蘇秀峰，王俊杰

（山東省德州市水利局，253014，德州）

山東省德州市潘莊灌區(qū)屬全國特大型灌區(qū)，1972年建成開灌，設(shè)計灌溉面積 500萬畝 （15畝=1 hm2），擔(dān)負著336萬人口的生產(chǎn)生活供水任務(wù)，年均引水10億m3，是全市經(jīng)濟社會發(fā)展生命線。近年灌區(qū)又承擔(dān)了引黃濟津（天津市）、引黃濟冀（河北省）任務(wù)，惠及三?。ㄖ陛犑校┕まr(nóng)業(yè)發(fā)展和人民群眾用水安全。

近年，灌區(qū)投資139.4萬元對水位測傳、監(jiān)控、遠程閘控、遠程測流四大系統(tǒng)進行技術(shù)革新，不斷加快信息化建設(shè)步伐，不斷提升信息化建設(shè)質(zhì)量和管理效能，推動灌區(qū)向現(xiàn)代化、可持續(xù)方向發(fā)展。

一、技術(shù)革新點及實現(xiàn)功能

1.水位自動測報傳輸技術(shù)

（1）基礎(chǔ)及不足

潘莊灌區(qū)總干渠上設(shè)有8個水沙觀測站，共安裝了14臺HW-1000型超聲波水位計，8個站各自觀測水位，然后通過人工以電話形式上報管理局，處于半自動化階段，不能達到水位數(shù)據(jù)的共享。

（2）革新點

①自主研發(fā)了超聲波水位測量終端機，每5分鐘自動測量一次。

②自主研發(fā)了水位數(shù)據(jù)接收機，具備設(shè)計水位、超設(shè)計水位20cm、超設(shè)計水位35 cm、半小時水位降幅20 cm等4項警示性能。

③自主研發(fā)了組態(tài)軟件和水位系統(tǒng)，具備自動接收、記錄各終端機上傳水位，遠程設(shè)定參數(shù)、高程、站名修改等功能，自動生成各測點分時水位、日平均水位、月平均水位報表，并繪制柱形圖或曲線圖。

④通過無線網(wǎng)絡(luò)在全國各地隨時查看，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)實時查詢、共享、存儲、測報等功能。

⑤與現(xiàn)場監(jiān)控圖像結(jié)合，能夠隨時直觀清楚地了解渠道的運行狀態(tài)。

（3）實現(xiàn)功能

每6分鐘對灌區(qū)所有水位數(shù)據(jù)更新一次，做到了水位監(jiān)測的實時性、信息傳送的準確性，提高了水情調(diào)度決策的科學(xué)性。

2.無縫覆蓋遠程監(jiān)控技術(shù)

（1）基礎(chǔ)及不足

采用有線傳輸（光纜傳輸）和無線傳輸兩種形式，有線傳輸主要解決總干渠節(jié)制閘上下游的監(jiān)控，無線傳輸主要解決野外（無電源）險工險點及重點建筑物的監(jiān)控。設(shè)備功耗大，效率低，夜間運轉(zhuǎn)難。

（2）革新點

①自主設(shè)計了照明系統(tǒng)，即懸掛式安裝飛利浦400 W泛光燈，與攝像機同步運轉(zhuǎn)，中軸與云臺支架相連，以減輕云臺的受力，能夠探照300 m以內(nèi)范圍。

②自主設(shè)計并與某廠家合作制造了直流12V供電的云臺、控制解碼器和54WLED泛光燈，在不增加太陽能電池面積、不加大設(shè)備成本的前提下，避免了逆變升壓帶來的效率損失，滿足了監(jiān)控點需要24小時工作的要求。

③與廠家合作設(shè)計了一種節(jié)能控制器，能夠陰雨天氣連續(xù)工作15天，可根據(jù)需要接通和關(guān)閉有關(guān)設(shè)備的電源。有些監(jiān)控設(shè)備需要連續(xù)不間斷工作，如無線網(wǎng)橋和網(wǎng)絡(luò)交換機；而有些設(shè)備只是在調(diào)看圖像時才需要工作，如攝像機、云臺、云臺控制解碼器和LED照明燈，節(jié)能控制器對耗電功率比較大的LED照明燈限制了工作時間。

（3）實現(xiàn)功能

解決了野外（無電源）進行監(jiān)控的難題，實現(xiàn)了全天候?qū)崟r監(jiān)控；降低了設(shè)備功耗，有效提高了電源的使用效率和系統(tǒng)的可靠性，提升了管理效能。

3.遠程閘控技術(shù)

