水利调度自动化在南水北调工程中的研究应用

陈胜利　边传伟

【摘要】南水北调工程的主要目的是实现跨流域水资源的开发利用，满足北方地区的供水需求，同时还有发电、防洪、改善生态环境的职能。在解决北方的缺水问题上，南水北调工程是战略性基础工程，对区域的经济发展和社会环境的改善有着巨大的影响。随着社会的发展，科技水平的提升，现代化技术被运用于越来越多的行业中，南水北调工程也不例外。本文通过对南水北调工程中应用的现代化技术的研究来反应现代化技术的应用对社会发展的重要作用。

【关键词】水利调度自动化；南水北调工程；研究应用

水利水电是人民生活的基本需求，也是国家经济发展的根本。随着社会和经济的不断发展，城市，尤其是经济发达的城市对于水利的需求越来越大，由此，北方城市的缺水问题也就越发突出了。南水北调工程正是在这种背景下被制定出来的。它一定程度上解决了北方城市的缺水问题，实现了资源的跨区域利用。近年来，随着科技的不断发展，水利工程相关的现代化技术也在不断发展，再加上国家对水利建设的大力投资，相关的管理也得到了完善和普及，逐渐为南水北调工程建立了一套智能型综合化的供水系统调度和一体化的完善的系统管理模式。为南水北调工程带来了便利，减少了损耗，同时促进了社会经济的发展。

1、南水北调工程自动化调度系统分析

南水北调工程的水利调度自动化系统主要包括有水量调度、工程安全监测自动化、三维仿真、水质监测、安防监控系统、闸站监控系统六大应用他说系统。其中，最重要的就是水量调度系统，它是工程管理系统实现集中控制与统一调度的保障。工程安全监测自动化系统针对的是地下的建筑，比如隧道、渡槽、倒虹吸等，同时担负着监测特殊渠道的职责，通过系统，将特殊渠道内的监测数据进行收集整理，上传到调度中心，对于异常情况会进行报警处理。三维仿真系统是通过数字化应用，将中线干线工程全貌及工程沿线社会经济环境从平面变为立体，更加全面地在计算机中进行展示。水质监测系统自然就是对水质情况进行实时监控，对不搭调或者受污染的水质金属进行报警，以方便调度中心及时进行处理。闸站视频监视主要作用于闸站，对闸站内的环境和设备进行监控，确保闸门机启闭机运行正常，机房设备没有损坏，水流状态正常，保障闸站的安全，同时对远程操作进行维护指导。闸站监控系统就是大“BOSS”，负责全线的统一调度和集中控制，对闸站进行控制模拟，对数据进行查询统计，对运行状态进行检测分析，对水位流量进行监控报警，对系统进行统一管理。

2、水利调度自动化在南水北调工程中的研究应用

2.1 应用规划阶段

线性规划在水利调度发展的初级阶段是不可或缺的。线性规划主要是通过函数来实现自动化利用与控制的。它依据水利工程目前的实际情况和问题，在对线性目标函数进行设计的时候，应用一种动态化的优化策略，设计出相应的约束表达函数，在利用约束表达函数来实现自动化。在目前的水利调度自动化应用中，线性规划受到了广泛并且长久的应用，在不断的实践中进行优化，逐渐形成了系统化的完整过程，在水利调度中发挥着重要的作用。

实际供水的需求量和规划的供水需求量是存在差异的，根据实际情况对供水系统的具体调度运行过程进行划分是水利调度工程的基础职能。通过将调度过程划分为连续不断的不同阶段，保证对每个阶段的具体调度运行作出合理的决策，将多段决策系统化，并且在不断的调试和实践过程中将决策最优化并最终通过数字进行体现，对供水需求量的差异问题，通过动态化规划进行解决。

2.2 大系统分解协调技术

供述系统是由很多个不同的机组组成的，它们共同作用构成了庞大复杂的水利系统。要想使如此繁复庞大的水利系統顺利运行，就要依靠大系统分解协调技术。通过大系统优化处理，将一个大事件分解成若干个小事件，再通过降维、降价将事件分配到具体的机组中去，这样就化解了水利工程的应用难度，使相关事件处理更加方便快捷。关于系统分解，主要是把应用过程中的主系统分解成若干个子系统，将专项事件放入到专门的子系统中进行处理，这样子系统与子系统之间的问题规模缩小了，弱化了管理强度，出现问题时也能及时找到相对应的子系统，优化了系统的可行性和可靠性，提高了工作效率，节约了成本。

2.3 集成水量调度系统与闸站监控系统

水量调度系统收集数据主要是为了服务于供水计划生成模型、冰期输水控制模型、总干渠水力学模型、应急预案模型等功能。这些数据库模型的数据必须保持高度的统一和共享，如此，才能提供正确可靠的调水参数。这些通过闸门控制指令进行计算得到的参数分为两种，一种是建筑物设计的模型参数，相对来说属于静态的数据，包括有闸门类型、水位最大降速、模型自身参数、渠段长度等等；另一种则是监测数据参数，这属于动态的数据，主要是供水调度的实时状态，包括过闸流量、闸门开度等等。

2.4 数据通信与采集

情监测闸站的智能设备及数据采集软件在水利调度自动化系统的主要作用是进行数据通信和采集。在实际情况中，二者不需要依靠人工，在 TCP / IP 网络协议的前提下，运用信息化网络，利用水利调度自动化系统数据平台与 IEC61850 标准，就能完成通信。具体表现主要是：通过支持 IEC61850 标准的水情通信装置和信息化智能电子装置实现对温度、电压、水情、闸门开度等信息的实际状态的采集，同时利用水利调度自动化系统数据平台进行数据传输。在南水北调工程中，在 Windows / Linux 系统平台上运行的 IEC61850 标准驱动模型主要是在水里调度自动化的条件下，通过通用的可配置编程语言（ SCL） 进行描述。

结束语：

水利调度自动化在南水北调工程中处在核心地位。整个系统对闸门控制质量的生成和不同情况下的水量调度计划的制定都骑着至关重要的作用。通过系统闸站监控系统与水量调度系统之间的平台完善与数据通信得以完善和实现，在传统应用状态下，闸站监控系统是数据采集的核心的情况得到了改善。同时系统还优化了效能，保证了运行中的准确性，并且成本低廉，开发简单，在实现资源最优化配置的同时也为南水北调工程做出来巨大贡献。

参考文献：

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[2]李静.南水北调中线干线自动化调度系统的设计和应用[J].网络安全技术与应用，2015（ 03） ： 22，24.