,通过网络远程监控系统,可以有效降低小水库管理成本,同时实现无人管理,提高水库管理的水平,及时发现水库存在的问题并采取措施处理,此监控系统将会极大推进我国小水库的现代化建设,提高我国小水库运行质量,尽可能发挥小水库的经济和社会效益,为我国小水库地区人民生命和财产安全提供保障,为我国构建和谐社会发挥重要的作用。

[1]王祖印,邢德龙,王景波等.基于Internet网络的水利工程自动化系统研究[J].河海水利2008,2:58～61

[2]郑文波.控制网络技术的发展[J].工业控制计算机.1999,12(5):1～4

[3]孙水英,唐德善,白玉慧.水利工程远程监控系统设计研究[D].河海大学工程硕士学位论文.2005,12:1～8

[4]王有祥,邢成学,王广森.电脑自动化在小型水利工程中的应用[J].黑龙江水利科技.2009,1(37):178～178

[5]刘轰,徐群.基于Internet的远程监控系统及研究[D].河海大学硕士学位论文.2003,3:1～5

[6]黄凤珍,罗秀竹.计算机监控系统在提灌工程中的应用[J].水利水文自动化.1998,4:15～18

[7]任庆海,陈海霞.视频监控系统在水利工程中的应用任[J].水利水文自动化.2004,3:19～22