水库调度自动化系统概述

水库调度自动化系统概述

摘要：水库调动自动化是集电力、水文、计算机、网络、通信等多专业的综合性应用系统，它在与水库运行有关的监视、预报、调度和管理方面发挥了重要作用。本文对于水库调度自动化系统的概念、发展阶段、功能、设计要点及未来发展趋势做了详细介绍，使各位读者能够在一定程度上加深对水库调度自动化系统的认识。

关键词：水库调度；水调自动化；趋势

Abstract: reservoirs to mobilize automation is a concentration of power, hydrology, computer, network, communication and other more specialized comprehensive application system, it is related to the reservoir operation monitoring, forecasting, scheduling and management play an important role. This article for the reservoir scheduling automation system, stage of development, the concept of function, design key points and future development trend of detailed introduction, enables readers to a certain extent, to deepen the understanding of the reservoir scheduling automation system.

Keywords: reservoir scheduling; Water and automation; trend

一、水库调度与水库调度自动化

水库调度是一种控制运用水库的技术管理方法，是根据各用水部门的合理需要，参照水库每年蓄水情况与预计的可能天然来水及含沙情况，有计划地合理控制水库在各个时期的蓄水和放水过程，亦即控制其水位升、降过程。一般在设计水库时，要提出预计的水库调度方案，而在以后实际运行中不断修订校正，以求符合客观实际。在制定水库调度方案时，要考虑与其它水库联合工作互相配合的可能性与必要性。中国水库调度进步较快，但还有许多水库调节径流的潜力尚未充分发挥，调度技术、调度手段还不够先进。今后发展方向主要是：继续向综合利用水资源和水库群联合调度方向发展;推广使用优化技术,提高调度技术水平;采用电子计算机等先进技术手段,尽快实现水库调度自动化。

水库调动自动化是集电力、水文、计算机、网络、通信等多专业的综合性应用系统，主要进行与水库运行有关的监视、预报、调度和管理。此系统基于对历史资料的收集整理，依靠先进的采集和传输技术，及时准确地获取水电站流域和其他相关系统的水文、气象和水库运行信息，利用数据库管理技术，进行在线水文预报和水务综合管理等，依据相关数学模型和大型数据库进行计算和处理，迅速提供包括防洪和发电在内的综合调度决策方案。

二、水库调动自动化的理论与方法

水库调度的理论与方法是随着20世纪初水库和水电站的大量兴建而逐步发展起来的，并逐步实现了综合利用和水库群的水库调度。在调度方法上，1926年苏联Α.Α.莫洛佐夫提出水电站水库调配调节的概念，并逐步发展形成了水库调度图。这种图至今仍被广泛应用。50年代以来，由于现代应用数学、径流调节理论、电子计算机技术的迅速发展，使得以最大经济效益为目标的水库优化调度理论得到迅速发展与应用。随着各种水库调度自动化系统的建立，使水库实时调度达到了较高的水平。中国自50年代以来，水库调度工作随着大规模水利建设而逐步发展。目前，大中型水库比较普遍地编制了年度调度计划，有的还编制了较完善的水库调度规程，研究和拟定了适合本水库的调度方式，逐步由单一目标的调度走向综合利用调度，由单独水库调度开始向水库群调度方向发展，考虑水情预报进行的水库预报调度也有不少实践经验，使水库效益得到进一步发挥。对多沙河流上的水库，为使其能延长使用年限而采取的水沙调度方式已经取得了成果。由于水库的大量兴建，对于水库优化调度也在理论与实践上作了探讨。在中国，丰满水电站、丹江口水利枢纽、三门峡水利枢纽等水库的调度工作都积累了不少经验。

三、水库调度自动化系统功能

1、水库调度自动化系统中包含两种数据，一是在长期的工作中积累的历史数据，通过对历史数据的统计分析，对水库未来的运行情况作出预测。二是大量的实时监测信息，主要是对目前的雨水情况信息，发电机组的运行情况，水电站闸门的运行情况等进行监测。如何快速检索历史数据和实时数据对数据库系统提出了很高的要求。

2、三层体系结构的关键环节是网络数据服务子系统，该环节建立了公用的数据接口，提供统一的数据访问路径，数据访问管理和访问监视。

3、数据采集处理子系统支持采集多种类型的数据，在水库调度过程中发送和接受水情以及水库调度数据。当水库水位，降水量，闸门操作等超越一定范围时，触发自动报警装置，按期计算时段降水量，水库水位等数据，并自动按期统计分析水情数据。

4、提供水库调度过程中必要的图形编辑功能。图形编辑工具包括水库调度图，流域综合水情图等可以组成水库调度自动化系统所需的各种图形。系统同时具有将各种图形经网添加到水库调度web服务器的功能。

5、其他计算机可以通过web查询方式掌握水库调度的数据，主要有图形子系统的全部图形，报表子系统的全部报表。拥有权限的用户可以通过web浏览器对数据库进行设置，以及对电脑数据进行人工插补等系统维护工作。

四、水库调度自动化系统的设计

1、采用成熟、先进的软硬件开发平台，设计符合标准化和贵感化要求，采用分布处理和冗余技术，重要设备采用热备冗余配置，保证系统的可靠性。

2、系统设备选型及应用软件的开发符合计算机技术发展的特点，采用全分布开放式系统，具有良好的可一直性和较强的扩展性。

3、系统采用标准化的成熟产品，功能完善并模块化，具有完备的安全性措施，防止系统软硬件故障或缺陷对现场设备的损坏。同时，保证通信的可靠性与系统连续运行的可靠性，保证系统及数据库的安全性。

4、水库中心业务中需保存几十年以上的历史数据，需要大型的数据库保存水文、水情、气象和水库运行数据。

5、水文预报、灌溉区调度常需要进行多种数学模型的计算、比较、分析，数据处理量大，要求处理速度快、处理能力强。

五、水调自动化系统发展趋势

随着水库调度工作要求的不断提高。对水调自动化系统提出了更高的要求。随着计算机应用和信息技术水平的提高，水调自动化系统的发展趋势主要将表现在以下几个方面。

1、高级应用软件开发

目前国内水调自动化领域亟待解决的问题是高级应用软件的开发。当前研究的热点包括：梯级水电站的水情测报与优化调度，水库群补偿调度和水、火电优化调度、调度决策风险分析理论、电力系统报价系统等问题。但已有成果大多数属于理论研究探讨，与水调自动化系统结合不多。因此开发和完善水调自动化系统的高级应用软件是水调自动化系统继续发展的一个方向。

2、数字流域

数字流域就是综合运用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、虚拟现实(VR)、网络和超媒体等现代技术，对全流域各类信息进行数字化采集与存储、动态监测与处理、深层融合与挖掘、综合管的大型信息管理系统，它是水调自动化系统的发展方向。结合RS、GPS技术，加强了洪水预报系统的空间信息的管理与分析方面的能力，在面雨量计算、流域蒸发量和土壤湿度计算、交互式实时联机预报、暴雨产流模型等方面部可以有广泛应用。利用基于GIS 的数字流域系统的可视化信息平台，实现全流域各类不同信息之间的共享，并进行更深层次的信息融合、挖掘和综合，对全流域进行动态实时的三维仿真，提供河道水情分析模拟、洪水演进仿真模拟、洪水灾害评估等功能。通过模拟流域在不同决策作用下的结果，为防洪、发电等决策提供有效支持。

3、智能专家系统

专家系统能够根据一系列规则(过去一些行之有效的知识和经验，包括定性