（1）基礎(chǔ)及不足

利用灌區(qū)開通的信息化平臺和網(wǎng)絡(luò)，遠程遙控總干渠閘門的開閉和運行。系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性較差，多現(xiàn)場人工操作。

（2）革新點

①采用變頻技術(shù)合理調(diào)節(jié)提降速率。

②設(shè)定遠程操作權(quán)限、電機負荷檢測、啟閉機壓力、閘板位置超限軟件、閘板位置超限硬件、啟閉機拉力壓力硬件等六重保護。

③電機過流、缺相、漏電保護功能均獨立于現(xiàn)場工控微機運行。

④設(shè)置了閘板上下限、應(yīng)力警、電機保護4種報警指示。

⑤保留現(xiàn)場控制方式，若現(xiàn)場閘室控制設(shè)備出現(xiàn)故障，可使用控制柜上的開關(guān)強行提落閘門。

（3）實現(xiàn)功能

在3～5分鐘內(nèi)實現(xiàn)閘門開啟和關(guān)閉，改變了以往3個小時左右才能完成啟閉一孔閘門的被動局面，提高了調(diào)節(jié)干支渠水量和水位的時效性。經(jīng)測算，每個口門比過去節(jié)約引水量約 20%～30%。

4.遠程自動測流技術(shù)

（1）基礎(chǔ)及不足

采用人工觀測方式計量和控制流量，工作效率極低，人為失誤時常出現(xiàn)，影響測流的精度，既給供水調(diào)度造成困難，又造成了水資源浪費。

（2）革新點

①研制自動化測流控制臺，以高性能工業(yè)計算機和32位PLC為主控單元，剔除人工操作模式。

②設(shè)置大屏幕觸摸屏，顯示所測量的水深、流速、流量及操作狀態(tài)，并可直接設(shè)定和修改各種變量參數(shù)，進而通過控制臺或遠程計算機即可實現(xiàn)對起點距、水深、流速進行精確測量、顯示、保存。

③采用以太網(wǎng)通信模塊和遠程遙測，進行實時數(shù)據(jù)、圖像傳輸和遠程控制。

（3）實現(xiàn)功能

①實現(xiàn)了遠程控制全自動測流，包括測流房門的自動打開、測流過程的全程監(jiān)控、測流垂線自動布設(shè)及垂線測點的自動定位等。

②實現(xiàn)了第一時間了解灌區(qū)各渠道水情信息，掌握了科學(xué)調(diào)配水資源、搶險備汛的主動權(quán)。

③測站實現(xiàn)了無人值守，節(jié)省了大量的人力、物力和財力，減少了工作強度，提高了工作效率。

二、應(yīng)用效益

1.省工效益

經(jīng)計算共可省工60人，其中水位測報員16人，堤防及建筑物安全巡查人員16人，沉沙池專職防守人員18人，專門巡查小組10人。按照灌區(qū)人員結(jié)構(gòu)和工資現(xiàn)狀，年可節(jié)省費用近500萬元。

2.搶險減支效益

開灌40多年，灌區(qū)發(fā)生決口12次，直接損失1 200萬元；淹地10余次，直接損失100萬元。按照決口發(fā)生概率測算，年可減少搶險支出費用約為32.5萬元。

3.水費增收效益

灌區(qū)多年平均引水量為95000萬m3，平均引水天數(shù)150天，多年發(fā)生決口的概率為30%。按照決口后搶險堵復(fù)時間30天計，年均少引水5700萬m3；再加上因搶險分水水量500萬m3，年可增加計量水量6200萬m3，按照德州市現(xiàn)行農(nóng)業(yè)灌溉水費0.065元/m3測算，可增收水費403萬元。

三、結(jié) 語

遠程自動測流設(shè)施

潘莊灌區(qū)4項信息技術(shù)的革新和應(yīng)用，為灌區(qū)管理、運行提供了堅強的科技支撐和技術(shù)保障，使灌區(qū)有力破解了干支渠多、點多、面廣造成的歷史性管理難題，有效化解了監(jiān)測設(shè)施不全、調(diào)度水平不高、管理手段落后等諸多現(xiàn)實性問題，有力應(yīng)對了長時間、高水位、大流量引供水帶來的一系列嚴峻險情，提升了現(xiàn)代化管理水平和決策效率，提高了精細調(diào)度能力和應(yīng)急處理能力，增添了可持續(xù)發(fā)展的源泉和動力，促進了水資源的優(yōu)化配置。近年，灌區(qū)年均引黃調(diào)水能力提高35%以上，輸供水量提高52%以上，圓滿完成引黃濟津、引黃濟冀等多項急難險重任務(wù)，高效滿足了各方面的用水需求，最大程度地發(fā)揮了整體效益。

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