(遼寧省石佛寺水庫管理局，遼寧 沈陽 110166)

基于Internet的水利工程自動化系統(tǒng)研究

賀楊

(遼寧省石佛寺水庫管理局，遼寧 沈陽 110166)

本文探討了在水利工程自動化系統(tǒng)的研究過程中，應(yīng)用Internet技術(shù)的重要性,對于在Internet技術(shù)的基礎(chǔ)上進行自動化監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了相應(yīng)的探討，包括應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實現(xiàn)的遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集處理、故障會診等功能,討論了相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)傳輸處理技術(shù),并提出網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控系統(tǒng)可能存在的問題及相應(yīng)的解決措施。

水利工程; 互聯(lián)網(wǎng)； 自動化系統(tǒng)

1 基于Internet的水利工程自動化系統(tǒng)

基于Internet的水利工程自動化系統(tǒng)主要由兩個部分組成，一個是遠程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，另一個是對現(xiàn)場設(shè)備的遠程控制和操作。主要是指對泵站、閘、河、庫、堤、農(nóng)田灌溉等現(xiàn)場運行參數(shù)和狀態(tài)的瀏覽和監(jiān)督,遠程控制機組、閘門、噴灌系統(tǒng)等。以下簡單介紹一下水利工程系統(tǒng)中遠程操作各方面的功能。

1.1 遠程視頻監(jiān)控

主要是通過視頻來監(jiān)視現(xiàn)場的設(shè)備運行情況，以及一些現(xiàn)場的數(shù)據(jù)和狀況，并且進行視頻采集，通過Internet把現(xiàn)場的狀況傳送到服務(wù)器上，供遠程的監(jiān)控中心及時查看和了解運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)問題并進行快速有效的處理。

1.2 遠程控制

遠程控制可以實現(xiàn)現(xiàn)場無人操作和看守，只需要通過Internet遠程來進行控制就可以了。例如：可以通過Internet遠程開啟或者關(guān)閉某個現(xiàn)場的設(shè)備，還可以設(shè)定一定的工作指令，如：設(shè)定水位達到多少米時開啟閘門或者關(guān)閉閘門，達到設(shè)定值時這些程序都會自動運行，這些控制數(shù)據(jù)都會自動被采集存儲，供后續(xù)查閱參考。

1.3 遠程調(diào)試

遠程調(diào)試一般在建立新的泵站之后在機組的運行測試中應(yīng)用得比較多。工作人員遠程通過Internet網(wǎng)絡(luò)對現(xiàn)場的設(shè)備進行調(diào)試，通過設(shè)備的調(diào)試后反饋的狀況，做出下一步的指令，對調(diào)試的參數(shù)進行修改，設(shè)備工作穩(wěn)定后不再調(diào)試。調(diào)試的結(jié)果數(shù)據(jù)會被采集發(fā)送給工作人員，經(jīng)工作人員分析研究之后決定調(diào)試是否合格，是否達到穩(wěn)定的工作狀態(tài)，以決定是否繼續(xù)進行調(diào)試，或者確定下一步的調(diào)試方法。

1.4 遠程組態(tài)

遠程功能組態(tài)是新的系統(tǒng)在運行初期或者是后期需要做出調(diào)整或者功能升級時所應(yīng)用的。它主要是借助于Internet去修改現(xiàn)場一些設(shè)備的運行方式和功能要求，也可以改變之前設(shè)備中設(shè)定好的運算方式，重新定義一個新的運算方式，以及修改設(shè)備的控制方式。

1.5 遠程診斷

在水利自動化系統(tǒng)中，基于Internet網(wǎng)絡(luò)時可以將現(xiàn)場所有設(shè)備運行狀況和數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。當(dāng)現(xiàn)場的設(shè)備運行出現(xiàn)故障時，專家可以根據(jù)出現(xiàn)故障前后過程中設(shè)備通過Internet傳輸回來的數(shù)據(jù)加以分析，在最短的時間內(nèi)給出故障診斷，并給出排除故障的方法。還有一種遠程診斷就是監(jiān)控中心的工作人員直接對現(xiàn)場的設(shè)備發(fā)出診斷指令，然后軟件自動收集這些診斷信息結(jié)果(一般是由大量的數(shù)據(jù)組成)，從而反應(yīng)故障的狀況。

1.6 遠程參數(shù)整定

遠程參數(shù)整定主要適用于一些智能設(shè)備，可以直接修改工作參數(shù)。如:水位上下限報警，或者溫度值報警，可以通過遠程修改設(shè)備的參數(shù)，從而修改報警值。還有就是現(xiàn)場所用到的一些二次儀表，這些都需要外接其他標(biāo)準(zhǔn)信號，如果想要對信號源進行校準(zhǔn)(例如：溫度變送器的精度校準(zhǔn)，需要提供標(biāo)準(zhǔn)的溫度信號)，則可以由遠程工作人員先給出調(diào)整指令，現(xiàn)場人員再通過調(diào)整的軟件對設(shè)備進行整定，然后將整定的數(shù)據(jù)遠程發(fā)送到監(jiān)控中心，交與工作人員分析處理。

2 基于Internet的水利工程自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

下圖是基于Internet的水利工程自動化系統(tǒng)體系拓撲示意圖。Internet網(wǎng)絡(luò)在這個系統(tǒng)中發(fā)揮的作用就是把那些具有獨立功能的體系進行有效的連接，然后形成一個網(wǎng)狀關(guān)系，這些與Internet連接之間的各個分布點可以同時工作，并且協(xié)同完成任務(wù)進行遠程監(jiān)控和管理，整個系統(tǒng)是一個集計算機控制、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通訊、瀏覽器等于一身的共同協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。

