水利枢纽综合运行管理系统的设计与关键技术研究

周斌山

（ 西藏自治区旁多水利枢纽管理局，西藏 拉萨850000）

水利工程是国家重点建设的工程项目之一,经济的持续高速发展也就推动了水利工程的发展, 为了实现在2020 年前建设成172项重大水利工程的目标, 必须要做到对水利枢纽做到综合性的管理。 基于这个出发点,我们要充分利用现代化的科学水平,对水利枢纽工程当中的问题进行分析研讨和动态跟踪,通过数据的透明化展示,来实现各个系统之间的资源共享。 同时,为了水利枢纽工程的顺利展开, 应该细致研究并熟练掌控水利枢纽工程当中的相关技术,只有对整个工程的管理和技术做充分的了解,才能够从内部推动水利枢纽工程的顺利展开。

1 水利枢纽的现行状况

1.1 水利枢纽及其作用。 我国的幅员面积辽阔,但是存在水资源缺乏的问题,为了实现可持续发展的战略目标,必须将节约用水,节约资源贯彻到社会生产生活当中的各个方面。 而水利枢纽就是为了实现水利资源的充分利用而建构的一个工程。 水利枢纽的范围是非常广泛的,发电厂、拦河坝等,都属于水利枢纽工程。

水利枢纽具有极其重要的作用。 水利枢纽能够实现防洪、灌溉、发电、供水以及航运的目的。 所以,水利枢纽工程的建设产生的综合效益,必然能够带动起多个行业的发展,推动中国整体经济水平的提高。

1.2 水利枢纽的状况。 水利枢纽建成的情况,标示着中国经济发展的状况,中国有很多大型的水利枢纽,其中最大的是葛洲坝工程,作为现阶段我国水利枢纽的最大工程,提供了很高的经济效益和社会效益。 水利枢纽的综合性比以发电为主业的水电站包含范围要广的多,所以在综合性水利枢纽的系统建设过程当中,会出现很多困难。 比如各个系统相互独立,系统之间的协调性比较差,这就导致了水利枢纽信息整合困难,从而造成了资源利用率较低,相应的建设投入和维护投入的成本增高。

2 综合运行管理系统的设计方向

基于上文所提到的水利枢纽的现行状况,水利枢纽综合运行管理系统的运行就成为了必然。 只有对现阶段的水利枢纽状况进行改动,才能让水利枢纽为我国经济发展增砖添瓦提供可能性。

2.1 子系统统一运行。 由于水利枢纽的综合性较强,各个系统之间相对独立的状况,所以必须要对水利枢纽进行综合运行管理,进行统一规划,这就需要在运行管理过程当中,要结合数据库、云服务等技术来协助运行。 要想使得水利枢纽的各个子系统遵照统一运行原则,必须要建立统一的总体设计方案。 实现平台可视化,数据共享化,架构系统化。 首先,要完善调度中心功能。 必须要将各个子系统分控中心所上传的数据信息进行实时的采集和分析,动态化的调整下一步的措施。其次,要完善各个子系统的功能。子系统功能当中的图形功能,实时报警功能,控制与调节功能和数据采集分析功能必须要做到高度的完善,这就要求相应的技术人员和工作人员做好对应工作, 只有子系统的各项功能都达到完备统一,才能够实现水利枢纽工程的综合运行管理。

2.2 实现系统自动化。 水利枢纽的综合运行管理必须要达到自动化,才能够节省人力,节约成本。 这就需要将自动化的系统进行精密的设计、规划。其中最需要关注的四项自动化系统,分别是,水情测报系统,工程安全监测系统,泵站计算监控系统和闸门远程控制系统。 对水利工程系统的自动化设计,是综合运行管理系统设计的一个主要方向。 工程设计师必须要以实地水利枢纽的情况为依托,借鉴以往水利枢纽工程的设计方法, 对设计方案实行动态化的改动,来达到因地制宜的目的。

