監(jiān)控管理論文范文
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第1篇
關(guān)鍵詞鍋爐房/計(jì)算機(jī)控制/供暖
AbstractDiscussestherequirementsformonitoringandmanagementofthescopesfromboilerhousesforheating,steam-waterandwater-waterheatexchangers,smallscaleheatingnetworkstolargescaledistrictheating,therelatedhardwareconfigurationandtheapproachestorealisetherequiredfunctions.
Keywordscomputercontrol，heating，boiler
5.1供暖熱水鍋爐房內(nèi)監(jiān)測與控制的主要目的應(yīng)為：
·提高系統(tǒng)的安全性，保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行；
·全面監(jiān)測并記錄各運(yùn)行參數(shù)，降低運(yùn)行人員工作量，提高管理水平；
·對燃燒過程和熱水循環(huán)過程進(jìn)行有效的控制調(diào)節(jié)，提高鍋爐效率，節(jié)省運(yùn)行能耗，并減少大氣污染。
對于熱水鍋爐，可將被監(jiān)測控制對象分為燃燒系統(tǒng)和水系統(tǒng)兩部分分別進(jìn)行討論。整個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)測控制管理系統(tǒng)可按圖5-1形式由若干臺現(xiàn)場控制機(jī)（DCU）和一臺中央管理機(jī)構(gòu)成。各DCU分別對燃燒系統(tǒng)、水系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測控制，中央管理機(jī)則顯示并記錄這兩個(gè)系統(tǒng)的在線狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)供熱狀態(tài)況確定鍋爐、循環(huán)泵的開啟臺數(shù)，設(shè)定供水溫度及循環(huán)流量，協(xié)調(diào)各臺DCU完成各監(jiān)測控制管理功能。
5．1．1燃燒系統(tǒng)監(jiān)測與控制
圖5-1鍋爐房計(jì)算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)
對于鏈條式熱水鍋爐，燃燒過程的控制主要是根據(jù)對產(chǎn)熱量的要求控制鏈條速度及進(jìn)煤擋板高度，根據(jù)爐膛內(nèi)燃燒狀況及排煙的含氧量及爐膛內(nèi)的負(fù)壓度控制鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，從而既根據(jù)供暖的要求產(chǎn)生熱量，又獲得較高的燃燒效率。為此需要監(jiān)測的參數(shù)有：
·排煙溫度：一般使用銅電阻或熱電偶來測量；再配之以相應(yīng)的溫度變送器，即可產(chǎn)生4～20mA或0～10mA的電流信號，通過DCU的模擬量輸入通道AI即接入計(jì)算機(jī)。
·排煙含氧量：目前較多采用氧化鋯傳感器，可以對0.1%～21%范圍內(nèi)的高溫氣體的含氧量實(shí)現(xiàn)較精確的測量，其輸出通過變送器后亦可轉(zhuǎn)換為4～20mA或0～10mA電流信號。
·空氣預(yù)熱器出口熱風(fēng)溫度：同上述測溫方法。
·爐膛、對流受熱面進(jìn)出口、省煤器出口、空氣預(yù)熱器出口、除塵器出口煙氣壓力：測點(diǎn)可根據(jù)具體要求增減，一般采用膜盒式或波紋管式微壓差傳感器，再通過相應(yīng)的變送器變?yōu)?～20mA或0～10mA電流信號，接入DCU的AI通道。
·一次風(fēng)、二次風(fēng)風(fēng)壓，空氣預(yù)熱器前后壓差：測量方法同上。
·擋煤板高度測量：通過專門的機(jī)械裝置將其轉(zhuǎn)換為電阻信號，再變成標(biāo)準(zhǔn)電流信號，送入DCU的AI通道。
·供水溫度及產(chǎn)熱量：由水系統(tǒng)的DCU測出后通過通訊系統(tǒng)送來。
燃燒系統(tǒng)需要控制調(diào)節(jié)的裝置為：
·爐排速度：由可控硅調(diào)壓，改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)速
·擋煤板高度：控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，通過機(jī)械裝置帶動(dòng)擋板運(yùn)動(dòng)
·鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量：調(diào)鼓風(fēng)機(jī)各風(fēng)室風(fēng)閥或通過變頻器調(diào)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速
·引風(fēng)機(jī)風(fēng)量：調(diào)引風(fēng)機(jī)風(fēng)閥或通過變頻器高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速
為了監(jiān)測上述調(diào)節(jié)裝置是否正常動(dòng)作，還應(yīng)配置適當(dāng)?shù)氖侄螠y試上述調(diào)節(jié)裝置的實(shí)際狀態(tài)。爐排速度和擋煤板高度可通過適當(dāng)?shù)臋C(jī)械機(jī)構(gòu)結(jié)合霍爾元件等位置探測傳感器來實(shí)現(xiàn)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量的調(diào)節(jié)則可以通過風(fēng)閥的閥位反饋信號或變頻器的頻率輸出信號得到。
燃燒過程的控制調(diào)節(jié)主要包括事故下的保護(hù)，啟停過程控制，正常的燃燒過程調(diào)節(jié)三部分。
·事故保護(hù)：這主要是由于某種原因造成循環(huán)水停止或循環(huán)量過小，以及鍋爐內(nèi)水溫太高，出現(xiàn)汽化。此時(shí)最重要的是恢復(fù)水的循環(huán)，同時(shí)制止?fàn)t膛內(nèi)的燃燒。這就需要停止給煤，停止?fàn)t排運(yùn)行。停止鼓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)。DCU接收水溫超高的信號后，就應(yīng)立即進(jìn)入事故處理程序，按照上述順序停止鍋爐運(yùn)行，并響鈴報(bào)警，通知運(yùn)行管理人員，必要時(shí)還可通過手動(dòng)補(bǔ)入冷水排除熱水，進(jìn)行鍋爐降溫。
