1前言

　　浙江省目前已經建成中小水庫3800余座，總庫容50多億m3，主要遍布山區邊緣地區，承擔了防洪、灌溉、發電以及城鎮供水等方面的作用。由于這些水庫大多建于上世紀五六十年代，受當時的物力、財力以及技術條件的限制，這些工程普遍存在標準偏低、施工質量不高、設施老化破損或不完備等問題。針對這種情況，浙江省提出了“千庫保安”工程建設，陸續投入資金進行病險水庫的除險加固工程，同時也對水庫進行了自動化系統建設，如大壩自動化安全監測系統、水情自動測報系統、電站自動化監控系統、圖像安全監測系統等，這些系統組成了水庫信息化系統。本文通過對安地水庫信息化系統的建設，探索如何把這些已建、在建或將建的自動化信息系統的信息有效地利用起來，為上級水行政主管部門正確決策防洪抗旱調度及專家安全評價提供實時、準確的信息。

　　2水庫信息化系統介紹

　　安地水庫位于浙江省金華市婺城區安地鎮，集雨面積162km2，流域位于錢塘江流域梅溪支流，雨量充沛，多年平均降雨量1815mm，水庫庫容6250萬m3。安地水庫主要為以灌溉為主結合防洪、發電等綜合利用的中型水庫。一級電站裝機4×1500kW，二級電站位于一級電站下游大約1km處，系安地水庫梯級開發電站，裝機2×250kW，泄洪閘位于大壩左岸的馬家嶺處(見圖1)。

　　2．1系統網絡結構

　　網絡中心設在水庫管理大樓，里面放置數據庫服務器、網絡交換設備等。水文遙測子系統、壩體滲壓自動監測系統根據實際情況放在水庫觀測中心水文站；一級電站自動化監控系統放在一級站中控室，二級電站自動化監控系統子系統放在二級電站中控室。泄洪閘監控采用PLC控制，與交換機通訊，圖像由攝像機采集經過視頻服務器，通過交換機經網橋直接到服務器。

　　服務器與各子系統前置機之間采用10／100M網卡和網絡線連接。上級部門通過寬帶網絡或MODEM撥號方式與水庫局域網互聯。

　　信息化系統采用局域網結構，由數據庫服務器和各子系統前置機組成。水文遙測子系統各測站與主站之間通信為GSM移動無線通信方式，其余各子系統與子系統前置機之間通信采用有線電纜傳輸方式。網絡中心到一級電站與水文站采用光纖傳輸。泄洪閘距離水文站直線距離約800m，而從繞庫公路算約有2km，數據量不大，采用光纜造價要近10萬元，因此采用無線網橋方案。二級電站與管理樓之間直線約400m，數據量也不大，因此也采用無線網橋方案。

　　1前言

　　浙江省目前已經建成中小水庫3800余座，總庫容50多億m3，主要遍布山區邊緣地區，承擔了防洪、灌溉、發電以及城鎮供水等方面的作用。由于這些水庫大多建于上世紀五六十年代，受當時的物力、財力以及技術條件的限制，這些工程普遍存在標準偏低、施工質量不高、設施老化破損或不完備等問題。針對這種情況，浙江省提出了“千庫保安”工程建設，陸續投入資金進行病險水庫的除險加固工程，同時也對水庫進行了自動化系統建設，如大壩自動化安全監測系統、水情自動測報系統、電站自動化監控系統、圖像安全監測系統等，這些系統組成了水庫信息化系統。本文通過對安地水庫信息化系統的建設，探索如何把這些已建、在建或將建的自動化信息系統的信息有效地利用起來，為上級水行政主管部門正確決策防洪抗旱調度及專家安全評價提供實時、準確的信息。