水利工程自動化系統(tǒng)體系拓撲示意圖

由圖中可以看出，在整個水利工程自動化系統(tǒng)中，泵站監(jiān)控系統(tǒng)、水閘自動化控制系統(tǒng)以及農(nóng)田自動噴灌系統(tǒng)都是比較獨立的，是水利工程現(xiàn)場中各自發(fā)揮獨立作用的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以通過智能儀表，PLC控制器通過一定的通訊方式連接到網(wǎng)絡(luò)。對這些系統(tǒng)實現(xiàn)遠程監(jiān)控，有一個基本要求就是每個獨立的系統(tǒng)中，都要有一個相應(yīng)的操作代理軟件，這個軟件是用來采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，并且對遠程的命令進行執(zhí)行的。這個系統(tǒng)都是在Web服務(wù)器中運行的，用戶直接登錄相應(yīng)的服務(wù)器網(wǎng)站，就可以直接遠程操作了。

3 基于Internet的水利工程自動化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

通過基于Internet的水力工程自動化系統(tǒng)，進行遠程測控，在考慮其本身的技術(shù)特點之外，還需要參考現(xiàn)有系統(tǒng)的特性。遠程測控最重要的要求就是傳輸?shù)臄?shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，如果達不到這個要求，那么遠程測控是沒有必要的，或者需要進一步改善。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫需要有較高的編程效率和很好的兼容性。以下就Internet水利工程自動化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進行一些探討。

3.1 數(shù)據(jù)并行收取

整個系統(tǒng)采用高端的IP技術(shù)，可以同一時間采集和處理多點水力監(jiān)控現(xiàn)場的多種數(shù)據(jù)，直接可以同步所有監(jiān)控點的時鐘。智能化的水利工程自動化監(jiān)控系統(tǒng), 不僅能給相關(guān)水利監(jiān)測部門帶來便利，而且還能保證各個監(jiān)控點數(shù)據(jù)實時快速有效地傳送，使相關(guān)人員作出正確的決策。借助Internet監(jiān)控水利工程水情數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)，存儲數(shù)據(jù)，促進了水利工程自動化系統(tǒng)的信息化建設(shè)。

3.2 延時處理技術(shù)

從圖中可以看出，終端的自動化系統(tǒng)要把數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，會受到網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)流量、途徑以及距離等因素的干擾，最終會有一定的延時。工作人員往往居于整個網(wǎng)絡(luò)中的某一個站點，從現(xiàn)場到控制點可能需要經(jīng)過多個節(jié)點，一般都無法預(yù)計所需的時間，因此，Internet在應(yīng)用上存在一個很大的缺陷。減少延時，可以壓縮傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，減少冗余信息，盡量減少不必要數(shù)據(jù)的傳輸，對特定數(shù)據(jù)只需要在某個時間點或者特定情況下傳輸數(shù)據(jù)來減少傳輸量。但有一點很難控制，即網(wǎng)絡(luò)流量，無法檢測每個時間段的流量情況。

3.3 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)的一個特點是安全性不高。如果把網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到水利工程自動化系統(tǒng)中，那么網(wǎng)絡(luò)安全則是首先要解決的問題。解決不好網(wǎng)絡(luò)安全的問題，水利遠程監(jiān)控和維護將是一項十分危險的工作，而且這也使Internet 融入自動化系統(tǒng)變得毫無意義可言。保證網(wǎng)絡(luò)的安全性，要做到網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的機密性、完整性和真實性，防止不良用心的人利用竊取、篡改、冒充等手段損害操作人員的利益。同時也要防止一些人僅以破壞為目的進行非法訪問。網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)可概括為以下幾點:?對訪客進行身份認證或者設(shè)置訪問權(quán)限；?設(shè)定保密和完整的登錄制度；?設(shè)置登錄記錄管理，一旦登錄之后便會記錄下操作信息，使有些人不可抵賴；?漫游功能可使用戶在任何網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地區(qū)登錄，進行遠程監(jiān)控和操作。

4 結(jié) 語

自從21世紀(jì)90年代以來，我國的水利工程基礎(chǔ)設(shè)施得到了迅猛的發(fā)展，特別是在98年大洪水之后，政府的投資不斷加大。隨著水利工程的不斷發(fā)展，加強水利工程的自動化管理和智能遠程監(jiān)控成為水利工程管理的一個發(fā)展方向，基于Internet的水利工程自動化應(yīng)用在水利工程建設(shè)中具有十分重要的實踐意義。本文對基于Internet的水利工程自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和相關(guān)技術(shù)進行探討，以幫助實現(xiàn)該系統(tǒng)在水利工程中的不斷應(yīng)用。

1 梁知音,段鐳,韋韜,杜軍,鄭馳.云存儲安全技術(shù)綜述[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2013(04).

2 艾萍,吳禮福,陳子丹.水利信息化頂層設(shè)計的基本思路與核心內(nèi)容分析[J].水利信息化,2010(02).

3 王祖印,邢德龍,王景波,王偉.基于Internet網(wǎng)絡(luò)的水利工程自動化系統(tǒng)研究[J]. 海河水利,2008(01).

Study on Internet-based Water Conservancy Project Automatic System

HE Yang

(LiaoningShifosiReservoirAdministration,Shenyang110166,China)

The importance of applying Internet technology in the process of studying water conservancy project automatic system is discussed in the paper. Automatic monitoring system structure is correspondingly discussed on the basis of Internet technology, including remote monitoring, data acquisition and processing, fault consultation and other functions realized by applying network technology. Relevant network database and data transmission-processing technology are discussed. Possible problems in network remote monitoring system and corresponding solutions are proposed.

water conservancy project; Internet; automation system

TV53+9

A

1005-4774(2014)04-0062-03