[01164565]基于物联网技术的中小型水库自动监控技术研究

1、项目来源与背景 1)项目来源 “基于物联网技术的中小型水库自动监控技术研究”项目为2012年山东省重大水利科研项目。 2)研究背景 到目前为止,我国建成各类水库8.7万余座,其中中小型水库约占全国水库总量的99%以上,是我国防洪体系和水利基础设施的重要组成部分。它们多建于20世纪50-70年代,防洪标准低,且因修建年代久远,疏于管理等原因,目前,我国60%以上的中型水库和90%以上的小型水库没有库区水雨情和工情自动测报设施,水库主管部门和管理单位无法及时掌握雨情、水情和工情,无法对洪水和险情进行实时观测和预测预报,存在极大的安全隐患。所以针对这些水库的管理自动化和信息化改造建设就显得尤为重要和迫切。 2、研究目的与意义 通过项目研究,在消化吸收物联网、工业自动控制及组态、数据库、MIS、GIS、移动互联网等技术的基础上,实现物联网技术与中小型水库监控技术的有机集成与应用,为中小型水库的集中自动监控、管理与运行决策提供技术支撑。 3、技术原理 通过项目研究构建的中小型水库集中监控管理平台主要分为三层：感控层、网络层、应用层。 感控层完成全面的感知和控制,主要由各水库监测点的水位、雨量、流量、坝体渗压、渗流、位移、闸门开度等传感器和水库闸门现地控制单元等组成。 网络层负责保证通信链路的畅通,完成数据的双向可靠传输,即在感控层和应用层之间实现信息和数据的无障碍、高可靠性、高安全性地双向传送。 应用层负责对数据进行全面分析、统计、筛选和处理的基础上,提供基于GIS和浏览器的统一、友好、简单、易用的图形用户接口,以灵活多样的方式完成对用户所需数据的统计、展示和打印,为中小型水库的日常管理、维护和非常时期的快速决策提供支持,同时通过应用层接口实现对闸门的远程手动或自动控制。 4、技术的创造性与先进性 项目关键技术主要包括多种通信技术及组网方式的集成、各种异构型中小型水库监控系统的统一平台实现、分布式异构数据库的远程数据同步、闸门开度自动控制、组态软件与数据库及Internet/Intranet的集成、坝体渗压和水库水位之间的关系分析等。 项目的创新点主要包括创建了统一的中小型水库自动监控平台、提出了一种基于SQL语句重构的分布式异构数据库同步机制、提出了一种基于多输入参数的去时自适应模糊PID闸门自动控制模型。 5、技术的成熟度、适用范围和安全性 项目使用的相关技术,如物联网技术、GIS技术、组态技术、自动检测及数据传输技术等都是非常成熟的先进技术;项目研究过程中提出的基于SQL语句重构的分布式数据库远程同步技术、基于多输入参数的去时自适应模糊PID闸门自动控制模型和实现技术都具有坚实的理论基础和依据,已通过仿真进行了有效性和可靠性验证,且已通过实际应用进行了修订、完善和验证。实践应用表明,项目使用的相关技术成熟,通过项目研究构建的中小型水库集中监控管理平台性能稳定,安全可靠,完全可以进行规模推广应用。 通过项目研究构建的一定区域范围内集中小型水库的水位监测、坝体安全监测、流域雨量监测、闸门远程自动监控等功能于一体的中小型水库集中监控管理平台可以适用于市级或县级区域所有或部分中小型水库的集中监控和管理。 6、社会经济效益及存在问题 自2015年6月起,项目研究成果逐步在蓬莱市水务局、莱州市水务局、日照市水利局等进行了推广应用,截止目前已累计节约开支（主要包括由各种数据报表效率的提高和减少水库日常巡查管理维护人员带来的节约）80余万元,累计新增产值350余万元。此外,通过项目研究建立的区域中小型水库集中监控管理平台,可以实时检测各水库的运行状况并对未来水体的变化情势做出预判,通过分析预测,及时发现水库运行过程中存在的问题和安全隐患,从而提前采取必要的工程措施进行维护及更有针对性做好水资源的保护、管理和利用,社会和生态效益显著。 通过应用,发现目前存在的主要问题有： 1)系统数据的导入/导出和打印功能有待进一步开发和完善。与其它格式（如Excel格式）数据文件的自动转换和导入/导出功能及统计、查询、汇总、分析结果的打印功能有待进一步开发和完善。 2)与办公自动化系统的紧密集成有待进一步研究和开发。目前办公自动化系统与系统本身的集成缺乏紧密性,如何将系统中生成的相关统计、查询、汇总、分析结果和内容自动通过办公自动化系统发送到相关人员也是本系统待进一步研究的内容。 3)系统报警功能有待进一步开发和完善。系统某些参数异常（如坝体渗压、闸门电机堵转）和水位超限等报警功能有待进一步开发。