啟停控制：啟動(dòng)點(diǎn)火一般都是人工手動(dòng)進(jìn)行，但對于間歇運(yùn)行的鍋爐，封火暫停機(jī)和再次啟動(dòng)的過程則可以由DCU控制自動(dòng)進(jìn)行。封火過程為逐漸停止?fàn)t排運(yùn)動(dòng)，停掉鼓風(fēng)機(jī)，然后停止引風(fēng)機(jī)。重新啟動(dòng)的過程則是開啟引風(fēng)機(jī)，慢慢開大鼓風(fēng)機(jī)，隨爐溫升高慢慢加大爐排進(jìn)行速度。
正常運(yùn)行調(diào)節(jié)：正常運(yùn)行時(shí)的調(diào)節(jié)主要是使鍋爐出口水溫度維持在要求的設(shè)定值，同時(shí)達(dá)到高燃燒效率，低排煙溫度，并使?fàn)t膛內(nèi)保持負(fù)壓。這時(shí)作為參照的測量參數(shù)有爐膛內(nèi)的溫度分布、壓力分布、排煙含水量氧量等。鍋爐的給煤量可以通過爐排速度和擋煤板高度（即煤層厚度）確定，鼓風(fēng)機(jī)則可以根據(jù)空氣預(yù)熱器進(jìn)出口空氣的壓差判斷其相對的變化，此時(shí)可以調(diào)整控制量有爐排速度、煤層厚度（調(diào)整擋煤礦板高度）、鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、各風(fēng)室風(fēng)閥、引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或風(fēng)閥。上述各調(diào)節(jié)手段與各可參照的測量參數(shù)都不是單一的對應(yīng)關(guān)系，因此很難用如PID算法之類的簡單控制調(diào)節(jié)算法。目前，控制調(diào)節(jié)效果較好的大都采用"模糊控制"方法或"規(guī)則控制"法，都是根據(jù)大量的人工調(diào)節(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)而總結(jié)出的調(diào)節(jié)運(yùn)行方法。
當(dāng)燃燒充分時(shí)，鍋爐的出力主要取決于燃煤量，因此鍋爐出口水溫的控制主要靠爐排速度及煤層厚度來調(diào)節(jié)，煤層厚度與煤種有很大關(guān)系，爐膛內(nèi)燃燒狀況可以通過爐膛內(nèi)溫度分布及煤層風(fēng)阻來確定。燃燒充分時(shí)爐膛內(nèi)中部溫度最高，爐排尾部距擋渣器前煤已燃盡，溫度降低。鼓風(fēng)機(jī)則應(yīng)根據(jù)進(jìn)煤量的增減而增減送風(fēng)量，同時(shí)通過觀測排煙的含氧量最終確定風(fēng)量是否適宜。引風(fēng)機(jī)則可根據(jù)爐膛內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)決定運(yùn)行狀態(tài)，維持爐內(nèi)微負(fù)壓，從而既保證煤的充分燃燒，又不會使煙氣和火焰外溢。根據(jù)如上分析，可采用如下調(diào)節(jié)規(guī)則：
每h一次，根據(jù)爐膛內(nèi)溫度分布調(diào)整煤層厚度及爐排速度，最高溫度點(diǎn)后移，則將爐排速度降低5%，同時(shí)將擋煤板提高5%，當(dāng)最高溫度點(diǎn)前移時(shí)，則將爐排速度提高5%，同時(shí)將擋煤板降低5%。
每2h一次：若出水溫度高于設(shè)定值2℃以上，則將爐排速度降低5%，若出水溫度低于設(shè)定值2℃以上，則將爐排速度加大5%，加大和減小爐排速度的同時(shí)，還要相應(yīng)地將鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速開大或減小。當(dāng)采用風(fēng)閥調(diào)整鼓風(fēng)量時(shí)，則調(diào)閥，觀察空氣預(yù)熱器前后壓差使此壓差增大或減少10%。
每15min一次：若排煙含氧量高于高定值，則適當(dāng)減少鼓風(fēng)同風(fēng)量（降低轉(zhuǎn)速或關(guān)小風(fēng)閥），若低于高定值，則增加鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量。
每15min一次：若爐膛負(fù)壓值偏小（或變?yōu)檎龎海哟笠L(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或開大風(fēng)閥，若負(fù)壓值偏大，則降低引風(fēng)機(jī)風(fēng)量。
以上調(diào)節(jié)規(guī)則中，所謂"合理的爐膛溫度分布"取決于鍋爐形式及測溫傳感器安裝位置，需通過具體運(yùn)行實(shí)測分析后，給出"合理"，"最高溫度前移"，"最高溫度后移"的判據(jù)，然后將其再寫入DCU控制邏輯中。同樣，排煙含氧量的設(shè)定值，含氧量出現(xiàn)偏差時(shí)對鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量的修正等參數(shù)也需要在鍋爐試運(yùn)行后，根據(jù)實(shí)際情況摸索，逐步確定。當(dāng)然這幾個(gè)修正量參數(shù)也可以在運(yùn)行過程中通過所謂"自學(xué)習(xí)"的方法得到，在這里不做過多的討論。
5．1．2鍋爐房水系統(tǒng)的監(jiān)測控制
鍋爐房水系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是保證系統(tǒng)的安全性；對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行計(jì)量和統(tǒng)計(jì)；根據(jù)要求調(diào)整運(yùn)行工況。
·安全性保證：保證主循環(huán)泵的正常運(yùn)行和補(bǔ)水泵的及時(shí)補(bǔ)水，使鍋爐中循環(huán)水不會中斷，也不會由于欠壓缺水而放空。這是鍋爐房安全運(yùn)行的最主要的保證。
·計(jì)量和統(tǒng)計(jì)：測定供回水溫度和循環(huán)水量，以得到實(shí)際的供熱量；測定補(bǔ)水流量，以得到累計(jì)補(bǔ)水量。供熱量及補(bǔ)水量是考查鍋爐房運(yùn)行效果的主要參數(shù)。
·運(yùn)行工況調(diào)整：根據(jù)要求改變循環(huán)水泵運(yùn)行臺數(shù)或改變循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)整循環(huán)流量，以適應(yīng)供暖負(fù)荷的變化，節(jié)省運(yùn)行電費(fèi)。
圖5-2為由2臺熱水鍋爐、4臺循環(huán)水泵構(gòu)成的鍋爐房水系統(tǒng)示意圖。圖中還給出建議的測量元件和控制元件。
2臺鍋爐的熱水出口均安裝測溫點(diǎn)，從而可了解鍋爐出力狀況。為了了解每臺鍋爐的流量，最好在每臺鍋爐入口或出口安裝流量計(jì)，一般可采用渦街式流量計(jì)。渦街式流量計(jì)投資較高，可以按照圖5-2那樣在鍋爐入口調(diào)節(jié)閥后面安裝壓力傳感器，根據(jù)測出的壓力p3，p4與鍋爐出口壓力p1之壓差，也可以間接得到2臺鍋爐間的流量比例。2臺鍋爐入口分別安裝電動(dòng)調(diào)節(jié)閥來調(diào)整流量，可以使在2臺鍋爐都運(yùn)行時(shí)，流量分配基本一致，而當(dāng)?shù)拓?fù)荷工況下1臺鍋爐停止或封火，循環(huán)水泵運(yùn)行臺數(shù)也減少時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)流量分配，使運(yùn)行的鍋爐通過總流量的90%以上，封火的鍋爐僅通過總流量的5%～10%，僅維持其不至于過熱。
