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水利樞紐在引調(diào)水、防洪、排澇、城市供水、水景觀等方面扮演著十分重要的角色，隨著我國社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，對水利樞紐的安全高效運行等方面提出了越來越嚴格的要求，伴隨水利信息化發(fā)展的日趨完善，計算機監(jiān)控系統(tǒng)在水利樞紐建設(shè)中廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)了對水利數(shù)據(jù)信息的遠程監(jiān)測及電氣設(shè)備的遠程控制，保證了水利樞紐運行、調(diào)度管理的統(tǒng)一性，保障了運行的安全性、可靠性，有效提升水利樞紐的管理效率。作為湖南省示范性（骨干）高等職業(yè)院校建設(shè)項目規(guī)劃教材、湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程改革系列教材之一，《水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)分析與應(yīng)用》根據(jù)高職高專教育水電站及電力網(wǎng)、電力系統(tǒng)自動化技術(shù)專業(yè)課程標準及理實一體化教學(xué)要求編寫而成。本文與該書結(jié)合，對水利樞紐計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計展開研究分析。
《水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)分析與應(yīng)用》一書共由9個項目組成，項目一介紹了水電站綜合自動化系統(tǒng)的構(gòu)成、水電站計算機監(jiān)控對象和內(nèi)容等內(nèi)容。項目二介紹了水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類型、現(xiàn)地控制單元的控制器等內(nèi)容。項目三介紹了通信認知、通信介質(zhì)的分類、計算機網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容。項目四是介紹了水電站UPS的維護與應(yīng)用、水電站GPS的維護與應(yīng)用等內(nèi)容。另外幾個項目分別介紹了水電站信息的測量、采集與存儲，水電站大壩監(jiān)測系統(tǒng)與管理信息自動化系統(tǒng)，水電站機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)與水情測報系統(tǒng)等相關(guān)內(nèi)容。
本書內(nèi)容充實，圖文并茂，不僅進行了豐富的理論知識介紹，還進行了詳盡的案例分析，以此表現(xiàn)出較強的理論性、實用性。《水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)分析與應(yīng)用》主要可作為高職院校水電站及電力網(wǎng)專業(yè)、等相關(guān)專業(yè)的教材，還可作為從事水電站相關(guān)專業(yè)從業(yè)人員的培訓(xùn)用書。結(jié)合該書，水利樞紐計算機監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)多樣豐富的功能，諸如集中控制層功能、現(xiàn)地控制層功能、應(yīng)用軟件功能及高級應(yīng)用等。其中，集中控制層主要可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、遠程控制操作、人機接口以及報表等功能。現(xiàn)地控制層功能一方面可接受集中控制層指令，并向集中控制層傳輸數(shù)據(jù)；另外可在其中設(shè)立一個獨立的系統(tǒng)，并經(jīng)由現(xiàn)地操作面板，實現(xiàn)對設(shè)備實時監(jiān)控。應(yīng)用軟件中以閘門控制為核心環(huán)節(jié)，可實現(xiàn)單孔、多孔及自動等模式。特別是在自動控制模式下，在應(yīng)用軟件中構(gòu)建水情數(shù)據(jù)模型及水情數(shù)據(jù)庫，結(jié)合水位及下泄總流量直接通過系統(tǒng)確定泄水開孔數(shù)及開度，在操作中僅需向系統(tǒng)傳輸下泄總流量，系統(tǒng)便可自動對開啟閘門數(shù)及開度進行計算，無須人工操作，實現(xiàn)成組控制功能。
為確保水利樞紐安全可靠、經(jīng)濟運行，增強水利樞紐運行及自動化管理水平，計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)當遵循下述原則：首先，無人值班、少人值守設(shè)計原則。其次，選取全計算機監(jiān)控，取代傳統(tǒng)的集中控制設(shè)備，將計算機用作唯一的監(jiān)控設(shè)備；現(xiàn)地控制單元不再使用傳統(tǒng)的布線邏輯回路，由可實現(xiàn)冗余設(shè)計的計算機設(shè)備開展監(jiān)控操作。計算機監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)可實現(xiàn)系統(tǒng)完善的監(jiān)控功能，可靠的開放性，保證計算機監(jiān)控系統(tǒng)的可移植性、可擴展性。再次，主要控制設(shè)備選取冗余配置，確保系統(tǒng)可實現(xiàn)容錯功能。然后，計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計為分層分布式結(jié)構(gòu)，確保計算機監(jiān)控系統(tǒng)中各個局部設(shè)備的故障都不會對監(jiān)控系統(tǒng)總體功能實現(xiàn)造成不利影響。最后，計算機監(jiān)控系統(tǒng)中電站主控層與現(xiàn)地控制單元層可實現(xiàn)相互連接、相互獨立運行。
鑒于水利樞紐計算機監(jiān)控系統(tǒng)的重要性，為實現(xiàn)水利樞紐計算機監(jiān)控系統(tǒng)的有效設(shè)計，應(yīng)當開展好以下幾方面工作：首先，設(shè)計人員應(yīng)當全面了解施工情況，獲取準確信息，結(jié)合現(xiàn)場情況建立與實情相符的設(shè)計方案，盡可減少設(shè)計變更，確保一次到位。其次，注重接收現(xiàn)場施工方意見、建議，對后期設(shè)計方案有效優(yōu)化。再次，設(shè)計期間各部門應(yīng)當進行及時有效的交流溝通，水工、房間圖紙發(fā)生變化后因第一時間轉(zhuǎn)達電氣、測控系統(tǒng)設(shè)計人員，做到同步調(diào)整對應(yīng)的配套設(shè)施，防止設(shè)計圖紙中出現(xiàn)沖突或出現(xiàn)重復(fù)工作量，保證設(shè)計工作的順利開展。最后，施工方提升施工人員技術(shù)水平，依據(jù)規(guī)范開展工作，在施工期間積極與設(shè)計方溝通，對不理解或設(shè)計可能有誤的地方切忌盲目施工，與設(shè)計方進行溝通后再開展進一步施工工作。
綜上所述，計算機監(jiān)控系統(tǒng)是保障水利樞紐安全運行的重中之重，通過開展好水利樞紐計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計工作，不斷引入新技術(shù)、新設(shè)備，將極大水平提升水利樞紐的工作效率及經(jīng)濟效益。
作者：王緯 劉秋生 單位：山東水利職業(yè)學(xué)院