　　2水庫信息化系統介紹

　　安地水庫位于浙江省金華市婺城區安地鎮，集雨面積162km2，流域位于錢塘江流域梅溪支流，雨量充沛，多年平均降雨量1815mm，水庫庫容6250萬m3。安地水庫主要為以灌溉為主結合防洪、發電等綜合利用的中型水庫。一級電站裝機4×1500kW，二級電站位于一級電站下游大約1km處，系安地水庫梯級開發電站，裝機2×250kW，泄洪閘位于大壩左岸的馬家嶺處(見圖1)。

　　2．1系統網絡結構

　　網絡中心設在水庫管理大樓，里面放置數據庫服務器、網絡交換設備等。水文遙測子系統、壩體滲壓自動監測系統根據實際情況放在水庫觀測中心水文站；一級電站自動化監控系統放在一級站中控室，二級電站自動化監控系統子系統放在二級電站中控室。泄洪閘監控采用PLC控制，與交換機通訊，圖像由攝像機采集經過視頻服務器，通過交換機經網橋直接到服務器。

　　服務器與各子系統前置機之間采用10／100M網卡和網絡線連接。上級部門通過寬帶網絡或MODEM撥號方式與水庫局域網互聯。

　　信息化系統采用局域網結構，由數據庫服務器和各子系統前置機組成。水文遙測子系統各測站與主站之間通信為GSM移動無線通信方式，其余各子系統與子系統前置機之間通信采用有線電纜傳輸方式。網絡中心到一級電站與水文站采用光纖傳輸。泄洪閘距離水文站直線距離約800m，而從繞庫公路算約有2km，數據量不大，采用光纜造價要近10萬元，因此采用無線網橋方案。二級電站與管理樓之間直線約400m，數據量也不大，因此也采用無線網橋方案。

　　2．2系統工作模式

　　全系統包括了壩體滲壓自動化監測、水文遙測、電站監控、圖像監視監控、泄洪閘監控等5個子系統，形成1個局域網，每個子系統都可以獨立工作，各子系統通過最新的計算機網絡與通信技術，實現各功能子系統數據共享、遠程監控、現代化管理。各子系統數據更新后自動存入服務器數據庫。提供基于Web方式的綜合信息查詢系統集成整合各子系統的共享數據，供局域網絡內所有機器查詢，也可以為遠程連接的上級部門提供信息查詢。實現基于局域網的系統資源共享(如打印機、硬盤資源，文檔共享等)。

　　2．3子系統設計

　　2．3．1壩體滲壓自動化監測系統

　　水庫土壩通過觀測壩內水位情況來判斷大壩運行是否安全。因此，在土壩的內部防滲芯墻的前后不同斷面根據觀測需要埋設水管，里面放置水位傳感器，通過模數轉換卡(A/D卡)連接至計算機，經計算機采集、分析、處理等實現對大壩實時監測。數據通過網絡傳輸到中心服務器。

　　2．3．2水文遙測系統

　　水庫水文遙測系統，根據地形分布在流域內不同的地區，建4個雨量遙測站，可以較客觀地分析整個流域的降雨情況。采用單片機程序處理采集的雨量數據，因數據量不大，為節約成本，利用現有分布較廣的移動電話(移動或聯通)，通過GSM短信或GPRS方式發送；中心站也通過GSM短信或GPRS接收各雨量站發送的數據，輸入到計算機進行處理、存儲、分析，再傳送到網絡中心。

　　2．3．3電站監控系統

　　一、二級電站采用從加拿大引進的TCM新型水電站計算機控制系統。該系統為分層分布式硬件結構，由可選的各個模塊組成，采取模塊化編程，實現水電站的自動監測、控制、調節和保護。系統由上位機與下位機測量、控制保護單元(LCU)2個層次組成，上位機與下位機LCU之間通過SIM通訊進行數據交換；上位機、下位機各單元之間均可獨立工作，每一設備的故障均不影響系統的持續運行。