圖5-2鍋爐房水系統(tǒng)原理及其測控點(diǎn)
溫度傳感器t3，t4，t5和流量傳感器F1一起構(gòu)成對熱量的計(jì)量。用戶側(cè)供暖熱量為，GF1cp(t3-t4)，其中GF1為用流量F1測出的流量。鍋爐提供的熱量則為GF1cp(t3-t5)，二者之差是用于加熱補(bǔ)水所需要的熱量。長期記錄此熱量并經(jīng)常對其作統(tǒng)計(jì)分析，與煤耗量比較，既可檢查鍋爐效率的變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)鍋爐可能出現(xiàn)的問題，與外溫變化情況相比較，則又可以了解管網(wǎng)系統(tǒng)的變化及供熱系統(tǒng)的變化，從而為科學(xué)地管理供暖系統(tǒng)的運(yùn)行提供依據(jù)。
泵1～4為主循環(huán)泵。壓力傳感器p1，p2則觀測網(wǎng)路的供回水壓力。安裝4臺泵時(shí)的一般視負(fù)荷變化情況同時(shí)運(yùn)行2臺或3臺水泵，留1臺或2臺備用。用DCU控制和管理這些循環(huán)水泵時(shí)，如前幾講所述，不僅要能夠控制各臺泵的啟停，同時(shí)還應(yīng)通過測量主接觸器的輔助觸點(diǎn)狀態(tài)測出每臺泵的開停狀態(tài)。這樣，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某臺泵由于故障而突然停止運(yùn)行時(shí)，DCU即可立即啟動(dòng)備用泵，避免出現(xiàn)因循環(huán)泵故障而使鍋爐中循環(huán)水停止流動(dòng)的事故。流量傳感器F1也是觀察循環(huán)水是否正常的重要手段。當(dāng)外網(wǎng)由于某種原因關(guān)閉，盡管循環(huán)水泵運(yùn)行，但流量可以為零或非常小，此時(shí)也應(yīng)立即報(bào)警，通過計(jì)算機(jī)使鍋爐自動(dòng)停止，同時(shí)由運(yùn)行值班人員立即手動(dòng)開啟鍋爐的旁通閥V4，恢復(fù)鍋爐內(nèi)的水循環(huán)。
泵5，6與壓力測量裝置p2，流量測量裝置F2及旁通閥V3構(gòu)成補(bǔ)水定壓系統(tǒng)，當(dāng)p2壓力降低時(shí)，開啟一臺補(bǔ)水泵向系統(tǒng)中補(bǔ)水，待p2升至設(shè)定的壓力值時(shí)，停止補(bǔ)水。為防止管網(wǎng)系統(tǒng)中壓力波動(dòng)太大，當(dāng)未設(shè)膨脹水箱時(shí)，還可設(shè)置旁通閥V3來維持壓力的穩(wěn)定。長期使一臺補(bǔ)水泵運(yùn)行，通過調(diào)整閥門V3來維持壓力p2不變。補(bǔ)水泵5，6也是互為備用，因此DCU要測出每臺泵的實(shí)際啟停狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行的泵突然停止或需要啟動(dòng)的泵不能啟動(dòng)時(shí)，立即啟動(dòng)另一臺泵，防止系統(tǒng)因缺水而放空。流量計(jì)F2用來計(jì)算累計(jì)的補(bǔ)水量，它可以是渦街流量計(jì)，也可以采用通常的冷水水表，或有電信號輸出的水表。
5．1．3鍋爐房的中央管理機(jī)
如圖5-1所示，可采用一臺中央管理計(jì)算機(jī)與各臺DCU連接，協(xié)調(diào)整個(gè)鍋爐房及熱網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)與管理。中央機(jī)主要工作任務(wù)為：
·通過圖形方式顯示燃燒系統(tǒng)、水系統(tǒng)及外網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，記錄和顯示這些參數(shù)的長期變化過程，統(tǒng)計(jì)分析耗熱量、補(bǔ)水量、外溫及供回水溫度的變化。
·根據(jù)外溫變化情況，預(yù)測負(fù)荷的變化，從而確定供熱參數(shù)，即循環(huán)水量及泵的開啟臺數(shù)、供水溫度、鍋爐運(yùn)行臺數(shù)。將這些決定通知相應(yīng)的DCU產(chǎn)生相應(yīng)原操作或修改相應(yīng)的設(shè)定值。負(fù)荷的預(yù)測可以根據(jù)測出的以往24h的平均外溫w來確定：
(5-1)
式中為Q0設(shè)計(jì)負(fù)荷，t0為設(shè)計(jì)狀態(tài)下的室外溫度，Q為預(yù)測出的負(fù)荷。考慮到建筑物和管網(wǎng)系統(tǒng)的熱慣性，采用時(shí)間序列的方法來預(yù)測實(shí)際需要的負(fù)荷，可能要更準(zhǔn)確些。
式（5-1）中的負(fù)荷盡管每h計(jì)算一次，但由于是取前24h的平均外溫，因此它隨時(shí)間變化很緩慢。每hQ的變化ΔQ僅為：
（5-2）
其中tw,τ-tw,τ-24為兩天間同一時(shí)刻溫度之差，一般不會超過5℃，因此ΔQ的變化總是小于Q的1%，所以不會引起系統(tǒng)的頻繁調(diào)節(jié)。
根據(jù)預(yù)測的負(fù)荷可以確定鍋爐的開啟臺數(shù)Nb：Nb≥Q/q0，其中q0為每臺鍋爐的最大出力。由此還可確定循環(huán)水泵的開啟臺數(shù)。
要求的總循環(huán)量G=max（Q/(Δt·cp）Cmin)，其中Gmin為不產(chǎn)生垂直失調(diào)時(shí)要求的最小系統(tǒng)流量，Δt為設(shè)定的供回水溫差。由于多臺泵并聯(lián)時(shí)，總流量并非與開啟臺數(shù)成正比，因此可預(yù)先在計(jì)算機(jī)中預(yù)置一個(gè)開啟臺數(shù)成正比，因此可預(yù)先在計(jì)算機(jī)中預(yù)置一個(gè)開啟臺數(shù)與流量的關(guān)系對應(yīng)表，由此可求出要求的運(yùn)行臺數(shù)。
·分析判斷系統(tǒng)出現(xiàn)的故障并報(bào)警。鍋爐及鍋爐房可能出現(xiàn)的故障及由計(jì)算機(jī)進(jìn)行判斷的方法為：
--水冷壁管或?qū)α鞴鼙苁鹿蚀藭r(shí)補(bǔ)水量迅速增加，爐膛內(nèi)溫度迅速下降，排煙溫度下降，爐膛內(nèi)溫度迅速下降，排煙溫度下降，爐膛內(nèi)壓力迅速由負(fù)壓變?yōu)檎龎骸?/p>
--水側(cè)升溫汽化事故此時(shí)鍋爐熱水出口溫度迅速提高，接近達(dá)到或超過出口壓力對應(yīng)的飽和溫度。
--鍋爐內(nèi)壓力超壓事故測出水側(cè)壓力突然升高，超過允許的工作壓力；
--管網(wǎng)漏水嚴(yán)重測了水側(cè)壓力降低，補(bǔ)水量增大；
--鍋爐內(nèi)水系統(tǒng)循環(huán)不良測出總循環(huán)水量GF1減少很多，壓差p3-p1或p4-p1加大；
