浅谈自动监控系统在灌溉工程上的应用（李金宝）

发布时间：2022-02-25 15:03:09 浏览数：次

灌溉工程是重要的水利设施，是国民经济和社会发展的重要基础产业。从我国的实际情况来看，全国拥有5300万hm2（计7.95亿亩）灌溉面积，占农田总面积的41％，生产了占总产量75％的粮食和95％以上的其它作物。因此，灌溉工程在现代农业和农村经济发展中的重要地位和作用是显而易见的。然而，由于灌区所具有的工程分散性、水资源的有限性、水位雨情的变化性、农作物需水的时效性、灌溉供水的动态性、提高水资源利用效益的系统性、灌区性质特殊性等方面的特点，其水管理工作的任务是艰巨的。因此，灌区管理手段的先进程度，不仅反映我国科学技术的发展水平，也是确保灌区工程安全运行、实现水资源优化配置、提高用水效率、保障灌区持续发展的实际需要。

一、系统组成

实时监测系统采用了计算机、信息传感器、传输网络、编解码器以及监控软件系统等多种现代技术。系统为多级网络分布式结构，它主要由水位传感器、雨量传感器、开度传感器及相应的采集单元和闸门自动控制单元、监控系统软件等组成。

实时监测系统从结构上可分为4个层次。各监测点采集水位、雨情、闸门开度等数据，通过预处理转换为数字信号，再通过GPRS公共通信网络传输至监测中心，进行存储、显示、分析；监测中心的命令也通过GPRS公共通信网络传输至现场仪表。

二．系统功能

监控系统主要用来实现现场数据采集、监视和控制，它是一个集分布式数据采集、分层数据传输、多种显示等功能于一体的监控系统。具有高可靠性以保证系统数据的安全和完整，保证在恶劣天气下如雷雨、严寒、高温的环境中正常工作。系统设计中广泛采用防雷电、防潮湿、抗高温、抗干扰、抗暴风等措施，软硬件的设计满足EMC（电磁兼容性）的要求，并且采取自诊断技术、系统自恢复技术、双机热备份及磁盘双工、磁盘镜像等技术，确保系统性能的可靠。具有数据采集、显示、存储等管理功能；具有设备功耗低、结构简单、界面直观、易操作、易维护等特点；具有起点高、构件化设计、良好的可扩展性和设备性价比；具有自动生成运行实时数据库，实现数据的统计和查询功能；具有雨情水位自动采集、传输、检测功能；具有闸门远程自动遥控，视频监视功能。

三．系统应用

实时监测系统主要用于灌溉工程的输水、配水管理，河道的船闸、节制闸以及灌渠的闸门现地控制和远程控制，实现水利自动化和管理信息化。

1、在小埠东灌溉工程上的应用

小埠东灌区位于临沂市以南的沂河两岸，南至郯城县境内的武河分洪道，西至苍山县沂堂乡，东至沭河。该灌区是以沂河小埠东橡胶坝为取水口，以区间径流和上游水库蓄水为水源的大型灌区，全灌区设计灌溉面积为30.05万亩。

小埠东灌区实时监测系统是以渠系水位监测、渠系闸门遥测、区域雨情监测为主，辅助以闸门自动控制系统，通过通汛网络、计算机网络把各系统整合起来，实现一个数据共享的信息访问平台。建成渠系水位点16处，渠系闸门监控站4座，实现5孔闸门的远程自动控制；实现了控制区内的部分雨情、水情、闸门信息的自动监测，相关数据的自动采集与传输；科学实验点的安防图像监测系统，保证实验设备的安全。由于采用先进的现代管理手段，实现了水资源优化配置，提高了灌区工程安全运行保证率和用水产率，创造了更大社会效益和生态效益。

2、河道的雨情监测与闸门控制

临沂小埠东灌溉区内有陷泥河、南涑河等主要河道，每年暴雨季节时，河道水位猛涨，部分农田经常受淹，防汛任务很重。新建成河道闸门遥测站4座，实现10孔闸门的远程自动监测，雨情监测点5处，科学实验站安全视频监控点1处，雨量监测点1处。管理人员能及时、直观地了解流域内的降雨强度、水位、闸门的运行情况，将所涉及到的采集、控制、通信、管理等方面纳入统一管理之中。当水位达到警戒线时，遥测系统对闸门进行开度调控，实现闸门的远程监测。

3、闸门自动控制系统

闸门自动控制系统分为集中控制单元、现地控制单元及电气设备三部分组成。集中控制单元位于监控中心，主要负责现场闸门设备的检测、显示、控制、报警、运行管理和报表打印等。现地控制单元是独立的自动控制系统，每孔闸门安装1台，用于控制闸门的运行，负责闸门开度、荷重等数据的实时采集，经逻辑计算后，调解闸的上下动作，并通过通讯模块，将采集数据传输给监控计算机。现场电气为最低层，执行手动操作闸门启闭机的功能。

在通信网络正常时，闸运行状态的监控是通过计算机监控系统集中控制来实现。在网络中断的情况下，可通过现场的现地操作面板来实现。现地控制级别最高。现地操作面板和集中控制的控制限由现地／远程切换开关决定。现地状态时，监控中心也可以监测闸门的动作，只是不能进行远程操作。

系统可采集闸门运行故障、电气参数及闸位等信息，并远程控制开闭闸门：在特殊情况下，还可以进行即时切换控制：一旦也现重大特殊故障，可以进行手控，保证及是闸门的正常开闭。闸门供电线路也现短路、开路、过载等故障时，中心有声光告警。

四．结束语

在以“科学发展观，构建和谐社会”的指导下，实时监测系统在节约灌溉、提高灌水质量和灌溉效率以及防汛抗旱等方面起到了重要作用。实行计划用水和准确引水、输水、配水、灌水的重要手段，也是核订和计收水费的主要依据。灌溉工程的信息自动化是灌区实现水利自动化和管理信息化跨越式发展的必经之路，同时还能够为水务管理部门防汛减灾提供合理的决策能力，正在实现人水和谐的社会提供保障。

作者单位：临沂市罗庄区水务局

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