2.3 完善通讯系统。采用现代化的通信系统,利用光纤自愈环网,对水利枢纽的各个子系统进行联接统一,实现工程的智能化,信息的快速化。

3 综合运行管理系统的各个功能

3.1 自动化功能。 综合运行管理系统的一大重要功能就是自动化。 自动化为水利枢纽工程的发展提供了可能,同时实现自动化管理,也是时代发展的必然。需要电站计算机对整个系统实行监控。电站计算机监控系统,不仅能够对整个电站的机电设备进行监视和控制,而且还具有采集处理数据,实时控制调节的作用,这种对水利枢纽机械设备运行维护系统诊断的功能,有力的保障了水利枢纽工程的安全性。 这种监控系统能够第一时间呈现给人员相应的问题,如果发生突发情况,能够大大减少故障所带来的严重损失。 需要大坝闸门监控系统。 大坝闸门监控系统,可以对闸门工作的数据状况自动采集,并且根据要求制定具体的泄洪方案,最根本的是对闸门进行集中的监视和控制。 大坝闸门监视系统的运行,有效的保证了水利枢纽工程的安全性。需要稳定系统电源。水利枢纽工程作为一个大型的工程项目,必须要保证电源的可靠性,这样才能够给相应的机械设备提供充足的电源,一个可靠的店员,也为突发事情的产生做足了保障。需要视频监控系统。本着安全为主的原则,根据水利枢纽防洪、补水的需要,必须要建立一套完备的视频监视系统。视频监视系统可以对水利枢纽工程所有重要部位和重要场所进行全方位、无死角的监视,同时起到一定的警示作用,能够确保在第一时间发现问题并及时做出相应的对策。

3.2 信息智能管理功能。 综合信息智能管理的实现,必须要依据光纤线路和无线的方式。 对收集到的信息实行智能化的管理,可以有效的对水利枢纽的现场情况进行汇报分析,让相应的人员作出及时的调节。 要想实现综合信息的智能化管理,必须将各个子系统的数据汇总到综合信息管理平台上,只有对所拥有的现行数据进行分析和挖掘,才能够为不同层次,不同子系统提供数据服务。 通过对所收集信息的整合, 来实现信息总平台和各个子系统之间的信息传递,打到紫系统之间的沟通与联系。

4 水利枢纽的关键技术研究

4.1 拦河坝工程机电关键技术。 可以利用架桥机快速吊装弧形闸门来应对大坝面积空间狭窄,但吊机占地面积大的问题,这种方法技术,不管是从经济角度还是从操作角度来看,都比传统的吊装方法要优越很多。 为了让闸门启合开闭同步,可以利用双比例阀控技术来实现。为了应对突发状况,系统要配备手摇泵,当发生PLC 故障,或者双比例阀失控时,能够通过人为的手控操作来实现阀门的开启和闭合。 相比于传统的点式温度计,虽然光纤测温技术的精准度较低,但是可以实现实际测量信息量的扩大,全面反应整个坝体内部温度的变化。 在水利枢纽工程项目当中,大坝的体内温度变化对施工的下一步能否实行起到至关重要的作用。 应用光纤测温技术能够减轻人工的强度,提升工作的效率,为实际施工提供了科学可靠的数据。

4.2 电站机电关键技术。 为了响应国家可持续发展战略目标的要求,必须要在水利工程开展之前,在预算内挑选最优性价比的水轮发电机组。 对水轮发电机组的严格选定,对后期设备的运行工作的展开起到重要作用。在引水式电站中,可以应用筒形阀。要想提高筒形阀位移同步控制的精准度,必须将筒形阀控制系统中的精准度进行细致调整,这样不仅能减少水轮机坑内的管路,还方便了设备的调试与维护。

4.3 多维数据分析技术。 数据的分析整合是所有现代化建设当中的重要一环。 水利枢纽工程当中应用多维数据分析技术来建立数据立方体,能够将其转换为辅助决策的一部分,相关工作人员通过这项技术,可以绘制成各类的专题图,并根据图上的内容,提供可行性的分析和可行性的建议。 多维数据分析技术可以让不同维度的数据进行组合,人员可以从不同的角度对数据进行详细的观察和分析,这就可以及时了解机组的健康状况,及时的安排检查和维修的相关工作。

4.4 边坡GPS 变形监测。 在精密工程变形监测当中得到广泛应用的GPS,具有效益高,精度高,全天候等优点,这实现了人工观测难以达到的高水平。 通过利用这项技术,把多个监测点的计算坐标进行对比,进行数据信息的采集分析,以供水利枢纽工程的建设使用。GPS 变形监测有一定的偏差,但都在允许范围内。

结束语

水利枢纽综合运行管理系统是基于一定的设计基础而推行的,本系统把水利枢纽在运行管理阶段当中,涉及到的数据资源进行了和分析, 而且对总系统当中提出的要求和业务进行了重新的规划,利用了一定的手段,比如数据共享,自动化管理等,满足了水利枢纽工程的顺利实施的要求。 这种综合运行管理系统的应用,加强了水利枢纽工程当中各个子系统之间的联系, 实现了工程的稳定运行,取得了良好的效果。 由于综合运行管理系统涉及到了许多专业领域的专业知识, 所以必须要对涉及到的专业知识进行分析细化,深入研讨,才能更好的将相关知识应用于水利枢纽工程当中,才能促进系统的不断完善。 只有综合运行管理系统不断完善与发展,才会促进我国水利建设的稳步、持续进行。