--除污器堵塞測出總循環(huán)水量GF1減少，當(dāng)閥門V1、V2全開時(shí)壓差p3-p2、p4-p2仍偏小，說明壓力傳感器p2的測點(diǎn)至循環(huán)水泵入口間的除污器的堵塞。
--爐排故障測出的爐排運(yùn)動(dòng)速度與設(shè)定值有較大差別；
--引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、水泵故障相應(yīng)的主接觸器跳閘，或所測出的空氣壓差或水循環(huán)流量與風(fēng)機(jī)、水泵的設(shè)計(jì)狀況有較大出入。
利用計(jì)算機(jī)根據(jù)上述規(guī)則及實(shí)測運(yùn)行參數(shù)不斷進(jìn)行分析判斷，即可及時(shí)發(fā)現(xiàn)上述事故或故障，并立即采取報(bào)警和停爐等相應(yīng)的措施，從而防止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大或故障轉(zhuǎn)化為事故，提高運(yùn)行管理的安全性。
5．2蒸汽-水和水-水換熱站的監(jiān)測與控制
對于利用大型集中鍋爐房或熱電廠作為熱源，通過換熱站向小區(qū)供熱的系統(tǒng)來說，換熱站的作用就同上一節(jié)的供暖鍋爐房一樣，只是用熱交換器代替了熱水鍋爐。
圖5-3為蒸汽-水換熱站的流程及相應(yīng)的測控制元件。水側(cè)與圖5-2一樣，控制泵5、6及閥V2根據(jù)p2的壓力值補(bǔ)水和定壓；啟停泵1～4來調(diào)整循環(huán)水量；由t2，t3及流量測量裝置F1來確定實(shí)際的供熱量。與鍋爐房不同的是增加了換熱器、凝水泵的控制以及蒸汽的計(jì)量。
圖5-3蒸汽-水換熱站的測量與控制
蒸汽計(jì)量可以通過測量蒸汽溫度t1、壓力p3和流量F3實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)3可以選取用渦街流量計(jì)測量，它測出的為體積流量，通過t1和p3由水蒸氣性質(zhì)表可查出相應(yīng)狀態(tài)下水蒸氣的比體積ρ，從而由體積流量換算出質(zhì)量流量。為了能由t和p查出比體積，要求水蒸氣為過熱蒸汽。為此將減壓調(diào)節(jié)閥移至測量元件的前面，如圖5-3中所示，這樣即使輸送來的蒸汽為飽和蒸汽，經(jīng)調(diào)節(jié)閥等焓減壓后，也可成為過熱蒸汽。
實(shí)際上還可以通過測量凝水量來確定蒸汽流量。如果凝水箱中兩個(gè)液位傳感器L1、L2靈敏度較高，則可在L2輸出無水信號后，停止凝水排水泵，當(dāng)L2再次輸出有水信號時(shí)，計(jì)算機(jī)開始計(jì)時(shí)，直到L1發(fā)出有水信號時(shí)，計(jì)時(shí)停止，同時(shí)啟動(dòng)凝水泵開始排水。從L2輸出有水信號至L1開始輸出有水信號間的流量可以用重量法準(zhǔn)確標(biāo)定出，從而即可通過DCU對這兩個(gè)水位計(jì)的輸出信號得到一段時(shí)間內(nèi)的蒸汽平均質(zhì)量流量，代替流量計(jì)F3，并獲得更精確的測量。當(dāng)然此處要求液位傳感器L1、L2具有較高靈敏度。一般如浮球式等機(jī)械式液位傳感器誤差較大，而應(yīng)采取如電容式等非直接接觸的電子類液位傳感器。
加熱量由蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)閥V1控制。此時(shí)V1實(shí)際上是控制進(jìn)入換熱器的蒸汽壓力，從而決定了冷凝溫度，也就確定了傳熱量。為改善換熱器的調(diào)節(jié)特性，可以根據(jù)要求的加熱量或出口水溫確定進(jìn)入加熱器的蒸汽壓力的設(shè)定值。調(diào)整閥門V1使出口蒸汽壓力p3達(dá)到這一設(shè)定值。與直接根據(jù)出口水溫調(diào)整閥門的方式相比，這種串級調(diào)節(jié)的方式可獲得更好的調(diào)節(jié)效果。
供水溫度t3的設(shè)定值，循環(huán)泵的開啟臺數(shù)或要求的循環(huán)水量的確定，可以同上一節(jié)一樣，根據(jù)前24h的外溫平均值查算供熱曲線得到要求的供熱量，并算出要求的循環(huán)水量。供水溫度的設(shè)定值t3,set可由調(diào)整后測出的循環(huán)水量G、要求的熱量Q及實(shí)測回水溫度t2確定：
t3,set=t2+Q/（cp·G）
隨著供水溫度t3的改變，t2也會緩慢變化，從而使要求的供水溫度同時(shí)相應(yīng)地改變，以保證供出的熱量與要求的熱量設(shè)定值一致。
對于一次網(wǎng)為熱水的水-水換熱站，原則上可以按照完全相同的方式進(jìn)行，如圖5-4。取消二次供水側(cè)的流量計(jì)F1，僅測量高溫?zé)崴畟?cè)的流量F3，再通過即可和到二次側(cè)的循環(huán)水量，一般高溫水溫差大，流量小，因此將流量計(jì)裝在高溫側(cè)可降低成本。測量高溫水側(cè)供回水壓力p3、p4可了解高溫側(cè)水網(wǎng)的壓力分布狀況，以指導(dǎo)高溫側(cè)水網(wǎng)的調(diào)節(jié)。
圖5-4水-水換熱站的測量與控制
調(diào)整電動(dòng)閥門V1改變高溫水進(jìn)入換熱器的流量，即可改變換熱量。可以按照前述方法確定二次側(cè)供水溫設(shè)定值，由V1按此設(shè)定值進(jìn)行調(diào)節(jié)。在實(shí)際工程中，高溫水網(wǎng)側(cè)的主要問題是水力失調(diào)，由于各支路通過干管彼此相連，一個(gè)熱力站的調(diào)整往往會導(dǎo)致鄰近熱力站流量的變化。另外，高溫水側(cè)管網(wǎng)總的循環(huán)水量也很難與各換熱站所要求的流量變化相匹配，于是往往造成外溫降低時(shí)各換熱站都將高溫側(cè)水閥V1開大，試圖增大流量，結(jié)果距熱源近的換熱站流量得到滿足，而距熱源遠(yuǎn)的換熱站流量反而減少，造成系統(tǒng)嚴(yán)重的區(qū)域失調(diào)。解決這種問題的方法就是采用全網(wǎng)的集中控制，由管理整個(gè)高溫水網(wǎng)的中央控制管理計(jì)算機(jī)統(tǒng)一指定各熱力站調(diào)節(jié)閥V1的閥位或流量，各換熱站的DCU則僅是接收通過通訊網(wǎng)送來的關(guān)于調(diào)整閥門V1的命令，并按此命令進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。高溫水側(cè)面管網(wǎng)的集中控制調(diào)節(jié)。將在一下節(jié)中詳細(xì)介紹。
5．3小區(qū)熱網(wǎng)的監(jiān)測與調(diào)節(jié)
小區(qū)熱網(wǎng)指供暖鍋爐房或換熱站至各供暖建筑間的管網(wǎng)的監(jiān)測調(diào)節(jié)。小區(qū)熱網(wǎng)的主要問題也是冷熱不均，有些建筑或建筑某部分流量偏大，室內(nèi)過熱，而另一些建筑或建筑的另一部分卻由于流量不足而偏冷。這樣，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的中心任務(wù)就是掌握小區(qū)各建筑物的實(shí)際供暖狀況，并幫助維護(hù)人員解決冷熱不均問題。
