水文的远程监控系统的应用
刘鹏程
（徐州水务局黄河北闸管理处 221000）
摘 要：水文是水资源开发利用管理与保护、防治水害以及工程建设规划、设计、施工、管理、调度的依据。在分析水文远程监控系统的组成及功能的基础上，利用现代信息化技术，提出了远程监控系统的设计原则，设计出具有数据采集、数据显示、安全监控及报警处理等综合功能的水文远程控制系统整体方案，实现科学配水管理及实时监控，可以保证工程安全可靠运行。
关键词：闸门；远程监控；水利工程；
0引言
水文是水资源开发利用管理与保护、防治水害以及工程建设规划、设计、施工、管理、调度的依据。在大力加强节水、保护水质，实现水资源的可持续利用的前提下，如何提高现有水资源的管理水平就显得尤为重要。长期以来，水文工作者都是靠手测、目测收集水文信息，直接影响到测报的精度和成果质量[1]。
随着现代科技的飞速发展，计算机与网络技术的广泛应用，为了提高水文监测预报的实时性、可靠性，采用先进科技手段对现有水文监测管理进行系统改造已势在必行[2]。用数字监控系统采集数据、图像、声音、视频等基础信息，不但可提高精确度，还可以使水文工作者告别传统的工作方式[3]。水文远程监控系统通过监测水文参数及预测预报水文流量等，达到合理利用水资源的目的，另外通过预测模型及实时远程视频监控，实现动态的监控以达到及时的补救，减少灾害或使损失减小到最低[4]。本文详细介绍水文远程监控系统的组成及功能，结合目前先进的水文远程监控系统的设计原则，提出了一套先进的水文远程监控系统设计方案，为远程监控系统的设计提供理论指导。
1 水文远程监控系统的组成及功能
1. 1 远程监控系统的组成
这部分设备主要用于被监控区域图像光信号的采集，并将其转化成数字信号，也称为摄像装置。它是整个视频采集系统的重要部件，是收集一手信息的关键设备。
现代的水利工程所采用的数据通信设备种类较多，应该较为频繁的是 DST. 323MCS 所组成的网络监控系统，它采用 TCP/IP 标准协议，可以直接与局域网或者互联网进行连接。它支持不同的网络接入方式，适应于水利工程采集点距离较远的特点。
控制中心设备的良好运行是保证水利工作人员进行正确决策的关键，所以控制中心设备十分重要。控制中心主要由计算机设备、数据交换设备、图像显示设备以及终端摄像设备组成。它是实现水利工程远程监控技术的核心所在，也是进行决策和操作的终端设备。控制中心能够实现多画面的影像显示和多路输出控制，以保证水利工程整个远程监控系统的实时性和有效性。
1. 2 远程监控系统的功能
远程监控系统可以实现各级用户对工程的监测数据共享功能，并对流域内的业务数据进行流程分析，它主要包括与工程运行相关数据的全方位采集、传输、存储、计算、查询和显示等主要功能。
监控功能是远程监控的最主要功能，它主要用于水利工程的远程启动和关闭操作，从而实现远程的实时控制，以提高流域内水利工程的自动化程度，提高水利工程管理工作的高效率。同时，也为水权分配机构提供有效的监控手段，来完成流域水量调度的科学监督。监控功能在实现水利工程的远程自动化控制时，还可实现自身安全系统的自动保护。
远程监控技术还可实现对监控设备运行的全面维护和检测，及时地发现系统中存在的故障隐患，并进行调整，从而实现远程的系统运行、维护管理。
2水文远程监控系统设计原则
水文远程监控系统的技术实现方案时必须遵循以下原则:
1）可靠性
首先系统必须有稳定、可靠的运行系统。设计时要充分考虑后备以及灾难恢复系统，使整个系统在出现故障时仍然能够提供客户服务，并能很快的排除故障正常运行。
2）扩展性、开放性
设计时应按最经济的原则，设计一个扩展性很强且在扩容升级时浪费最少的系统。该系统设计遵循开放性原则，能够支持多种硬件设备和网络，系统的软、硬件支持二次开发。网络系统、数据库系统和通信枢纽采用标准数据接口，具有与其他信息系统进行数据交换和数据共享的能力，计算机网络系统适应将来的广域扩展。
3）安全性、可维护性
系统对数据的安全性必须予以高度重视，要采取防范措施防止黑客入侵，另外，对内部员工以及调度客户也要加强权限控制，避免用户能够操作到超越权限的数据，提供自动故障报警检测以及一定程度的自动恢复。
4）实时性、并行性
考虑到水文远程监控点的数量，系统应采用传输速度快的网络设计，保证水文信息数据的及时有效；同时系统应当避免采用轮询的方式进行点点操作，系统应当具备自动并行数据上传和对多个远程监控点并行控制的功能。
3水文远程监控系统整体方案
为满足系统的功能要求，将系统设计成由监控终端!数据传输网络和监控中心组成。其基本工作流程是：先由水位仪!流量计等数据采集仪器采集数据，通过监控终端做A/D转换、编码等操作，由GPRS模块传送到监控中心，监控中心读取这些数据后，对数据进行不同分析后做出正确的处理。这样形成了一个现场(监控终端)、监控中心的安全监控平台。实时监控水位、流量等，分析其变化规律，防患于未然。GPRS采用与GSM相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制标准、调频规则以及相同的TDMA帧结构[5][6]。GPRS能够使得用户在端到端分组传送模式下发送和接收数据，由于无线资源采用动态分配方式，一个用户可分配多个时隙，一个时隙也可以由多个MS共享，用户虽然与网络一直连接，但仅当有数据传送时才占用无线信道资源[7]。主传输线路为GPRS + Internet的传输方案，但是如果链路不正常的话，就会采用短消息的方式向监控中心报警，此时，数据传输暂时采用短消息的方式，系统的数据传输和处理流程如图1所示。
图1 系统数据流程图
4 结论
闸门水文远程监控系统的实现使闸门准确、安全、经济、可靠地运行操作，减少运行管理人员，有利于提高人员的科技素质，实现少人值守，实现集约化、专业化管理，提高设备运行效率，减少运行经费；有利于水资源的统一调配，实现干、支、斗渠科学配水管理及实时监控，有效地利用水资源，起到节约用水，达到优化调度的目的，获得可观的经济效益。
参考文献
[1] 陈防震.3G 技术在水产视频监控中的应用[J]. 科技资讯,2011 ( 21) : 50.
[2] 廉娟.以水利信息化带动水利现代化[J] . 中国本部科技,2011 ( 15) : 70.
[3] 李娟.浅谈远程监控技术在水利工程运行管理中的应用[J]. 科技资讯,2010 ( 32) : 46.
[4] 王建新，杨世凤，史永江等. 远程监控技术的发展现状和趋势[J].国外电子量技术,2005(4):9-12
[5] 钟章队，蒋文怡，李红君等. GPRS通用无线分组业务[M].北京:人民邮电出版社,2001.
[6] 季昱，林俊超，宋飞. ARM嵌入式应用系统开发典型实例[M].北京:中国电力出版社,2005.
[7] 张树京，齐立心. 时间序列分析简明教程[M].北京:清华大学出版社,2003.
作者简介：刘鹏程，男，（1979---）学士，徐州水务局黄河北闸管理处科长，工程师。
