如何实现水坝水闸的无人值守监控

如何实现水坝/水闸的无人值守监控

一、无人值守系统在水利安全监控的发展趋势

湖泊、大小江河、河道等水资源丰富，将水力转化为水利在中国自古以来就是一件利国利民的工程。如三峡工程、南水北调工程等等，都体现了水资源的良性运用。但是，水利设施建设之后的安全运行和维护更是重中之重。如果，后期管理不善，将可能直接导致水利设施的功能降低甚至丧失，反而给水利安全管理造成负担。

随着水利工程的不断发展建设，国家对各种水利设施自身，以及水利设施的自动化运行和设备设施的安全提出了新的要求，加之现代通信技术和视频技术的迅速发展，为水利建设的数字化提供了技术上的有力保证。因此，改造优化水利设施的安全监控，通过多种通信技术的远程视频监控系统和控制，建设水利行业机房，实现“无人值守 (少人值班)”是水利水电行业发展的整体趋势。

二、目前水利设施监控存在的问题？

目前水利设施中主要有拱坝、重力坝、碾压混凝土坝、心墙堆石坝、面板堆石坝等。由于水坝的体积相对比较大，横截面比较宽。而水闸则主要以河道为主，相对于水坝整体体积小很多，基本上是一次成坝，例如位于天津河北区新开河上的耳闸。水利监控系统要求信息的采集及时而且准确、信息处理操作简单、维护方便，并且要求系统安装方便，运作稳定，维护周期长。目前主要存在以下几个问题：

1.大型水利设施如水坝，主要控制室位于大坝的两端，距离比较远，相互间通信不方便，出现问题后无法

及时发现和处理，即使安排固定人员也很难集中监控管理。另外，有的地区水利监控点分散而且自然环境恶劣，这种情况下安排专人进行管理不仅反应滞后而且非常危险。

2.传统的视频监控不仅带宽占用大，而且无法实现坝体内及总控室的设备安全管理和报警处理，功能单一，

难以满足要求安全警戒度高的坝体需求，也不便于上级领导的监控监督。而且，传统的监控方案将视频监控和大坝的安全监测分开，形成两个相互独立的子系统，这样既增加了操作的复杂度又提高了软硬件维护成本。

3.如果在多个监控室都采用监控系统，维护成本太高，视频监控、周界报警和坝体周边动力环境设备，无

法统一集中监控和管理。

4.水利设施发生警情时，仅靠就近值班人员到现场解决或者电话通知专业技术人员，都无法在第一时间获

取详细视频和设备的监控信息，降低了系统的反应速度，如果问题严重则后果将不堪设想。

5.如果沿用传统的安全保卫工作，不仅浪费了大量的人力资源，而且问题出现后处理周期比较长，对问题

也无法追踪和回溯，也就很难快速找到问题根源，因而也不利于信息化管理。

三、如何解决目前水利监控中存在的问题？

针对水利行业监控的现状，结合客户实际情况推出“水坝/水闸水利无人值守综合监控系统”，可以满足上述问题。

1.安全监控系统中不仅提供前端作业区实时视频浏览，而且可实现门禁及动力环境设备报警时联动灯光打

开、警铃以及发送短信或彩信、控制水坝和水闸内的开关设备等多种操作。报警信息同时上传到网络管理中心和网络管理分控，也可以由中心进行远程指导或者操作排除险情，做到事故及时处理。

2.软件平台整体设计上按照两层或者三层网络结构进行设计，在前端作业区设置本地监控系统，包括水坝

水闸设备监控、水坝水闸周边区域监控，周界报警系统、消防报警系统、门禁控制系统、灯光语音控制系统、水坝水闸工作区动力环境监控。监控中心通过监控中心端软件对前端监控点进行统一监管，包括警情处理，数据报表分析，远程管理。

图1 三级联网架构

3.前端监控系统可以通过扩展RS232标准工业接口，采用相关的设备通信协议，增加各种所需的监测设备。

如：针对水文监测的仪器，针对坝体安全的渗流压力计，测斜仪，测缝计等等。这样用户无需增加计算机设备，而且使用一套监控软件也大大降低了操作的复杂度。

4.通过前端作业区视频监控，可以实时观测水域的各种变化、机房内设备以及涵闸的运行情况，为领导决

策提供了直观的图像信息，同时可以改善观测、测量工作人员的工作环境，减少工作人员，做到无人值守、少人值班，真正体现现代化管理，智能化操作。例如：

1)水位监测使用多种报警和处理措施，可以通过视频监控水库的蓄水水位情况，保证水位安全；

2)水闸、水泵站及水库溢洪道使用实时视频监控，避免误操作，做到无人值守；

3)利用视频监控，分析河道水文情况，监控河道上下游及两岸情况，并监控河道的水质，防止污染；

5.通过代理转发服务器软件可以大大降低带宽的占用，另外在前端监控主机上安装IE分控软件后，各级

领导可以在世界各个地方通过网络使用IE浏览器查看水利设施的运转情况。

6.通过多播语音对讲技术，可以使得多个前端和中心进行语音通信，通过语音对讲功能，中心技术人员就

可以通过视频和对讲对前端人员进行技术指导，大大提高了维护效率，降低了维护成本。

四、水利无人值守综合监控系统的优势

水利应用的行业特点是被监控的地点如河道、水库、闸门分布散、距离远，这种特点使得传统的模拟电视监控系统已经不能适应需求，同时需要浏览监控图像的水利部门和相关单位、人员比较多。如何有效地在现有带宽条件下使用户获得流畅的、清晰的监控视频是系统设计成败的关键。“水利无人值守综合监控系统”正是在多年实际应用中不断总结，通过合理的架构有效地解决了水利行业的多种难题，很好地满足了水利用户的实际需求。

水利无人值守综合监控系统”远程通信全部采用标准的TCP/IP协议，可直接应用在局域网或者广域网上，针对各闸站距离比较远，不易铺设有线线路的情况，也可采用无线扩频技术或者使用卫星通信来解决远距离通信的问题。同时软件采用当前比较流行的三级网络架构，使得整个系统结构清晰，易于管理和扩展，同时系统支持代理功能。此外，系统还支持网络分控和IE分控，这样使得整个系统可以不受地域的限制而自由连接。

整个系统分为四个部分：前端为无人值守视频服务器及视频，动力环境和门禁部分；代理转发服务器（可选）；中心为网络分控、无人值守中心服务器系统；IE分控。基于无人值守视频服务器的解决方案系统如图2所示：