測量各戶室溫是對供暖效果最直接的觀測，但實(shí)際系統(tǒng)中尤其是對住宅來說，很難在各房間安裝溫度傳感器。比較現(xiàn)實(shí)的方法就是測量回水溫度，根據(jù)各支路回水溫度的差別，就可以估計(jì)出各支路所負(fù)責(zé)建筑平均室溫的差別。如果各支路回水溫度調(diào)整到相同值，就意味著各支路所帶散熱器的平均溫度彼此相同，因此可以認(rèn)為室溫也基本相同。一般住宅的回水溫度測點(diǎn)可選在建筑熱入口中的回水管上。對于大型建筑，可選在設(shè)備夾層中幾個(gè)主要支路的回水干管上。
要解決冷熱不均問題就需要對系統(tǒng)的流量分配進(jìn)行調(diào)整，在各支路上都安裝由計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥成本會很高，同時(shí)一旦各支路流量調(diào)節(jié)均勻，在無局部的特殊變化時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)保持冷熱均勻的狀態(tài)，不需要經(jīng)常調(diào)整。因此可以在各支路上安裝手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，通過計(jì)算機(jī)監(jiān)測和指導(dǎo)與人工手動(dòng)調(diào)節(jié)相配合的方法實(shí)現(xiàn)小區(qū)供暖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和管理。為便于人工手動(dòng)調(diào)節(jié)，希望各支路的調(diào)節(jié)閥有較準(zhǔn)確的開度指示。目前國內(nèi)推廣建研院空調(diào)所等幾個(gè)單位研究開發(fā)流量調(diào)配閥，有準(zhǔn)確的閥位指示，閥位可鎖定，并提供較準(zhǔn)確的閥位-阻力特性曲線，采用這種閥門將更易于計(jì)算機(jī)指導(dǎo)下的人工調(diào)節(jié)。
根據(jù)上述討論，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要測出各支路的回水溫度，并將其統(tǒng)一送到供暖小區(qū)的中央管理計(jì)算機(jī)中進(jìn)行顯示、記錄和分析。測出這些回水溫度的方法有如下兩種方式：
集中十余個(gè)回水溫度測點(diǎn)設(shè)置1臺DCU。此DCU僅需要溫度測量輸入通道。再通過專門鋪設(shè)的局部網(wǎng)或通過調(diào)制解調(diào)器經(jīng)過電話線與小區(qū)的中央管理聯(lián)接。當(dāng)這十幾個(gè)溫度相互距離較遠(yuǎn)時(shí)，溫度傳感器至DCU之間的電纜的鋪設(shè)有時(shí)就有較大困難，溫度信號的長線傳輸亦會有一些干擾等影響。這種方式僅在建筑物較集中、每一組聯(lián)至一臺DCU的測溫點(diǎn)相距不太遠(yuǎn)時(shí)適用。
采用內(nèi)部裝有單片機(jī)的智能式溫度傳感器，可以連接通訊網(wǎng)通訊或通過調(diào)制解調(diào)器搭用電話線連至中央管理計(jì)算機(jī)。這樣，可以在距測點(diǎn)最近的樓道墻壁上掛上一臺帶有調(diào)制解調(diào)器的溫度變送器，通過一根電纜接至回水管上的溫度傳感器，再通過一根電纜搭接鄰近電話線。目前這類設(shè)備每套價(jià)格可在1000～1500元人民幣之間。如果每1000～3000m2建筑安裝一個(gè)回水溫度測點(diǎn)，則平均每m2供暖建筑投資在0.50～1元間。
小區(qū)的中央管理計(jì)算機(jī)采集到各點(diǎn)的回水溫度后，可在屏幕上通過圖形方式顯示，使運(yùn)行管理人員對當(dāng)時(shí)的供熱狀況一目了然。還可根據(jù)各支路間回水溫度的差別計(jì)算各支路閥門需要的調(diào)整量。對于一般的帶有閥位指示的調(diào)節(jié)閥，這種分析只能采用某種基于經(jīng)驗(yàn)的規(guī)則判斷法，下面為其一例：
找出溫度最高的10%支路的平均溫度max，溫度最低的10%支路和的平均溫度min，全網(wǎng)平均回水溫度。
若max-min<3℃，不需要再做調(diào)節(jié)。
若max->2℃，將溫度最高的10%支路閥門都關(guān)小，與相比溫度每高1℃關(guān)小3%5～%；
若max-<-2℃，將溫度最低的10%支路閥門都開大，與相比溫度每高1℃開大3%～5%；
根據(jù)上面的分析結(jié)果，計(jì)算機(jī)顯示并打印出需要調(diào)節(jié)的支路及其調(diào)節(jié)量。運(yùn)行管理人員根據(jù)計(jì)算機(jī)的輸出結(jié)果到現(xiàn)場進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。在供暖初期每3天左右進(jìn)行一次這種調(diào)節(jié)。一般經(jīng)過6～8次即可使一個(gè)小區(qū)基本實(shí)現(xiàn)均勻供熱。
采用流量調(diào)配閥時(shí)可以使調(diào)節(jié)效率更高，效果更好。此時(shí)需要將現(xiàn)場各流量調(diào)配閥的實(shí)際開度、流量調(diào)配閥的開度-阻力特性性能曲線及小區(qū)管網(wǎng)的連接關(guān)系圖輸入中央管理計(jì)算機(jī)，有專門的算法可以根據(jù)調(diào)整閥門后回水溫度的變化情況識別出管網(wǎng)的阻力特性及熱用戶的熱力特性，從而可較準(zhǔn)確地給出各流量調(diào)本閥需要調(diào)整的開度[4]，每次調(diào)整后，調(diào)整人員需將實(shí)際上各調(diào)節(jié)閥的調(diào)整程度輸入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)進(jìn)而計(jì)算了下一次需要的調(diào)整量，像這樣一次高速可間隔2～5d。模擬分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，一般只要進(jìn)行3～4次調(diào)節(jié)，即可使各支路的回水溫度調(diào)整到相互間差值都在3℃以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)較好的均勻供熱[8]。
