基于Internet的水利工程自动化系统研究

王 伟，王莉莉，简 丹，管湑松

(1.江苏省洪泽湖水利工程管理处，江苏 淮安 223100，2.南水北调江苏水源淮安分公司，江苏 淮安 223101；3．南水北调东线江苏水源公司扬州分公司洪泽站管理所，江苏 淮安 22310)

基于Internet的水利工程自动化系统研究

王 伟1，王莉莉1，简 丹2，管湑松3

(1.江苏省洪泽湖水利工程管理处，江苏 淮安 223100，2.南水北调江苏水源淮安分公司，江苏 淮安 223101；3．南水北调东线江苏水源公司扬州分公司洪泽站管理所，江苏 淮安 22310)

近些年，我国水利工程投资建设的步伐正在不断的加快，持续、充分的发挥着其拉动经济增长的作用，随着现代科学技术的不断发展，水利工程自动化系统也得到了较大的提升。文章首先对基于Internet的水利工程自动化系统进行了概述，分析了其重要意义；然后对基于Internet的水利工程自动化系统的系统功能进行了相关探讨；最后，对基于Internet 的水利工程自动化系统结构与其中的关键技术进行了分析与研究。

Internet；水利工程；自动化系统；技术

0 引 言

1998年三江大水后，我国强化了水利基础设施的相关建设，投资规模不断提高，水利工程得到了迅速的发展。我国水利部在2016年召开了党组(扩大)会议中指出：要加快推进对灾后水利薄弱环节建设、重大水利工程的建设、加强水资源节约和水生态保护等。目前我国相关水利工程项目在建投资规模已经达到了9000亿元，水利工程投资建设的步伐正在不断的加快。

1 水利工程自动化系统的概述

目前，我国水利工程投资建设的步伐不断加快，面对不断增多的水利工程项目建设及其维护管理规模的扩大，水利工程自动化系统显得非常的重要。水利工程自动化系统是一种智能的远程监控系统，采用无线通讯的方式，可以实时、高效、准确的传送水利工程项目中的水文参数监测数据，实现水利工程管理的自动化，从而提高相关部门、相关工作人员的工作效率[1]。

水利工程监控系统的总体结构如图1所示，随着科技的进步、Internet技术的广泛应用，为水利工程自动化系统的发展提供了平台，系统的结构、涵盖的内容，以及应用范围都发生了变化。现如今，基于Internet技术的水利工程自动化系统，实现了远程的监视、管理、调试与控制，以及远程设备故障诊断，不仅提高了水利工程自动化系统的工作效率，还提升了相关设备的维护管理水平。

图1 水利工程监控系统的总体结构

2 基于Internet的水利工程自动化系统的系统功能

基于Internet的水利工程自动化系统主要包括：①远程数据采集，进行远程监控、管理；②对水利工程自动化系统的现场测控设备进行远程调试、操作。下面对基于Internet的水利工程自动化系统的系统功能，进行具体的分析：

2.1 远程监督

基于Internet的水利工程自动化系统的远程监督功能主要是对水利工程重要区域，以及水利工程现场参数和状态进行远程监视、查询与控制，利用Internet实时、准确的传输这些被采集的数据信息至监控中心，使相关部门可以远程的监测水利工程的运行状况，能够及时发现问题并采取措施进行处理[2]。

2.2 远程控制

基于Internet的水利工程自动化系统的远程控制功能就是指利用Internet，实现对水利工程的远程控制，能够对现场测控设备进行远程调试、操作、管理，能够对所需数据信息的采集进行远程的操作、控制等。

2.3 远程调试

基于Internet的水利工程自动化系统的远程调试功能是指：在进行新建泵站的机组试运行，或是机组维修后的试运行中，操作人员依据于相关参数、现场状态，利用Internet进行远程调试操作，修改特定工作参数等。通过远程调试能够使水利工程自动化系统，时刻处在较好的工作状态下[3]。

2.4 远程功能组态

基于Internet的水利工程自动化系统的远程功能组态功能就是指：利用Internet进行相关的远程操作，如：定义现场测控设备的功能和工作方式、修改泵站的优化控制模型、修改闸门的引水控制算法等。

2.5 远程故障诊断

基于Internet的水利工程自动化系统的远程故障诊断功能就是指利用Internet远程进行故障诊断。例如，当现场测控设备故障，基于Internet的水利工程自动化系统便会立刻进行数据收集，分析故障原因，利用Internet及时传输、反馈到控制中心，以便相关工作人员快速的进行故障诊断，及时采取措施解决故障[4]。

2.6 远程参数整定

基于Internet的水利工程自动化系统的远程参数整定功能就是指远程的对水利工程现场测控设备的各个工作点参数进行整定，并且可以及时、准确的将整定数据通过Internet反馈至控制中心。

3 基于 Internet 的水利工程自动化系统结构

如图2所示，是基于Internet的水利工程自动化系统的系统结构示意图，其中包括了农田自动喷灌系统、泵站监控系统以及水闸自动化控制系统三大系统。这三大系统皆处于现场的独立的系统，具有独立性，基于Internet网络实现了远程的监控、管理。

