水利工程論文-飛來峽水利樞紐水情遙測預報和調(diào)度系統(tǒng).doc

水利工程論文-飛來峽水利樞紐水情遙測預報和調(diào)度系統(tǒng)摘要：本文結(jié)合我國衛(wèi)星通信和超短波等先進技術(shù)的應用，主要介紹了廣東省北江飛來峽水利樞紐水情遙測預報和調(diào)度系統(tǒng)的建設情況。關(guān)鍵詞：水情自動測報衛(wèi)星通信計算機網(wǎng)絡調(diào)度系統(tǒng)一、北江飛來峽水利樞紐水情遙測預報和調(diào)度系統(tǒng)的規(guī)模和通信布網(wǎng)廣東省北江流域飛來峽水利樞紐過去建有一套超短波水情遙測和調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)由歐洲聯(lián)盟委員會無償興建，共包括41個遙測站、7個中繼站、1個中心站和3個遠程洪水信息分中心。系統(tǒng)采用查詢/應答方式，中心站的主控機與洪水預報調(diào)度計算機為局域網(wǎng)連接。飛來峽水利樞紐是以防洪為主，兼有發(fā)電、航運等效益的綜合利用的大型工程。為了在汛期充分利用來水多發(fā)電的同時使上下游城市防洪不受影響，飛來峽要根據(jù)上下游水量采用變動庫水位運行方式，因此加強水情遙測預報和防洪調(diào)度系統(tǒng)就顯得十分必要。新建系統(tǒng)在原來的基礎上增加23個超短波遙測站、11個Inmarsat-C衛(wèi)星遙測站、4個超短波中繼站、2個超短波/衛(wèi)星中繼站以及1個主控中心站(廣州)和1個分中心站(飛來峽)、1個監(jiān)控站(韶關(guān))。原有的超短波系統(tǒng)基本維持不變。在廣州中心站的協(xié)調(diào)控制下，形成新舊兩個相對獨立運行的超短波系統(tǒng)和一個由Inmarsat-C衛(wèi)星系統(tǒng)組成的水情遙測系統(tǒng)。二、水情遙測設備配置和功能要求北江飛來峽水利樞紐水情遙測預報和調(diào)度系統(tǒng)(以下簡稱飛來峽系統(tǒng)或本系統(tǒng))規(guī)模較大，功能要求較全，本文只能就一些主要部分的設計做簡單介紹。水情遙測部分的設備主要配置包括：數(shù)據(jù)終端RTU、各式水文傳感器、衛(wèi)星終端機、超短波電臺、各式天饋線、供電組(包括蓄電池組和太陽能光板)、同軸避雷器、電話線路MODEM等。本系統(tǒng)采用摩托羅拉公司的RTU，該公司的MOSCADRTU是由微處理器控制的通用設備，優(yōu)化設計用于對遠端設備的監(jiān)控。它提供多種拔插式模板，并根據(jù)需要配以相應的電源和通信設備。MOSCADRTU的軟件分為二個部分：第一部分為操作系統(tǒng)軟件，包括資源管理、任務調(diào)度、函數(shù)運算、網(wǎng)絡協(xié)議等；第二部分是系統(tǒng)配置軟件，包括I/O定義、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)定義、通信方式定義等；第三部分是應用軟件，這部分決定RTU的測控及通信功能。本系統(tǒng)的Inmarsat-C衛(wèi)星移動終端采用歐洲丹麥創(chuàng)可創(chuàng)公司的TT-3022C衛(wèi)星平臺，Vsat小站采用美國體斯公司的VsatTES和VsatPES5000衛(wèi)星平臺。本系統(tǒng)的遙測站有自報式和自報/應答兼容兩種，其功能基本上與常規(guī)標準相同，但與國內(nèi)普遍采用的遙測站功能的主要區(qū)別在：它具有現(xiàn)場顯示和固態(tài)存貯器裝置，兼容各種通信方式，傳輸速率較高，超短波單頻組網(wǎng)智能化管理等。三、計算機網(wǎng)絡水情調(diào)度自動化系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡水情調(diào)度系統(tǒng)，不僅要完成流域內(nèi)水情信息的實時采集、處理和洪水預報，而且要對大量的數(shù)據(jù)建庫，并進行計算分析和數(shù)據(jù)庫管理(包括實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫)，實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡聯(lián)調(diào)功能。這樣一個水情調(diào)度聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的功能應包括：數(shù)據(jù)采集和處理、系統(tǒng)監(jiān)測、遠程數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和計算、數(shù)據(jù)庫管理及畫面顯示和打印輸出等。北江飛來峽水利樞紐水情遙測預報和調(diào)度系統(tǒng)的廣州主控中心、飛來峽分中心和韶關(guān)監(jiān)控站都采用中國水利水電科學研究院自動化所為水電行業(yè)監(jiān)視控制系統(tǒng)開發(fā)的一種全新、全分布開放式、面向?qū)ο蟮挠嬎銠C監(jiān)控H9000系統(tǒng)。廣州主控中心計算機系統(tǒng)，建立一個基于目前流行的客戶機/服務器結(jié)構(gòu)、以高速大容量計算機組成的局域網(wǎng)系統(tǒng)為主要設備的電腦信息系統(tǒng)。