目前，許多供熱公司和有關(guān)管理部門開始提出裝設(shè)熱量計(jì)，以按照實(shí)際供熱量收供暖費(fèi)，各種采用單片計(jì)算機(jī)的熱量計(jì)相應(yīng)出臺。這種熱量計(jì)多是由一臺轉(zhuǎn)子式流量計(jì)和兩臺溫度傳感器配一臺單片計(jì)算機(jī)構(gòu)成。轉(zhuǎn)子式流量計(jì)每流過一個(gè)單元流量即發(fā)出一個(gè)脈沖，由單片機(jī)測出此脈沖，得到流量，再乘以當(dāng)時(shí)測出的供回水溫差，即可行到相應(yīng)的熱量，由單片要對此熱量值進(jìn)行累計(jì)和其它統(tǒng)計(jì)分析就成為熱量計(jì)。目前的單片機(jī)稍加擴(kuò)充就可以具有通訊功能，通過調(diào)制解調(diào)器將它與電話線連接，就能實(shí)現(xiàn)熱量計(jì)與小區(qū)供暖的中央管理機(jī)通訊。這樣，不但各用戶的用熱量能夠及時(shí)在中央管理機(jī)中反映，各用戶的回水溫度狀況還能隨時(shí)送到中央管理計(jì)算機(jī)中，從而可以對網(wǎng)的不平衡發(fā)問進(jìn)行分析，給出熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)方案。這樣，將熱量計(jì)、通訊網(wǎng)與小區(qū)中央管理計(jì)算機(jī)三者結(jié)合，就可以全面實(shí)施小區(qū)熱網(wǎng)的熱量計(jì)量、統(tǒng)計(jì)與管理、運(yùn)行調(diào)節(jié)分析三部分功能，較好地解決小區(qū)熱網(wǎng)的運(yùn)行、管理與調(diào)節(jié)。
5．4熱電聯(lián)產(chǎn)的集中供熱網(wǎng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理
熱電聯(lián)產(chǎn)的集中供熱網(wǎng)可以分成兩部分：熱源至各熱力站間的一次網(wǎng)，熱力站至各用戶建筑的二次網(wǎng)。后者的控制調(diào)節(jié)已在前幾節(jié)討論，本節(jié)討論熱源至各熱力站間的一次網(wǎng)的監(jiān)控管理。
一次網(wǎng)有蒸汽網(wǎng)和熱水網(wǎng)兩種形式，對于蒸汽網(wǎng)，各熱力站為前面討論過的蒸汽-熱水換熱站，一次網(wǎng)的管理主要是各熱力站蒸汽用量的準(zhǔn)確計(jì)量，這在前面也已討論。下面主要研究熱水網(wǎng)的監(jiān)測控制調(diào)節(jié)。
若忽略熱網(wǎng)本身的慣性，則系統(tǒng)各時(shí)刻和熱力站換熱量之和總是等于熱源供出的總熱量，此外各熱力站一次網(wǎng)循環(huán)水量之和又總是等于熱源循環(huán)泵的流量，不論是冷凝式、抽汽式還是背壓式熱電廠，其輸出到熱網(wǎng)的熱量都不是完全由各熱力站的調(diào)節(jié)決定，而是由熱電廠本身的調(diào)節(jié)來決定，取決于進(jìn)入蒸汽-水換熱器的蒸汽量。由于熱電廠控制調(diào)節(jié)輸出熱量時(shí)很難準(zhǔn)確了解各熱力站對熱量的需求，同時(shí)還要兼顧發(fā)電的要求，不能完全根據(jù)各熱力站需要的熱量調(diào)整，于是熱源供出的熱量就很難與各熱力站實(shí)際需求的熱量之和一致，這樣，就導(dǎo)致控制調(diào)節(jié)上的一些矛盾。
為簡單起見，假設(shè)熱電廠向蒸汽-水加熱器送入固定的蒸汽量Q0，如圖5-5，若此熱量大于各熱力站需要的熱量，則各熱力站二次側(cè)調(diào)節(jié)紛紛關(guān)小。以減小流量。由此使總流量相應(yīng)減少，導(dǎo)致供回水溫差加大。如果電廠維持蒸汽量Q0不變則各熱力站調(diào)節(jié)閥的關(guān)小并不能使總熱量減少，而只是根據(jù)網(wǎng)的特性及各熱力站調(diào)節(jié)特性的不同，有的熱力產(chǎn)流量減少的多，使得供熱量有所減少；有的熱力站流量減少的幅度小，則供熱量反而電動(dòng)閥加。同樣，如果Q0小于各熱力站需要的總熱量時(shí)，各熱力站的調(diào)節(jié)閥紛紛開大，使流量增加，由此導(dǎo)致供回水溫差減小。熱力站1，2可能由于熱量增大的幅度大于水溫降低的幅度，供熱量的需求得以滿足，但由于流量增大，泵的壓力降低，干管壓降又減小，導(dǎo)致3，4的資用壓頭大幅度下降，閥門開大后，流量也增加不多，甚至還要下降，這樣，供熱量反而減少。由此可見在這種情況下各熱力站對一次側(cè)閥門的調(diào)節(jié)實(shí)際是對各熱力站之間的熱量分配比例的調(diào)節(jié)，而不是對熱量的調(diào)節(jié)，如果各熱力站都是這樣獨(dú)立地根據(jù)自己小區(qū)的供熱需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，而熱電廠又不做相應(yīng)的配合，則整個(gè)熱網(wǎng)不可能調(diào)整控制好。實(shí)際上熱電廠也會進(jìn)行一些相應(yīng)的調(diào)節(jié)，例如發(fā)現(xiàn)t供升高時(shí)會減少蒸汽量，t供降低時(shí)會增加蒸汽量，但Q0總是不可能時(shí)刻與各熱力站總的需求量一致，上述矛盾是永遠(yuǎn)存在的。
圖5-5熱電廠與各熱力站之間的平衡
因此，就不宜對各個(gè)熱力站按照第5.1、5.2節(jié)中的討論的，根據(jù)外溫獨(dú)立調(diào)節(jié)。既然各熱力站一次側(cè)閥門的調(diào)節(jié)只解決熱量的分配比例，那么對它們的調(diào)節(jié)亦應(yīng)該根據(jù)對熱量的分配比例來調(diào)節(jié)。一種方式是如果認(rèn)為供熱量應(yīng)與供熱面積成正比，則測出每個(gè)熱力站的瞬時(shí)供熱量，根據(jù)各熱力站的供熱面積，計(jì)算每個(gè)熱力站的單位面積q。對q偏大的熱力站關(guān)小調(diào)節(jié)閥，對q偏小的則開大調(diào)節(jié)閥，這樣不斷修正，直至各熱力站的q相同為止。再一種方式則是認(rèn)為各散熱器內(nèi)的平均溫度相同，房間的供熱效果就相同。由于散熱器的平均溫度等于二次側(cè)的供回水平均溫度，因此可以各熱力站二次側(cè)供回水平均溫度調(diào)整成一致目標(biāo)，統(tǒng)一確定熱力站二次側(cè)供回水平均溫度的設(shè)定值，根據(jù)此設(shè)定值與實(shí)測供回水平均溫度確定開大或關(guān)小一次側(cè)調(diào)節(jié)閥。按照這一思路，對各熱力站的調(diào)節(jié)以達(dá)到熱量的平均分配為目的，以實(shí)現(xiàn)均勻供熱。熱電廠再根據(jù)外溫變化，統(tǒng)一對總的供熱量進(jìn)行調(diào)整，以保證供熱效果并且不浪費(fèi)熱量。由于整個(gè)熱網(wǎng)所供應(yīng)的建筑物效果并不浪費(fèi)熱量。由于整個(gè)熱網(wǎng)所供應(yīng)的建筑物均處在同一外溫下，因此，一旦系統(tǒng)調(diào)整均勻，對各熱和站調(diào)節(jié)閥的調(diào)整很少，熱源的總的供熱以數(shù)隨外溫改變，各熱力站的調(diào)節(jié)閥則不需要隨外溫而變化，只當(dāng)小區(qū)二次系統(tǒng)發(fā)生一些變化時(shí)才需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。