图2 基于Internet的水利工程自动化系统的系统结构示意图

由图2可知，在各个单独的自动化系统中，都设置了远程监控的代理软件，进行远程数据采集并且及时的反馈至监控中心，进行远程监控、管理。三大系统都是基于Web服务器的B/S 结构，工作站需要通过专门的远程监控操作服务的网站进行远程操作。利用Internet，将设置于各现场、具有独立性、具体不同特定功能的水利工程自动化系统联合成全分布式网络系统，通过Explorer等浏览器，实现现场信息数据的远程收集、浏览、操作，以此实现远程监控、管理、控制等协同工作，具有适应地域分布的特点。综上所述，基于Internet的水利工程自动化系统是Internet技术、Web技术、浏览器技术、计算机控制技术、TCP/IP网络通讯技术、数据库技术等技术协调发展得到的产物[5]。

4 基于Internet的水利工程自动化系统的关键技术

想要实现基于Internet水利工程自动化系统的各项功能，就需要考虑原控制技术、网络技术的特点，以及自动化系统的新特性，下面，文章对基于Internet水利工程自动化系统的关键技术进行了分析与思考：

4.1 延时处理

图2中的泵站监控系统因为受到一些因素的影响，如网络传输路径、网络流量、传输距离、网络传输协议、网络拓扑结构等，导致数据的传输从起始点到终点的传输延时具有比较大的差异性。因为从控制站点到控制现场需要需要经过数个网络节点与传输链路，所以很难控制、预测现场所采集到的数据和调试指令在Internet上的传输时间，导致系统功能受到限制。因此，为了避免传输延时带了的不利影响，我们需要采取一定措施实施延时处理，例如：传输信息数据前进行压缩处理、减少冗余信息等，以此减少传输所需时间[6]。

4.2 视频传输

在整个水利工程自动化系统中的监控系统，传输视频信息数据是相当重要的一环。传输介质、设备，以及传输的图像、视频信息等都影响着水利工程自动化系统中的监控系统的可靠性。传输介质影响视频传输主要因素是传输距离和环境干扰，现如今，主要的传输介质有：光纤、双绞线以及同轴电缆三种。光纤具有容量大、保密性强、传输质量好、不受电磁干扰、受外界环境影响小等优势，是一种适合远距离的视频、图像信号的传输方式；应用双绞线的传输设备具有价格低廉、布线简单、传输距离远、抗干扰能力强等优点，但是存在在长距离的传输过程中，信号的衰减较大的不足；同轴电缆相比于其他两种传输方式，仅仅适用于近距离传输的小范围的水利工程自动化监控系统中，具有较大的应用局限性[7]。

4.3 数据并行收取

基于Internet水利工程自动化系统中，运用了比较先进的IP技术，使系统实现了多个远程监控点的数据同时进行收集与处理，为相关工作人员提供了便利，提高了工作的效率，有利于水利监测等相关部门开展工作，使水利工程自动化系统能够及时、高效、准确的进行信息数据的传输，从而推动水利工程向信息化不断发展，带动水利工程建设的进步与发展。

4.4 网络安全

基于Internet的水利工程自动化系统面临着网络不安全因素导致的安全隐患问题，严重威胁到远程组态、远程控制、管理与远程维护等相关工作的有序开展。因此，需要在系统中考虑网络的安全问题，保证水利工程的信息数据在网络的传输过程中受到完整性、真实性和机密性的全面保护，避免数据遭到非法入侵、篡改、破坏和删除等，在远程操作的整个过程中，严格进行安全保护[8]。

5 结 语

目前，我国相关水利工程项目在建投资规模不断扩大，水利工程投资建设的步伐不断加快。基于Internet的水利工程自动化系统不仅能够积极的推动水利工程运行管理模式的完善、优化、改革，而且还有利于人力资源的合理配置、水利工程的运行维护水平的不断提高等。基于Internet的水利工程自动化系统为水利工程综合效益的充分合理发挥，以及流域水资源的优化调度奠定了重要的基础。基于Internet的水利工程自动化系统在优化发展的同时，需要考虑其存在的问题和不足，考虑其中的关键性技术。

[1]赵令剑.大伙房输水工程视频监控系统的高清化改造[J].黑龙江水利科技，2014(06)：101-102.

[2]张璇.大伙房水库工程观测设备设计分析[J].水利规划与设计，2014(11)：76-77,82.

[3]王彤，刘大庆，蔡新.大伙房水库输水应急入连工程信息化自动化系统构建[J].水利建设与管理，2012，S1：21-22.

[4]吴优，王树海，王祖印.基于Internet网络水利信息化管理平台的设计与研究[J].水利规划与设计，2009(05)：59-62.

[5]冯旭.对Internet网络的水利工程自动化系统的分析[J].自动化与仪器仪表,2016(04):227-228.

[6]贺杨.基于Internet的水利工程自动化系统研究[J].水利建设与管理,2014(04):62-64.

[7]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].海河水利,2008(01):58-61.

[8]胡四一.全面推进水利信息化八大重点工程建设[J].中国水利，2008(19)：8-9.

TP273.5

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1007-7596(2017)09-0044-03

2017-08-26

王伟(1981-)，男，江苏淮安人，工程师，研究方向为通讯网络、自动化、防汛抗旱、水利工程等；王莉莉(1986-)，女，江苏淮安人，工程师，研究方向为水文、计算机管理与应用；简丹(1986-)，女，江苏盱眙人，工程师，从事水利工程管理工作；管湑松(1989-)，男，江苏洪泽人，助理工程师，研究方向为泵站、水电站、自动化、水工。