水利調度自動化在南水北調工程中的研究應用

陳勝利　邊傳偉

【摘要】南水北調工程的主要目的是實現跨流域水資源的開發利用，滿足北方地區的供水需求，同時還有發電、防洪、改善生態環境的職能。在解決北方的缺水問題上，南水北調工程是戰略性基礎工程，對區域的經濟發展和社會環境的改善有著巨大的影響。隨著社會的發展，科技水平的提升，現代化技術被運用于越來越多的行業中，南水北調工程也不例外。本文通過對南水北調工程中應用的現代化技術的研究來反應現代化技術的應用對社會發展的重要作用。

【關鍵詞】水利調度自動化；南水北調工程；研究應用

水利水電是人民生活的基本需求，也是國家經濟發展的根本。隨著社會和經濟的不斷發展，城市，尤其是經濟發達的城市對于水利的需求越來越大，由此，北方城市的缺水問題也就越發突出了。南水北調工程正是在這種背景下被制定出來的。它一定程度上解決了北方城市的缺水問題，實現了資源的跨區域利用。近年來，隨著科技的不斷發展，水利工程相關的現代化技術也在不斷發展，再加上國家對水利建設的大力投資，相關的管理也得到了完善和普及，逐漸為南水北調工程建立了一套智能型綜合化的供水系統調度和一體化的完善的系統管理模式。為南水北調工程帶來了便利，減少了損耗，同時促進了社會經濟的發展。

1、南水北調工程自動化調度系統分析

南水北調工程的水利調度自動化系統主要包括有水量調度、工程安全監測自動化、三維仿真、水質監測、安防監控系統、閘站監控系統六大應用他說系統。其中，最重要的就是水量調度系統，它是工程管理系統實現集中控制與統一調度的保障。工程安全監測自動化系統針對的是地下的建筑，比如隧道、渡槽、倒虹吸等，同時擔負著監測特殊渠道的職責，通過系統，將特殊渠道內的監測數據進行收集整理，上傳到調度中心，對于異常情況會進行報警處理。三維仿真系統是通過數字化應用，將中線干線工程全貌及工程沿線社會經濟環境從平面變為立體，更加全面地在計算機中進行展示。水質監測系統自然就是對水質情況進行實時監控，對不搭調或者受污染的水質金屬進行報警，以方便調度中心及時進行處理。閘站視頻監視主要作用于閘站，對閘站內的環境和設備進行監控，確保閘門機啟閉機運行正常，機房設備沒有損壞，水流狀態正常，保障閘站的安全，同時對遠程操作進行維護指導。閘站監控系統就是大“BOSS”，負責全線的統一調度和集中控制，對閘站進行控制模擬，對數據進行查詢統計，對運行狀態進行檢測分析，對水位流量進行監控報警，對系統進行統一管理。

2、水利調度自動化在南水北調工程中的研究應用

2.1 應用規劃階段

線性規劃在水利調度發展的初級階段是不可或缺的。線性規劃主要是通過函數來實現自動化利用與控制的。它依據水利工程目前的實際情況和問題，在對線性目標函數進行設計的時候，應用一種動態化的優化策略，設計出相應的約束表達函數，在利用約束表達函數來實現自動化。在目前的水利調度自動化應用中，線性規劃受到了廣泛并且長久的應用，在不斷的實踐中進行優化，逐漸形成了系統化的完整過程，在水利調度中發揮著重要的作用。

實際供水的需求量和規劃的供水需求量是存在差異的，根據實際情況對供水系統的具體調度運行過程進行劃分是水利調度工程的基礎職能。通過將調度過程劃分為連續不斷的不同階段，保證對每個階段的具體調度運行作出合理的決策，將多段決策系統化，并且在不斷的調試和實踐過程中將決策最優化并最終通過數字進行體現，對供水需求量的差異問題，通過動態化規劃進行解決。

2.2 大系統分解協調技術

供述系統是由很多個不同的機組組成的，它們共同作用構成了龐大復雜的水利系統。要想使如此繁復龐大的水利系統順利運行，就要依靠大系統分解協調技術。通過大系統優化處理，將一個大事件分解成若干個小事件，再通過降維、降價將事件分配到具體的機組中去，這樣就化解了水利工程的應用難度，使相關事件處理更加方便快捷。關于系統分解，主要是把應用過程中的主系統分解成若干個子系統，將專項事件放入到專門的子系統中進行處理，這樣子系統與子系統之間的問題規?？s小了，弱化了管理強度，出現問題時也能及時找到相對應的子系統，優化了系統的可行性和可靠性，提高了工作效率，節約了成本。

2.3 集成水量調度系統與閘站監控系統

水量調度系統收集數據主要是為了服務于供水計劃生成模型、冰期輸水控制模型、總干渠水力學模型、應急預案模型等功能。這些數據庫模型的數據必須保持高度的統一和共享，如此，才能提供正確可靠的調水參數。這些通過閘門控制指令進行計算得到的參數分為兩種，一種是建筑物設計的模型參數，相對來說屬于靜態的數據，包括有閘門類型、水位最大降速、模型自身參數、渠段長度等等；另一種則是監測數據參數，這屬于動態的數據，主要是供水調度的實時狀態，包括過閘流量、閘門開度等等。

2.4 數據通信與采集

情監測閘站的智能設備及數據采集軟件在水利調度自動化系統的主要作用是進行數據通信和采集。在實際情況中，二者不需要依靠人工，在 TCP / IP 網絡協議的前提下，運用信息化網絡，利用水利調度自動化系統數據平臺與 IEC61850 標準，就能完成通信。具體表現主要是：通過支持 IEC61850 標準的水情通信裝置和信息化智能電子裝置實現對溫度、電壓、水情、閘門開度等信息的實際狀態的采集，同時利用水利調度自動化系統數據平臺進行數據傳輸。在南水北調工程中，在 Windows / Linux 系統平臺上運行的 IEC61850 標準驅動模型主要是在水里調度自動化的條件下，通過通用的可配置編程語言（ SCL） 進行描述。

結束語：

水利調度自動化在南水北調工程中處在核心地位。整個系統對閘門控制質量的生成和不同情況下的水量調度計劃的制定都騎著至關重要的作用。通過系統閘站監控系統與水量調度系統之間的平臺完善與數據通信得以完善和實現，在傳統應用狀態下，閘站監控系統是數據采集的核心的情況得到了改善。同時系統還優化了效能，保證了運行中的準確性，并且成本低廉，開發簡單，在實現資源最優化配置的同時也為南水北調工程做出來巨大貢獻。

參考文獻：

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