要實(shí)現(xiàn)這種調(diào)節(jié)方式，就必須對全網(wǎng)各熱力站的調(diào)節(jié)閥實(shí)行集中統(tǒng)一的控制調(diào)節(jié)。可以在每個(gè)熱力站設(shè)一臺DCU現(xiàn)場控制機(jī)，測量一、二次側(cè)的水溫、壓力、流量及二次側(cè)循環(huán)泵狀態(tài)，并可控制一次側(cè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。通過通訊網(wǎng)將各熱力站連至中央管理計(jì)算機(jī)。由于熱力站分布范圍很大，通訊距離較過遠(yuǎn)，這時(shí)的通訊可通過調(diào)制解調(diào)器搭用電話線，也可以隨著供熱干管同時(shí)埋設(shè)通訊電纜，使用雙絞線按照電流環(huán)方式通訊。中央管理機(jī)不斷采集各熱力站發(fā)送來的實(shí)測溫度、壓力、流量，定期計(jì)算熱力站發(fā)送來的實(shí)測溫度、壓力、流量，定期計(jì)算熱力站發(fā)送來的實(shí)測溫度的設(shè)定值與和各熱力站實(shí)測值的比較，直接命令各熱力站DCU開大/關(guān)小電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。各熱力站二次側(cè)回水溫度的變化是一慣性很大且緩慢的過程，因此應(yīng)采有0.5～1h以上的時(shí)間步長進(jìn)行調(diào)節(jié)，以防止振蕩。
除對熱網(wǎng)工況進(jìn)行高速外，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)還應(yīng)為保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行做出貢獻(xiàn)。當(dāng)熱力站采用直連的方式，不使用熱交換器時(shí)，最常見的事故就是管道內(nèi)超壓導(dǎo)致散熱器脹裂，DCU可直接監(jiān)視用戶的供回水管壓力，發(fā)現(xiàn)超壓立即關(guān)閉供水閥，起到保護(hù)作用。無論直連還是間連網(wǎng)，另一類嚴(yán)重的事故就是一次網(wǎng)漏水。嚴(yán)重的管道漏水如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并切斷和修復(fù)，將嚴(yán)重影響供熱系統(tǒng)和熱電廠的運(yùn)行。根據(jù)各熱力站DCU監(jiān)測的一次網(wǎng)供回水壓力分布，還可以從其中的突然變化判斷漏水事故及其位置，這對提高熱網(wǎng)的安全運(yùn)行有十分重要的意義，這類系統(tǒng)壓力分析與事故判斷的工作應(yīng)屬于中央管理機(jī)的工作內(nèi)容。
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第2篇
關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)控?zé)o線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)
引言
隨著GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展和用戶的日益擴(kuò)大，新技術(shù)和新業(yè)務(wù)的開發(fā)和應(yīng)用已提到十分重要的位置。為了消除GSM公網(wǎng)信號盲區(qū)，延伸覆蓋范圍，需要在一些偏遠(yuǎn)的地區(qū)或在不具備直放站建設(shè)條件、話務(wù)較少的地方設(shè)置直放站。由于這些地區(qū)交通、通信等的局限，使得直放站的維護(hù)變得十分困難。直放站經(jīng)常出現(xiàn)的問題是：交流電源系統(tǒng)；溫度的變化對直放站的影響；電子器件參數(shù)變化對放大器放大倍數(shù)的影響等。
以往直放流出現(xiàn)問題，維修為員不可能迅速趕到現(xiàn)場排除故障，多數(shù)是通過用戶反饋后，才能解決。所以作者設(shè)計(jì)了直放站的監(jiān)控系統(tǒng)，將告警信息通過手機(jī)短消息方式，發(fā)送到集中監(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)直放站的遠(yuǎn)程遙控、遙測、遙調(diào)、遙訊。
1系統(tǒng)工作原理及組成
該系統(tǒng)主要由2部分組成：直放站監(jiān)控終端、集中監(jiān)控中心。通信方式采用手機(jī)短消息方式；通過信設(shè)備采用西門子手機(jī)模志TC35，西門子的手機(jī)終端TC35T。TC35具有功能有語音、數(shù)據(jù)、短消息、FAX四種傳輸方式；工作在GSM900MHz和1800MHz頻帶范圍內(nèi)；工作電源3.3～3.5V；波特率為300～115kbps，在1200～115kbps為自動(dòng)波特率配置；數(shù)據(jù)傳送采用AT命令集；SMS具有TEXT和PDU圖形模式；P-P數(shù)據(jù)通信速率是2400bps、4800bps、9600bps、14400bps。TC35T是將TC35做到工業(yè)手機(jī)中，對外提供標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口和電源接口。將計(jì)算機(jī)的串行口與TC35T的串行口電纜直接連接，并在計(jì)算機(jī)上添加標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制解調(diào)器就可以使用了。TC35T使用AT命令集工作。系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。
集中監(jiān)控中心通過通道1發(fā)送命令。首先，通過TC35T發(fā)送設(shè)置命令，初始化直放站，設(shè)置需要采集的模擬量和開關(guān)量，設(shè)置系統(tǒng)的密碼及修修為員的手機(jī)號碼。然后，發(fā)送采集命令，采集各種數(shù)據(jù)量。采集完數(shù)據(jù)量后，經(jīng)下位機(jī)的處理，通過通道2以短消息的方式發(fā)送到集中監(jiān)控中心，中心將數(shù)據(jù)整理存入數(shù)據(jù)庫中。如果直放站出現(xiàn)了故障，直接通過TC35模塊發(fā)送故障信息到維修為員手機(jī)上，同時(shí)監(jiān)控中心接收發(fā)自直放站的告警信息，并進(jìn)行相應(yīng)算是，如判定告警地點(diǎn)、靠警類型及相應(yīng)的原理、及時(shí)通知值班和相關(guān)維護(hù)管理人員、對告警信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析、設(shè)置告警監(jiān)控模塊配置信息等。當(dāng)故障排除后，下位機(jī)同樣發(fā)送短消息到監(jiān)控中心，通知中心故障排除，可以正常采集數(shù)據(jù)了。每個(gè)直放站都有對應(yīng)的維護(hù)人員。
