通信调度系统在水利工程管理中的应用

段家贵

通信调度系统在水利工程管理中的应用

段家贵

（唐山市陡河水库管理处，河北 唐山 063021）

从陡河水库的现状出发，阐述了陡河水库目前管理通讯调度系统的主要组成，剖析了在建设过程中所遇到的一些实际问题。并对管理通讯调度系统的应用进行了预期分析。

管理通讯调度系统；水利工程；陡河水库

陡河水库位于陡河上游，在唐山市市区东北15km，是一座以防洪为主，兼供唐山市市区工业和生活用水及库区周边和下游工农业生产用水等综合利用的大型水利枢纽工程；引滦入唐工程修建后，又是引滦入唐终端调节水库。水库兴建于1955年，建成于1956并投入运行，历经1969～1971年续建，1976～1977年震后修复，1988～1989年提高保坝标准工程建设，到1990年全部完工，达到千年一遇设计，万年一遇校核的防洪标准。笔者从陡河水库通信系统的主要组成出发，对主要出现的问题进行了分析，并对其进行了合理的预期。

1 陡河水库通信系统的组成

通信系统主要有有线通信系统和无线通信系统，本文主要阐述有线通信系统的构造及使用。

1.1 实线通信系统

实线通信是最为简单的一种通信。它是由发信源、实线信道、收信者及附设的信息处理装置、电源等组成的。其中，信源可以是各种各样的传感器，也可以是电话机等。其功能是将信息变换成电信号后在实线上传输，收信者可以是A，也可以是各种终端设备。其功用是将所收到的信息还原或变换成所希望的信号，然后进去处理。实线通信方式的线路传输损失较大，其信噪比较小。此外，波形失真和延迟也较严重，所以这种通信仅用在传输距离很短的地方。在灌区中，对水位、流量、闸门、土壤含水量等进行就地（近）记录，显示和控制可用实线通信方式。

1.2 明线和电缆线载波系统

目前在水利工程现代通信中使用较多的是明线和电缆线载波通信系统，这两种系统除信道特性不尽相同外，其原理、主要设备及其功能基本相似。其主要单元电路（或设备）有调制器和滤波器。调制器的作用是使同一信道能传输多个信息，并把要传输的信号转换为适合在信道上传输的高频载波信号。调制器所要完成的主要任务是多路复用，多路复用又分频分多路复用和时分多路复用两种。

1.3 电力线载波系统

电力线载波通信系统中高频阻波器的基本功能是允许电力电流（50Hz工频电流）通过，对高频电流起阻塞作用，实现电力电流和载波（高频）电流的分割，耦台电容器结合滤波器配套使用，其基本功能是允许高频电流通过，阻塞强大的电力电漉；载波机(PIC)是收发信息的主要设备[2]。

2 设计管理通信系统应注意的问题

通讯系统是水利工程现代化管理系统的关键项目之一。其他一些系统，如水情自动测报系统、防洪抗旱排涝预警调度系统、闸门遥控系统等，均必须以建立一个可靠的通信系统为基础，因此，通信系统应完全符台现代化管理总体功能的需要，具体要求如下。

（1）兼有数据和话音传输功能。现代通信系统不仅需要传输话音信息，而且在更多的情况下，需要传输大量的数据，有时甚至是图片，如卫星云图、大坝洪水期变形（或位移）摄像图等。

（2）系统性能要符合要求。通信系统的性能指标包括有效性、可靠性、适墟性、标准性、经济性、可维护性等。其中，从信息传输的角度看，最基本、最重要的是有效性和可靠性。

2.1 模拟通信系统有效性和可靠性问题剖析

在模拟通信系统中（传输的是模拟信号），其有效性用有效传输频带来衡量。传输给定的信息所需用的有效传输频带越窄，或者说，在给定传输带宽的信道能传输的信号路数越多，则系统的传输有效性就越高。模拟通信系统的传输可靠性可用整个通信系统的输出信噪比（即输出信号功率与噪声功率之比）来衡量。显然，信噪比越高，通信质量就越好，信息内容的准确性也就越高。在水利工程管理中，传输模拟信号时（如水位湿度应力）。一般要求信噪比不得低于30～40dB。

2.2 数字通信系统的有效性和可靠性问题剖析

在数字通信系统中（传输的是数字信号），其有效性通常用码元传输速率或用信息传输速率来衡量。码元传输速率简称码速率，定义为每秒钟传送的码元数目，单位名称是“波特”，符号为b，码速率越高则有效性越高。数字通信系统的可靠性是用误码率来衡量的，它代表接收到数字信号出现错误的程度。如果数字信号是采用二进制，则误码率定义为：在数字通信系统内误码率越低，说明数字信号传输的可靠性越高，因此通信质量越好。一般在有线信道内通常要求误码率小于10-6，在无线信道内，由于存在衰落和多径效应等特点，信道特性对于数字信号的传输不利，通常要求误码率在10-3以下[3]。

2.3 设计步骤中应注意的问题

通过研究发现，在设计步骤中有3处容易出现问题：第一，目的的明确性及如何对数据量进行处理的问题。第二，记录的存留问题。第三，单向传输还是双向传输问题。

首先，水利工程管理通信是以多用途为目的的综合系统，例如雨量、水位信息的传输。也可能是为了洪水预报，入库流量（水量）计算或灌区优化输配水调度。

其次，在水利工程管理通信中，除了日常行政通信外，通常还要保留记录，而且有时在收端和发端均需保留记录，以便分析、研究和建立数据库，如闸门遥控传输的信息或命令均需要在发端和收端保留记录。

最后，在水利工程管理通信中，雨量、水位遥测，大坝测压管浸润线自动检测等信息的传输一般是单工系统，而闸门遥测，防洪抢险调度等则需要采用双工系统。

3 应用的预期目标

在该项目的建设之中，其总体布置是：通信系统采用有线通信系统，程控数字交换机作为信息交换主设备，通信系统中心设置在陡河水库之中，下设7个分站，为提高机动性、扩大覆盖面，系统应配置车载台和手持机。

项目建设的目标是：（1）发展旱改水11.8万hm2，扩大水浇地11.53万hm2，改善现有灌溉面积157万hm2。（2）提高灌溉保证率，使项目区39万hm2耕地灌溉保证率提高到75%，提高渠系水利用系数，降低灌水定额。（3）提高排涝标准，使项目区排涝标准提高到5年一遇。要实现这些目标，对水资源的合理调度和控制起着关键性作用。陡河监测调度系统的任务在于通过该系统及时提供水资源信息、工程信息，监控调水系统的运行情况，提供调水、用水的科学决策并实施调度控制，为实现总项目的建设目标提供水资源合理调度与控制方面的保障[4]。

[1] 曹广晶,蔡治国.三峡水利枢纽综合调度管理研究与实践[J].人民长江,2008,39(2):1-4.

[2] 涂扬举,马光文,刘治理,等.基于三层 B/S 结构的水电站中长期优化调度系统[J].水力发电学报,2006,2.

[3] 程春田,廖胜利,武新宇,等.面向省级电网的跨流域水电站群发电优化调度系统的关键技术实现[J].水利学报,2010 (004): 477-482.

[4] Kuo J T,Yen B C,Hsu Y C,et al.Risk analysis for dam overtopping-Feitsui reservoir as a case study[J].Journal of Hydraulic Engineering,2007,133(8): 955-963.

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.03.017

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1008-1305（2014）03-0047-02

段家贵（1970年- ），男，高级工程师。