摘要：经济的发展，城市化进程的加快，促进水利工程建设项目的增多。近年来在防洪减灾和发电等方面水库所起到的作用越来越大，怎样才能更加合理科学地管理水库，尽可能发挥水库在发电与防洪方面的作用，是水库监测调度管理中的一项重要工作内容。水库自动化监测调度系统可以及时监测到雨水情况，并准确地做出预报，快速提出调度的方案，进而保证了人们的生命财产安全。本文就水库自动化监测预警系统的应用展开探讨。
引言
水库安全监测系统是根据水库安全管理部门的实际工作需要为目标，按照现有的有关国家标准、行业标准和技术规范为设计依据的监测系统，建立和完善雨情、水情、工情、水质监测设施为基础、通讯系统为保障、计算机网络系统为依托、安全预警为核心的水库安全监测的信息系统。
1水库自动化控制系统现状
（1）大坝安全监测系统。大坝安全监测系统以水库大坝为监测对象，是水库安全监测最为重要的工具，通过自动化系统对大坝进行自动巡视、定时巡视、选测、数据采集分析一体化处理，实现监测、控制和报警功能，保障大坝的安全运行。其主要由监测仪器、数据采集装置、通讯装置、计算机监控总心、信号及控制线等组成，再根据工程等级、规模、结构及地形、地质条件和地理环境因素，设置必要的监测项目及相应的设施，定期进行观测。一般需要监测的部位有坝体、坝基、坝肩、近坝岸坡、与大坝有关的建筑物等等，监测项目包括坝体位移、坝基位移、裂缝变化、渗流量、扬压力、绕坝渗漏、上下游水位、降雨量、气温等等，通过监测大坝在正常情况下的一般变形和渗流规律，可以及早发现异常现象，查出异常根源。大坝安全监测系统的应用给大坝安全提供了最科学、最可靠的技术保障。（2）水环境自动测报系统。水环境自动测报系统以水库的水文参数为监测对象，通过对水库水位、流量、流速、降雨(雪)、蒸发、泥沙、冰凌、水质等等的实时监测，实现水文资源信息采集与管理的自动化、数字化、网络化。系统以在线自动分析仪器为核心，是一个运用现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机技术等的综合性在线自动监测系统，一般由监测中心、通信网络、前端监测设备、测量设备等4部分组成，把多项监测指标的分析仪表组合在一起，从采样、分析到记录、整理数据、中心遥控，结合分析软件实现实时在线自动监测，为水环境质量评价和水资源开发、利用与保护提供科学依据。（2）闸门自动控制系统。闸门自动控制系统以水库中水闸为监测对象，通过水闸运行环境的监测，实现对水闸开度的自动化控制及流量调节。主要监测内容有上下游水位、库区库容、闸门负荷、闸门启闭状态与开度、图像视频等等。在水资源严重匮乏的北方，水闸的科学化、智能化调控显得尤为重要，闸门自动控制系统通过对闸门控制与调度自动化，最大限度地实现水闸功能和作用，让水库的水能够以科学、先进、合理的方法进行调配，以发挥水资源的最大经济效益。
2水库自动化监测预警系统
2.1水库安全监测预警系统主要内容
水库安全监测预警系统的主要内容应包括：（1）流域水情自动遥测系统：收集水库流域内实时水雨情信息；（2）水库洪水预报与优化调度系统：根据流域实时水雨情信息，做出预见期内流域洪水趋势预报和水库优化调度方案；（3）大坝安全监测自动化系统：采集水库大坝安全监测数据和性态信息；（4）大坝安全实时分析与评价系统：根据大坝安全监测信息和流域洪水预报，对水库大坝安全运行现状和未来趋势进行分析和评估；（5）警情分析系统：根据预警指标、警源类型和警情分析模型，对水库的安全运行状况进行分析，确定报警类型和报警级别；（6）警情发布：根据警情分析成果，对外发布警情信息；（7）决策支持与会商系统：计算机系统提供水库运行辅助决策，由领导和水库管理人员进行会商；（8）应急预案和灾情评估系统：根据报警级别，确定是否启动应急预案，险情过后对灾情进行评估。
