水库输水管线信息化系统的思考

王雪

摘 要：为了保证输水管线结构信息化系统有良好的运用效果，应认识到输水管线结构信息化系统对于水库发展的重要性，并能结合水库管理工作需要，制定科学的水库输水管线结构信息化系统应用方案。本文就水库当中输水管线结构信息化系统进行了分析。

关键词：水库；输水管线；信息化系统

水库在提升水资源利用率方面有突出的作用，尤其是现代各地区水资源越发匮乏的状态下，人们也就对水库越发重视。而水库在发展中也开始使用各种现代设备，通过信息设备的使用来对水库水流量进行时时监控，提升水库的综合管理能力。

1 项目基本情况概述

为了更加全面的对水库当中输水管线结构信息化系统发展情况进行阐述，本文引入了某真实水库项目作为案例。该水库工程控制下的流域面积为116平方千米，从该水库工程的主要作用方面来看包括了农田灌溉、防洪防涝以及利用水资源势能发电等几方面作用。从案例水库大坝的组成方面来看，其主要结构包括了排沙洞结构、大坝结构、供水引水口结构以及位于下游的发电站组。大坝结构是碾压混凝土类型的重力坝，坝体设计高度为77米，大坝顶部长度为181米，水库当中泄流建筑物是大坝顶部的无控制类型溢流堰。

该案例大坝在发展中逐渐使用现代化设备来对自身进行完善、优化，并以期通过水库输水管线结构信息化系统的实现来达到对水库运行中管道结构水压、输水管道流量、输水管道环境以及各种相关设备的远程监控，让整个水库的运行情况能得到全面而详细的监管，促进水库工程管理质量的提升。并且在输水管线结构信息化系统使用中，还使用了无线通讯技术以及太阳能技术，让水库工程全景监控以及全天无人监控有了实现的可能性，而从输水管线结构信息化系统实现的过程来看，其中包含了较多新型技术。比如太阳能类型电池板以及蓄电池储能供电技、无线类型数据采集终端设备，或者是各种便携乐行无线传感水情采集设备。

2 技术方案分析

水库当中的信息化监控系统主要以C/S类型构架为基础，同时辅助以大量的水情传感器设备，使用RTU设备来集中进行数据打包处理，依托4G网络将采集到的情报传输到远程监控室当中，在中央控制设备高性能处理下，让监控设备采集到的各种数据信息实现可视化，并且发掘出各种信息数据的深层价值。输水管线结构信息化系统的主要的技术方案包括了几个部分，首先是监控软件平台系统，这部分包括了通信服务设备、数据库服务设备、网络服务设备等设备。其次是终端类型监控单元部分，其中包括了GPRS类型的无线通信模块组件、RTU类型的采集组件。第三是传感设备探头，为了达到对水库运行情况全面监控目的，探头上通常具有流量传感设备、管道压力传感设备以及网络视频采集设备。第四是信息传输基础，也就是4G网络、短信息传输系统以及网络系统。第五是电力能源供应设备，主要包括光伏类型太阳能板结构、多路类型控制电源组件、太阳能控制设备以及阀控类型铅酸蓄电池组件。另外，输水管线结构信息化系统也有相配套的防护设施，这些设备通常包括避雷针、防雷设施、远程报警类型防盗门禁、防水类型顶部密封设备。

在水库使用了输水管线结构信息化系统之后，也就能完成对于水库运行阶段中的水情时时检测、水情信息集中储存、数据信息显示、各种应用系统接入、中央控制以及电话管理，通过这些设备的使用也就能同时满足水库当中水情信息监控以及展示的需要，让水库管理工作現代化、信息化、高效化。

3 关键技术分析

3.1 管道流量监测

采用管道超声波流量计。供电电压为DC24V±10%，信号输出RS485，MODBUS协议。由数据采集终端RTU负责控制上电和定期采集数据，具体参数如下：①适应管径：DN50～1000；②测量范围：流速0.1510.00m/s，流量0～1m3/s；③精度：准确度等级1.00；基本误差<1.00%；重复性误差<3W。

3.2 设备选址分析

根据管线沿线特征设计视频监控、流量监测和压力监测点的选点位置，选址原则如下：①流量与压力监测点：主要考虑高程落差因素及进出口、分水口，尽量均匀分布设置监测点。基本原则为高程落差间隔30m，设置一个监测点，总计9处；②视频监控点：在流量和压力监测点设置视频监测，增加重要部位（公路桥、村交通桥、管道重要拐点）视频监测。

3.3 视频监控

采用两种方式解决：一种是网络固定摄像机，另一种是4G无线网络固定摄像机。网络固定摄像机，采用海康威视、浙江大华、宇视科技等品牌的网络固定摄像机，输出RJ45百兆网口，电源DCDC12V±10%/200mA。4G无线网络固定摄像机具有以下特点：①采用用超低照度200万（1920×1080），2×10-3Lux@F1.20（彩色模式），2×10-4Lux@F1.20（黑白模式）CMOS图像传感器，低照度效果好，图像清晰度高；②最高支持1920×1080@60fps；③支持多种码流方式和视频数据编码技术，扩展达20路的连接；④支持移动端的实时水情获取，并通过多种提醒方式进行突发事件预警；⑤采用智能图像识别技术，捕获异常水情信息；⑥联动警务接口，实现针对突发情况的一键式报警；⑦支持多焦距、多亮度、宽动态和多维降噪设置。

3.4 管道压力监测

采用插入式管道压力计，由数据采集终端RTU负责控制上电和定期采集数据。主要技术参数如下：①测量形式：过程压力直接作用于陶瓷膜片上，衬底电极和膜片电极检测出与压力成正比的电容变化；②量程：0.00～5.00MPa；③精度：±0.15%FS；④长期稳定性：±0.15%FS/a；⑤温度系数：±0.10%FS；⑥工作温度：-40～85℃；⑦相对湿度：0～100%；⑧模拟输出：两线制4～20Ma；⑨防护等级：IP68。

3.5 GPRS4G通信

采用工业级4G无线全网通模块，全面兼容3大运营商网络和7大通信制式的自由选择；高速的网络通信基础，可以极大优化数据传输效率；采用基于VPN的客户端/服务器技术，便于系统的部署，优化设备的远程管理流程。该产品采用高性能的工业级32位通信处理器和工业级无线模块，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，同时提供1个RS232（或RS485/RS422）、4个以太网LAN，1个以太网WAN，可同时连接串口设备、以太网设备，实现数据透明传输和路由功能。为了提高产品的稳定性和可靠性，采用了WDT看门狗设计，保证系统稳定；采用完备的防掉线机制，保证数据终端永远在线；以太网接口内置1.50KV电磁隔离保护；RS232/RS485/RS422接口内置15KVESD保护；SIM/UIM卡接口内置15KVESD保护；电源接口内置反相保护和过压保护；天线接口防雷保护。

4 结束语

输水管线结构信息化系统对于水库发展有着关键性的作用，能让水库管理人员对水库水情有更全面、及时的了解，这样在获得了大量信息数据的基础在开展管理工作就能有更好的科学性、合理性。而且在信息化系统的进一步发展中还和大数据有了充分的联系，让水库管理工作变得更加高效。

参考文献

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