浅析自动化监控系统在水闸运行管理中的应用

（安徽省茨淮新河工程管理局 蚌埠 233010）

信息化管理手段的普及，是当前各行各业管理工作随时代发展的必然趋势，其中，监测监控系统就是信息化管理不可或缺的一个重要手段，可以解决当前传统管理模式中存在的瓶颈，实现对水闸运行工作的无缝、连续监控与管理。但当前水闸监测监控工作仍旧停留在简单的数据采集、记录与汇总，仅实现了表面意义上的监控与管理，并没有最大化开发出数据内在的信息与价值。因此，有必要深化对采集数据的利用，全面提升自动化监控系统的水平，推动水闸运行管理工作的高质量发展。

1 水闸监控系统技术

1.1 视频监控系统

视频监控系统主要分为控制中枢监控系统和水闸设备监控系统两部分。控制中枢监控系统主要用于对相关人员的操作和工作情况进行实时监测，其所面临的环境等因素相对简单；相反，水闸设备的监控环境则较为复杂，不易开展监测工作。监控系统由防水摄像机、网络接入口、环网设备、监控设备终端等组成，网络接入口将摄像机采集到的数据信息传输到环网设备上，并对这些设备进行数据转换，最后将图像显示在显示器屏幕上，主要用于预测和预警紧急情况使用。

1.2 数据采集与监控系统

数据采集工作主要由水闸运行的各个关键部位部署的传感器来完成，通过科学化的数据采集设备，全面监控水闸的运行情况、各个构件的工作性能。在相关传感器采集后，通过专线传输到信息检测分站；监控分站将采集到的信息数据传输到网络接口，环网设备将接口采集的数据转换到系统终端，终端系统对采集到的数据进行处理和分析，最后对水闸系统进行相应的预测和反馈，形成网络闭环。

1.3 水闸压力监控系统

水闸压力监测系统主要由压力扩展器、层外传感器、通信子站、通信主站、接收主机、上位机和数据分析软件组成。其可以科学化地评估水闸当前所承受的水压是否符合设计时给出的安全阈值。

2 监测监控系统层级

系统监控分为三层：中央监控层、监控水闸层、采集数据层。采集数据层是系统的底层，担负着数据监控的传输和采集，是系统的主要核心。采集数据层主要包括：摄像头监控、测量水位传感器、测量压力传感器等。监控水闸层主要肩负着对水闸的监控和管理，包括数据库、屏幕监控、监控计算机、数据采集模块处理等。中央监控层的主要任务是对所有水闸进行整体监控和管理，肩负着众多水闸的监测监控任务。

3 科学构建水闸运行管理自动化监控系统结构

3.1 中央结构

中央结构将传感器获得的传感器信息发送到媒体混合器，以进行数据预处理、数据校准、数据链接、推理和其他数据处理。在中央结构中，来自每个传感器的信息流从底层到融合中心，并且不需要传感器之间的通信。系统的功能级别有所不同。使用混合方法可获得系统测量的完整外观和信息。这种结构具有采样信息越广，丢失的信息越少等优点。但同时也具有存储数据量巨大、计算量大、系统薄弱以及数据传输能力对计算敏感的数据库或数据集依赖性强等缺点。因此，若使用中央结构，就必须集中构建一个数据容量更大、服务器功能更好、处理速度更快的中央控制系统。

3.2 分布式结构

在分布式结构中，每个传感器采集到数据后，传感器内部的数据处理器都会进行简单的预处理工作，然后再将数据发送到数据处理中心，中心再根据每个传感器传来的数据开展二次分析和数据处理工作。分布式结构的中心处理系统的要求较低，其主要依靠各个分布式架构的服务器进行处理。分布式结构具有不仅可以在特定部分执行特定评估，而且还可以监视所有水闸的生产状态的优点。但其也舍弃了大量的原始信息数据，当某些个别部位的数据存在异常时，有可能导致数据整体的参考可靠性下降。

3.3 决议计划级别结构

在水闸监测监控系统中，解决决议计划级别的信息包括对个体级别的组合结果的全面分析和排除，并根据详细要求完成对情况的总体评估。只要制定出水闸生产与安全标准和计划，就可以将处理设计级别上的其他信息集成结构与检测率和特征级别进行比较。这一方法相对简单，因此普及推广较快，各个大数据研究团队为其提出了神经网络、遗传算法、免疫算法等构想，希望能够推进人工智能管理建设工作的进度。

3.4 多层结构

在多级配置中，节点的任何部分都可以用作同时进行数据处理的混合节点。另外，这些节点从多个传感器接收并处理数据，并在混合节点数据混合系统中充当中等混合节点。在这种类型的集成中，特定标识工具的集成处于多个阶段，但是确定了集成的顺序。这种类型的系统称为多层结构，因为它涉及从低到高的集成程度。对于水闸控制系统，在特定级别使用这种结构可以有效地合并和优化基层数据的结构。

3.5 整体结构

通过对不同信息融合结构的研究和讨论，可以有效地构建数据的整体结构监测监控信息融合结构。有别于数据级、特征级和决策级，总体结构是系统化调配多种融合结构、以实现整体系统的运行高效、数据科学，进而保障决策科学性的信息融合层级。其可以针对不同节点、不同设备、不同部门的具体情况与具体特性，在各个部分选取最适配的融合结构，并最终实现整体系统的最优。

4 科学提升自动化监控工作水平

4.1 建设专业的监测监控团队

通过外聘高新人才与建立内部人员培训教育制度相结合的方式，保障既有工程人员知识体系的有序更新换代，提升新聘技术人员的工作技术水平，全面提升水闸监测监控系统操作人员的技术水平，从而确保信息融合工作能够高水平地开展，并为后续的技术升级与创新提供坚实的人才后盾。

4.2 引进新技术与新方法

应当积极推进相关技术与设备的更新换代，加大投入，以长远的眼光看待监测监控系统以及系统信息融合工作，为了更为长远意义上的管理效率提升、生产安全、社会与自然环境效益，选取更为系统化、可拓展、信息化的新技术与新方法，实现高质量、高技术含量的水闸监测监控系统建设。

5 结语

水闸运行管理是关乎到水利工程整体生产安全以及生产质量、效益的重要工作，因此有必要积极推进自动化监控系统的部署。通过合理调配数据级、特征级、决议计划级等不同级别的数据，进行科学部署和安排，选取中央、分布、决议计划级别、多层、整体等不同结构，构建科学高效、协调有序的自动化监控管理系统，确保数据采集的全面性、数据分析的科学性，全面推进科学化、系统化的自动化监控系统建设，为整体的水闸运行管理与运营工作提供科学的、具有前瞻性的指导■