远程监控技术在水利工程运行管理中的应用分析

买买提力·艾尼瓦尔

(新疆头屯河流域管理局水利管理中心，新疆 昌吉 831100)

水利工程作为我国的基础性工程，为我国社会经济的发展做出了重要贡献。近几年，我国在水利工程发展过程中，为促进我国水利工程的发展，在投入了大量的资金的同时引入了多项新技术[1-3]。其中，远程监控技术便是水利工程的新技术之一。远程监控技术的引入，可以实现对河道、水库水文、水利设施等的实时监测。解决我国新疆等地区由于小型水库多、分布较为分散等问题[4-6]。从而达到对水利工程运行状态实践精准监测，时时管理的目的，具有重要的工程意义。

1 远程监控系统网络的基本构架

1.1 OSI简介

TCP/IP至今最成功的网络通信协议,是最大的开放式网络系统。此系统具有可靠传输数据、自动检测和避免网络发生错误的能力。更为重要的是，TCP/IP系统是开放式的通讯协议，其可以保证在设备差异性较大时，依然能进行通讯。

1.2 OSI参考模型

在1983年，国际标准化组织开发了OSI模型，作为开发网络的参考模型，该模型被广泛的应用于分层的网络体系结构。其七层的体系结构如表1所示。OSI模型是表示的是每一层的功能，并不能完整的描述各层的服务和协议。并且在实际的工程中，大多数协议并不真正遵从规范。

表1 OSI的体系结构

1.3 TCP/IP参考模型

TCP/IP模型与OSI模型相比，其更侧重于互联网设备的数据传送，而非功能层侧的划分。骑在计算机网络体系中具有重要的地位。从网络的发展来看，几乎所有的工作站都配备TCP/IP标准。从实际而言，TCP/IP模型是工业标准。由于TCP/IP模型在功能上不强调功能的划分，其比OSI模型更为灵活，其具体比较如表2所示。

表2 模型比较

TCP/IP体系协议层次关系如图1所示。

图1 TCP/IP体系协议层次关系

2 水利工程远程监控系统

2.1 水利工程远程监控系统的网络拓扑结构

如图2所示为水利工程远程监控系统的网络拓扑结构图，由图2可知，该远程监控系统主要又WEB服务器、数据库、路由器、防火墙以及客户端浏览器等几部分组成。其中Web服务器主要包含硬件和软件两部分。在水利工程常见的Web服务器硬件包括Unix工作站、PC服务器等，软件通常为：Apache、微软IIS等。

图2 水利工程远程监控系统的网络拓扑

2.2 水利工程远程监控系统的结构

整个远程监控系统由监控现场子系统、服务器子系统、客户端子系统等三大部分组成,具体情况如图3所示。其中，监控现场子系统的功能为现场监测与控制；服务器子系统的功能是数据存储与转发；客户端子系统的功能为客户端接收与命令发送。下面对各个系统部分进行逐一介绍。

图3 水利工程远程监控系统的框架

2.2.1 监控现场子系统

水利工程监控现场子系统从功能上是负责检测现场各个控制节点的运行状态以及运行数据。如闸门的开度等。在采集完数据后，将采集到的数据经过汇总处理后，传送到各实时监测系统的主机。另一方面，现场监控子系统需要接受服务器系统发送过来的指令，能够对指令进行相应的解析验证，完成相应的指令动作。水利工程监控现场子系统的网络组成的网络即控制网络，其可以是现场总线组成，也可以是工业控制网络组成。由于现场子系统的网络与服务器子系统的网络要求不同，想要实现二者之间的数据交互，必须将控制网络与信息技术之间进行融合。

2.2.2 服务器子系统

水利工程远程监控系统中的服务器子系统，从功能上来讲，是一个中介系统，其主要是由防护墙。服务器。实施检测的工控软件等组成。其中WEB服务器通过扩展技术显现与客户子系统之间的交互。服务器子系统与客户端子系统是实现实施监控的SCADA系统的监测与控制功能。在实际工程中，SCADA系统中的数据类型较为复杂，包含了实时数据、历史数据、图形、曲线等，同时SCADA系统要保持一定的实时性，因此SCADA系统采用的IIS技术以及动态服务主页技术实现数据之间的动态交互。

2.2.3 客户端子系统

客户端子系统是监控系统与用户之间直接交互的部分，其在功能上是为了实现用户的输入指令的接收，并且从扶我去中获取检测的数据，发送相应指令的目的，在实际工程中，客户端子系统通常采用的是IE浏览器与WEB服务区进行交互的，因此，客户端子系统不需要应用程序，仅需要借助HTML、Javascript、Java Applet等技术来处客户端逻辑以及显示等问题。因此，客户端子系统不需要下载任何程序，仅需要下载部分组件。

3 远程监控技术在水利工程运行管理中实际作用

水电工程中，监控技术的合理运用，可提供整个水利工程的运行效率，并且能够为工程建设期的工程建设质量提供一定的保障。在工程实际中，远程监控技术能够及时检测到水库的水位情况，同时能够在中心控制设备商获取所提供的实时数据资料。工作人员根据数据情况，可以准确的判定水流的流速以及水位情况，进而通过对闸门的远程操控实现有效调节。

在水利工程中，存在特殊的工作环境，例如水库的溢洪道等危险区域，在这些危险的区域，受到外界条件的限制，无法实现运行人员的值班值守，在此条件下需要远程监控设备来进行水库状态的实时监测。才能够对其变化情况作出详细且准确的记录，并且远程监控技术还能够进行远距离的操作，这对于中国的水利工程建设来说是具有重要作用的。

工作人员在对闸门操作时，也需要通过远程视频监控系统对河流的上下游状况进行控制，并且关于水面的清洁度，也需要进行及时的清理与检测，才能保持河道的流通顺畅，而水质的清洁又是水利工程管理的监控内容之一，故远程监控技术在河道的污染治理上也能够起到相应作用。

4 结语

水远程监控技术作为水利工程运行管理的重要技术支撑。其可以实现对河道、水库水文、水利设施等的实时监测。解决我国新疆等地区由于小型水库多、分布较为分散等的问题，对此本文从远程监控系统的网络基本构架出发，对水利工程中的远程监控系统的基本组成进行了介绍，分析了水利工程中远程监控系统的监控现场子系统、服务器子系统、客户端子系统等三大部分组成部分，并对远程监控技术在水利工程运行管理中的实际作用进行了说明。通过本文分析，可为水利工程项目的监控系统设计提供参考，具有一定的工程意义。