水利工程监控系统无线通信技术应用

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【摘要】水利工程具有防旱排涝、改善生态环境的作用，对于区域的经济发展具有重要的意义。水利工程监控系统可以对机械电气设备、水工建筑物和水情水质情况进行实时监控，通过对监控内容的分析为水利工程管理决策提供支撑。无线通信技术可以克服安装困难和维修不便的缺点，在提高监控系统的监控能力的同时降低投入的成本，这对于水利工程的稳定运作及其长远发展来说具有积极的作用。本文主要针对当前水利监控系统中存在的不足之处进行分析，介绍了无线通信技术的具体应用策略。

【关键词】水利工程；监控系统；无线通信技术

1引言

根据目前我国的发展现状来看，虽然我国领土规模广阔，经济发展迅速，但却也存在着资源分布不均，部分区域旱涝灾害时有发生等问题，我国也早已重视这些问题，并在各地投入大量资金兴建水利工程，这些水利工程对于居民生活用水和农村农业灌溉、防洪抗旱、改善生态环境方面具有非常明显的作用。水利工程的安全运行关系到区域用水的安全，水利工程一旦无法正常运行，就会造成经济损失，对环境也会产生影响。在水利工程建设与运行过程中，管理部门的决策需要大量的信息数据作支撑，随着水利工程规模的增大，越来越多的高科技设备投入使用，对水利工程监控系统提出了更高的要求。近年来随着信息技术的快速发展，无线通信技术也不断地被应用到水利工程监控系统当中。

2当前水利工程监控系统中存在的不足

2.1系统稳定性有待提高

随着水利工程管理单位监管需求的提高，越来越多的高科技设备运用到水利工程当中，水利监控系统逐渐变得庞大，在使用的过程中，会出现数据传输滞后、数据丢失、服务器反应迟钝以及主从机切换紊乱等现象。由于水利工程大都位于水边，空气湿度较大，露天监控设备中的电子元器件长期处于潮湿的环境中，也加大了故障发生的概率。还有一些位于地下的液压系统和传感器装置在阴暗、潮湿的工作环境中容易产生误动、拒动等故障[1]，元器件在将电气量转化为模拟量的过程中也时有故障发生，导致监控数据出现异常，给管理人员的工作带来了不便。

2.2系统安装及维护不方便

由于部分水利工程监控点位于较高或者较为偏僻的地方，如果监控系统全部采取有线监控的方式，那么就会在安装布线上存在一定的困难，如果各个监控点距离相隔较远的话，建设成本也会增加，给维护检修人员带来麻烦。由于水利工程监控系统的建设涉及众多技术领域，如自动化控制技术、通信技术、机械电气专业知识、水工建筑知识等，对负责安装与检修的专业人员有着较高的技术要求。复合型专业人才匮乏的问题，对于水利工程监控系统的建设与稳定运行是一项制约因素。

2.3系统智能化程度不足

目前的水利工程监控系统主要用于对相关数据的采集和实时状态的监控上，随着设备的增多，由监控系统获取的数据也随之增多，没有对获取的数据进行深层次的分析，无法做到对数据价值的最大化利用。对于关键区域的监控情况分析大多数停留在人为判断阶段，缺少相关预警措施，与目前水利工程管理范围广、设备种类多的实际情况相矛盾。

3无线通信技术在水利工程监控系统中的应用策略

近年来，无线通信技术逐渐被应用到水利工程监控系统当中，进一步提高了监控系统的信息化水平，为管理人员的科学决策提供了更加有力的支撑。相对于传统的有线通信技术，无线通信技术具有安装简单、维护方便、可扩展性好、建设成本低等优点，在河流、湖泊、农田等地方，无线通信可以克服有线通信布线困难的缺点。当然，无线通信技术在实际运用中也存在一些短板，无线通信技术的传输稳定性受环境的干扰较大，传输速率也难以同有线通信技术相比，但是随着无线通信技术的迅速发展，相信这些短板会被逐渐克服。