2.2水库自动化监测预警系统产品特点
（1）水库自动化监测预警系统采用防雷、防雨、防潮、输入信号隔离等多项措施，确保设备安全、可靠；（2）整点、触发采集雨量水位数据，预警触发加报雨量、水位数据，具有微功耗设计，超长待机；（3）水库自动化监测预警系统定时抓拍图片，电池电压上报功能，GPRS数据通讯、短信备份，可设置自动上报式与应答式工作模式；（4）采集模块与通讯模块一体化设计，更低成本、更稳定可靠支持远程管理功能，可以实现远程参数配置、程序升级；（5）高性能嵌入式操作系统，模块化的功能设计，更容易进行外延扩展；（6）高于国家标准的工作环境能力设计，支持更宽的工作温度，多样化的配置方式，支持键盘、串口、远程三种方式；（7）接入灵活：可接入公司配套的山洪灾害监测预警系统软件平台，也可接入组态软件或用户自行开发的软件系统；（8）前置机软件自动收集遥测终端机数据，自动向上级上报数据，人性化的前置机通讯软件设计，自动化实现参数配置、历史数据查询、远程升级功能，维护方便。
3相关建议
3.1模块智能化
水库自动化控制系统将每个功能作为一个功能模块，各功能模块既可独立运行，也可组合成一个集采集、储存、分析、发布以及其他扩展功能于一体的综合性系统。任何一个模块的维护不影响其他模块运行，这样能够提高系统的容错率和稳定度。系统在进行数据库结构、数据接口等方面设计时，应采用可扩展设计，便于系统增加、删除功能。这样既可避免资源浪费，又可节省时间，提高系统运行效率。
3.2研究适合水库监控设备防雷系统
由于水库分布广，地理位置较为偏僻，地势较高，地处雷区较多，数据采集设备容易受到雷击，而普通的防雷技术投人成本较高，普遍投人在几万元到十几万元之间，这也是导致防雷技术不能全面应用的原因。本项目研究通过做大量实验，防灾预警系统在设备的各路电源线、信号控制线设计了较低成本的防雷措施，所有电源线采用镀锌钢管保护并地埋敷设，使系统设备和通信线路完全置于全屏蔽法拉第笼的保护之下;合理利用测压管体系构建接地系统，使系统接地电阻在1以下;所有设备采用单端接地方式，避免由于地电位差引人干扰;在各信号电缆、电源电缆两端加装浪涌识别防雷设备，切断雷电流传输通道;为整个系统加装避雷针，最大限度降低直击雷危害等。同时，研究设计了串联式浪涌识别电源防雷、串联式信号线避雷、分散式联合接地系统模式和电源稳压系统，有效避免了直击雷、感应雷和电压浪涌波动对系统的破坏和影响。
3.3应用人工智能神经网络
人工神经网络是并行分布式系统，克服了传统的基于逻辑符号的人工智能在处理直觉、非结构化信息方面的缺陷，具有自适应、自组织和实时学习的特点，在5G即将全面来临的时代，显得尤为重要。例如:流域内水库水资源调度就是人工神经网络应用的很好平台，通过确立数学模型把不同的数据、图像和对应的处理方式输入人工神经网络，网络就会通过自学习功能，慢慢学会识别类似的图像和数据，并做出相应的处理建议，这样给出的结果往往要比人工计算更科学。
结语
总而言之，水库自动化监测调度系统在监测水库流域降水量、水情情况、防洪抗灾方面起到的作用是非常大的，有效降低了人员伤亡与财产损失，也是我国实现智能化水利工程增强防汛抗旱能力的重要组成部分，水库自动化监测调度系统是依据水利部技术要求和行业相关技术规范开发设计的，应用技术比较成熟，对水库发电与防汛抗旱来说极其重要。
参考文献
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