　　為確保電站的安全運行，一、二級電站監控系統獨立運行，僅限向中心服務器上傳有關共享數據，中心以及各個網絡終端都不能進入電站監控系統。

　　2．3．4圖像監控系統

　　圖像監控系統，主要對大壩水位觀測點、壩面、一、二級電站運行工況、泄洪閘工況和泄洪閘啟閉機房等6個站點作為圖像采集監控點，管理樓作為監控中心站。

　　本設計的圖像監控方案是基于IP網絡的視頻監控系統，前端監控點攝像機的視頻信號及控制信號通過數字視頻服務編碼器編碼壓縮成MPEG-4標準信號直接與網絡連接；之后通過具有網橋結構的擴頻微波電臺傳輸至一級電站以太網絡，通過一級電站與管理樓之間的光纖網絡延伸至管理樓中控室，實現真正意義上的數字化視頻傳輸系統。

　　2．3．5泄洪閘監控系統

　　本系統由閘門遠程監控系統、遠程視頻監控系統、無線通訊及語音系統等3部分組成。

　　閘門遠程監控系統采用開放系統，由上位工控機、打印機、現地LCU單元以及閘門控制箱等構成。通過無線網絡系統與安地水庫其它計算機監控系統進行連接，實現數據共享和網絡遠程訪問。

　　遠程視頻監控系統根據泄洪閘實際情況，使用3套現地視頻采集終端，通過無線傳輸系統接入視頻監控系統。

　　無線通訊及語音系統采用摩托羅拉Canopy系統建立無線網橋，建立泄洪閘門跟水庫管理處的無線以太網絡連接，為視頻傳輸和閘門遠程監控信號提供傳輸通道。配備網絡IP設備，擴展水庫電話語音系統至泄洪閘門，提供清晰的語音通訊。

　　3應用情況分析

　　安地水庫信息化系統的建設，由于資金原因，歷時3年多分期完成。但由于設計規劃時考慮了系統的擴展性、兼容性等，各個子系統在建設過程中并沒有增加冗余的工作量，每個子系統增加都不影響前面的工作。系統建成后，主要有以下的功能：

　　1)以局域網形式將各個子系統有機地集成為一體，做到數據和資源共享。按不同類型對數據自動分類、轉換、整編等各項處理。建立數據庫系統，各子系統信息、數據、圖表等內容以網頁方式發布。

　　2)管理處各科室按照不同管理范圍、不同級別進行且分為操作員級和管理員級，在各自權限范圍內操作。

　　3)能以Web瀏覽器方式通過電話線進行遠程訪問以及FTP、Email等信息交流。

　　4)系統在通信鏈路、操作系統、數據庫等環節采取嚴格的安全措施，保證網絡系統不受外界侵害。Web瀏覽器只能瀏覽數據、圖形、報表、儀器布置圖等資料，所有的數據和程序都放在服務器中，由專門的管理員負責維護，用戶無法在有意或無意的情況下修改或刪除服務器中的數據和程序。

　　5)具備網絡擴充接口，便于和地方水利網或Internet網絡連接。

　　通過信息化系統，將壩體滲壓自動化監測、水文遙測、電站監控、圖像監視監控中所有計算機和外部設備等以網絡形式連接起來，建立計算機局域網，使大壩的安全管理、水庫防汛調度、電廠運行管理等能有機結合，大大地提高了水庫現代化管理水平，提高了工作效率。

　　4總結

　　我國水力資源豐富．水電站眾多；特別是我國在50～70年代興修的一批水庫、大壩，隨著運行時間的不斷延長，科學技術的發展，在需要對其維護的同時，亟待安裝一批現代化的安全監測、管理系統，對水庫進行實時監控管理。安地水庫信息化系統成功地將大壩壩體滲壓自動化監測、水庫水文遙測、電站監控、圖像監視監控、泄洪閘監控等集成管理；自投入運行以來，系統運行穩定，工作可靠，在水文分析計算，防洪抗旱、發電生產調度等方面發揮了重要作用，提高了水庫現代化管理水平，為水庫、大壩除險加固建設中實施水庫信息化工程提供了成功范例。