3.1在水利工程机械电气设备监控中的应用

在机械电气设备中安装数据测量采集装置，对设备的电压值、电流值、温度、振动值等数据进行采集，无线高配摄像机可以对水利工程内所有机械电气设备的运行状态进行有效的监控，将这些数据和监控视频通过无线局域网传送至中控室供值班人员查看，这些数据和视频还可以在授权的移动端设备上查看，管理人员在水利工程的任何位置都可以及时掌握整个水利工程中机械电气设备的状态，这样当一个设备发生故障时，管理人员在故障现场可以结合多个关联设备的信息进行综合分析，从而迅速而准确地找出故障原因，及时排除故障，让设备恢复正常运行。

3.2在水工建筑监控系统中的应用

河道堤坝、闸站厂房是防洪抗涝的重要设施结构，水工建筑监控系统的组网通常选择以光缆为主的信道，之后再用转换设备将光信号转换为电信号。这种方式有着信道分成宽和传输效率较高等优势，同时还能够有效抵抗外部环境带来的干扰，但这种组网方法在地理环境较为复杂的时候施工存在一定的困难，而且成本相对较高，监控系统出现问题之后，检修人员排查故障也比较麻烦。对于水工建筑物的监控来说，可以采取有线与无线相结合的组网方式，在各个水工建筑的监控终端设计无线局域网，结合每个监控点来设计合理的组网模式，能够提高水工建筑监控的效果，进一步提高监控系统的整体运作质量[2]。

3.3在水情水质监控系统中的应用

水情水质监控系统可以让管理人员及时掌握监控区域的水情与水质情况，为决策提供数据支撑。但由于一些水利工程所处工作环境较为复杂，管理范围大，各个监控点之间间隔的距离较长，采取有线监控的方式存在布线困难的问题，而且维护检修也不方便，可以采取无线通信技术实现远距离监控，在监控点设置电子水位计、超声波流量计、水质监控仪等数据采集设备，将获取的数据通过无线通信技术传送到监控中心，监控中心可以实现数据存储、转发和设备接入，实现系统监控权限配置，以此来保障系统数据的安全[3]。

3.4在水利工程监控系统中的智能化应用

在水利工程的实际管理过程中，会遇到监控覆盖不全的现象，用多个监控也不能做到完全覆盖并且多个监控图像不能进行无缝拼接。有些水利枢纽附近经常会有来往船只航行，时有发生夜晚船只碰撞，刮擦水利设施的情况，因为缺少有效的预警措施和现场实时清晰视频，给水利枢纽的规范化管理带来很大困难。在无线智能摄像头中设置多目标自动跟踪程序，并在程序中添加画面分析算法，可实现自动对监控区域内的多个目标进行实时的跟踪，当目标入侵水利工程管辖区域的边界时，可以输出报警信号并进行联动云台跟踪，报警信息和监控画面还可以及时通过无线局域网发送至中控室和值班人员的手机或者授权的巡检设备上，能够让值班人员在第一时间获取详情，从而及时采取有效的防范措施，避免事故的发生。水利枢纽中闸门开合数据一直由传感器来传送，缺乏可视化数据，如果数据系统出现了预警，难以确认是系统故障还是闸门出现了问题。利用无线高配摄像机进行前端闸门开度采集和智能分析，对放置在闸门周边的刻度尺进行实时读数，一旦发现读数超过闸门开合预警值，则自动发出信号，信号通过无线局域网发送至中控室和授权的移动端设备上，管理人员可以及时获取相关信息，无线摄像机可以上传长期监控的数据并保存。摄像机还可传输图像和视频，直观查看现场其他的水利设备情况，做到一机多用。

4结语

无线通信技术在水利工程监控系统中的应用可以有效弥补传统监控系统的一些短板，在监控方式上为管理人员提供更多的选择，基于无线通信技术的智能化应用还可以满足更高层次的安保需求。管理人员需要结合水利工程的实际情况，合理地将无线通信技术运用到监控系统当中，从而达到精细化、智能化的管理目的。

【参考文献】

[1]姚海军.拦河坝水闸自动化监控系统的探讨[J].黑龙江水利科技，2017，45（09）:81-83.

[2]刘俊青，殷振兴.浅谈无线通信技术在水利监控中的应用[J].科技创业家，2013（17）:146.

[3]林年旺.无线通讯技术在水利水电自动化中的应用分析[J].中国科技纵横，2019（06）:30-31.

作者：刘圣亚 瞿聪 单位：江苏省太湖地区水利工程管理处