新建的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)是以中心服務器計算機(集群)為核心，通過各種網(wǎng)絡設備，組成一個由中心服務器計算機(集群)、衛(wèi)星地面站、微波終端站、輔助遙測主控站、各種工作站、交換器、路由器、集線器和打印機服務器所組成的以太網(wǎng)系統(tǒng)，然后通過網(wǎng)絡二級交換機，把原北江水情遙測和調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)結(jié)在起，組成一個分層分布式的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)。飛來峽分中心計算機系統(tǒng)提供現(xiàn)場實時聯(lián)機查詢分析水情信息，進行洪水預報和調(diào)度作業(yè)，開展水庫正常運行和發(fā)電調(diào)度，采用客戶機/服務器結(jié)構(gòu)的計算機局域網(wǎng)系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡路由器與飛來峽水利樞紐電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)相聯(lián)，通過網(wǎng)絡二級交換機與飛來峽水利樞紐閘門計算機監(jiān)控系統(tǒng)相聯(lián)，并與廣州主控中心通過網(wǎng)絡路由器、主交換機、衛(wèi)星小站、微波干線、幀中繼等多種通信手段組成廣域網(wǎng)。韶關(guān)監(jiān)控站用于及時掌握上游站點工作狀態(tài)，共享水情信息。通過衛(wèi)星小站、超短波電臺、程控撥號電話線路，接收上游遙測站點水情信息、并與廣州主控中心、飛來峽分中心聯(lián)成廣域網(wǎng)，互通信息。水情調(diào)度自動化系統(tǒng)的主要功能：1數(shù)據(jù)采集和處理一個完整的水情調(diào)度網(wǎng)絡系統(tǒng)。它收集的數(shù)據(jù)除自動遙測的雨量、水位等實時數(shù)據(jù)外，還包括通過人工置數(shù)由遙測系統(tǒng)或其他通信方式提供的流量、流速、水庫水位和其蓄水量、發(fā)電流量、泄洪流量、閘門開度、機組出力等其他計算機子系統(tǒng)提供的相關(guān)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)都經(jīng)過各子系統(tǒng)采集后進行有效性和合理性判斷及格式化處理，并接入系統(tǒng)網(wǎng)絡調(diào)度中心錄入實時數(shù)據(jù)庫。2系統(tǒng)運行監(jiān)測網(wǎng)絡調(diào)度系統(tǒng)對所管轄的水庫實時運行參數(shù)進行監(jiān)測，對其中的一些重要參數(shù)進行越限報警及復限提示。同時對流域降雨分布、河段流量、閘門狀態(tài)、泄洪量及機組運行情況等制作監(jiān)視畫面。3數(shù)據(jù)統(tǒng)計和計算對實時采集的數(shù)據(jù)進行定時統(tǒng)計和計算，包括對各類水情數(shù)據(jù)(雨量、水位等)、水量數(shù)據(jù)(人庫流量和水量、出庫流量和水量、機組耗水、泄洪)，按日、月、年統(tǒng)計和計算。本系統(tǒng)也對氣象數(shù)據(jù)、發(fā)電量等相關(guān)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算。所有這些統(tǒng)計計算結(jié)果均存人數(shù)據(jù)庫，供隨時監(jiān)視和查詢。4數(shù)據(jù)庫管理數(shù)據(jù)庫管理是系統(tǒng)管理的一個重要部分。數(shù)據(jù)庫按其性質(zhì)分類，可歸納為實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫兩大類。實時數(shù)據(jù)庫包括遙測數(shù)據(jù)或應用功能軟件的計算結(jié)果和中間數(shù)據(jù)，應能對實時數(shù)據(jù)庫進行存放、讀取、修改等功能操作；歷史數(shù)據(jù)庫包括歷史性水情、水文和氣象數(shù)據(jù)，應能定期將記錄組成歷史文件，并能進行存放、調(diào)閱及增刪、轉(zhuǎn)存等操作。5遠程數(shù)據(jù)網(wǎng)絡通信內(nèi)部各設備之間的數(shù)據(jù)通信由網(wǎng)上連接，采用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的重要信息(如遙測數(shù)據(jù)、洪水預報結(jié)果及河段、水庫的水位等)需要上報上級單位或與其他相關(guān)計算機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)內(nèi)和網(wǎng)外的通信，包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡通信應支持多種通信方式，它支持超短波、衛(wèi)星廣域網(wǎng)、局域計算機網(wǎng)、地面微波廣域網(wǎng)及公共X.25分組交換網(wǎng)和程控