短消息服務(wù)業(yè)務(wù)SMS（ShortMessageService）是GSM系統(tǒng)提供給用戶的一種數(shù)字業(yè)務(wù)。它與活音傳輸及傳真一樣同為GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供的主要電信業(yè)務(wù)。SMS的收發(fā)占用的是GMS網(wǎng)絡(luò)的信令信道，不會占用普通話音信道，而且它是雙向通信，具有一定的交互能力；SMS具有較高的可靠性，短消息發(fā)送端的用戶可知道短消息是否已經(jīng)到達(dá)接收端。由于短消息依靠了SMSC短消息服務(wù)中心的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，當(dāng)接收端用戶關(guān)機(jī)或不在服務(wù)區(qū)內(nèi)時(shí)，SMSC會暫時(shí)保存該短消息；如果接收端用戶在規(guī)定時(shí)間（通常為24小時(shí)）內(nèi)重新處于工作狀態(tài)，SMSC會立刻發(fā)送短消息給接收端用戶，當(dāng)發(fā)送成功時(shí)會返回發(fā)送端用戶1個(gè)確認(rèn)信號。SMS充分利用了GSM網(wǎng)絡(luò)的直放站覆蓋廣的特點(diǎn)和全程全網(wǎng)的優(yōu)勢，具有極佳的移動(dòng)性，使得任何一個(gè)申請了短消息服務(wù)的GSM無線終端用戶在全網(wǎng)范圍內(nèi)獲得服務(wù)。每個(gè)短消息的信息量限制140個(gè)8位組（7比特編碼）140個(gè)英文字節(jié)或70個(gè)中文字符。如果超過此長度，則要分多次發(fā)送。
2硬件電路設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的硬件電路包括：直放站監(jiān)控終端硬件設(shè)計(jì)、集中監(jiān)控中心。直放站監(jiān)迭終端硬件包括：數(shù)據(jù)采集電路、TC35接口電路、看門狗電路、溫度傳感器電路、遙調(diào)電路。集中監(jiān)控中心硬件包括：上位機(jī)、TC35T手機(jī)終端。
2.1數(shù)據(jù)采集電路
數(shù)據(jù)的采集分為：模擬量的采集和開關(guān)量的采集。模擬量共采集8路，分別為：直放站功率放大器上行下限檢測量IN0；直放站功率放大器下行下限檢測量IN1；直放站低噪放大器上行下限檢測量IN2；直放站低噪放大器下行下限檢測量IN3；直放站微波功率放大器下限檢測量IN4；直放站交流輸入電壓上限檢測量IN5；直放站交流輸入電壓下限檢測量IN6；溫度檢測量IN7.模擬量采集后送A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)采用的是TLC2543串行A/D轉(zhuǎn)換器。
開關(guān)量共檢測8路，分別為：220V交流電壓檢測；門禁檢測；光端機(jī)發(fā)無光檢測；光端機(jī)收無光檢測；光端機(jī)+12V直流電壓檢測；直放站-48V直流電壓檢測；直放站+24V直流電壓檢測；直放站+12V直流電壓檢測。開關(guān)量的檢測通過光電隔離后送入單片機(jī)。電路原理框圖如圖2所示。
2.2看門狗電路
為了防止由于程序跑飛和電源和故障引起的工作不正常，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了看門狗電路。MAX813L為看門狗監(jiān)控芯片，可為CPU提供上電復(fù)位、掉電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位、看門狗及電壓比較器功能。電路如圖3所示。在上電期間，當(dāng)電源電壓超過其復(fù)位門限后，813L產(chǎn)生一至少140ms脈寬的復(fù)位脈沖；當(dāng)?shù)綦娀螂娫床▌?dòng)下降到低于復(fù)位門限1.25V后也產(chǎn)生復(fù)位脈沖，確保任何情況下系統(tǒng)正常工作。當(dāng)程序跑飛時(shí)，WDO輸出由高電平變?yōu)榈碗娖剑⒈３衷?40ms以上，813L產(chǎn)生復(fù)位信號，同時(shí)看門狗定時(shí)器清0。該電路還有上電使單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位功能，一上電，自動(dòng)產(chǎn)生200ms的復(fù)位脈沖。
2.3遙調(diào)電路
為了實(shí)時(shí)監(jiān)視各種放大器的工作狀態(tài)（包含功率上行放大器、功率下行放大器、低噪聲功率上行放大器、低噪聲功率下行放大器、微波功率放大器），并且當(dāng)各放大器參數(shù)變化偏離正常范圍后，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)了遙調(diào)電路。采用固態(tài)非易失性數(shù)字電位器X9313，電路如圖4所示。數(shù)字電位器是一種特殊的DAC，它的模擬量輸出不是電壓或電流，而是電阻。滑動(dòng)單元的位置由CS、U/D和INC三個(gè)輸入端控制。當(dāng)CS為高、INC為高時(shí)，滑動(dòng)端的位置可以被存儲在一個(gè)非易失性存儲器內(nèi)，因此，在下一次上電工作時(shí)可以被重新調(diào)手。當(dāng)電位器的滑動(dòng)端移到某一斷位置，而保持INC為低，CS為高時(shí)，此位置不存儲。VH、VL、VW相當(dāng)于一般電位器的3個(gè)端。
2.4溫度傳感器電路
為了實(shí)時(shí)監(jiān)視直放站當(dāng)?shù)氐臏囟茸兓?dāng)溫度超過上限值時(shí)，啟動(dòng)排風(fēng)裝置；當(dāng)溫度低于下限值時(shí)，啟動(dòng)加溫裝置，溫度傳感器電路由于采集的溫度范圍屬于常溫范圍，所以采用晶體傳感器LM335，電路如圖5所示。它的輸出電壓與熱力學(xué)溫度成正比，靈敏度10mV/℃，靈敏度10mV/℃。輸出后的電壓經(jīng)過LM358放大器的放大后送A/D轉(zhuǎn)換器。
2.5TC35接口電路
TC35模塊主要由射頻天線、內(nèi)部Flash、GSM基帶處理器、匹配電源和1個(gè)40腳的ZIP插座組成。TC35接口電路設(shè)計(jì)主要是40針的電纜與單片機(jī)的接口，如圖6所示。1～5腳提供3.3～5.5V峰值2A的直流電源；6～10腳接地；15腳為點(diǎn)火信號，接收單片機(jī)的P1.7，可以通過軟件啟動(dòng)模塊。16～23腳是RS232串口的功能引腳，18、19腳分別為發(fā)送RXD和接收TXD引腳。24～29腳對應(yīng)的SIM卡的引腳。32腳為指示燈引腳，當(dāng)未插入SIM卡或40腳的電纜沒有接收或者模塊下在入網(wǎng)時(shí)，指示燈處于閃亮狀態(tài)（亮600ms，滅600ms）；當(dāng)模登錄網(wǎng)絡(luò)時(shí)，指示燈亮75ms，滅3s。
3軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括：下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)、上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)，下位機(jī)與上位機(jī)通信軟件設(shè)計(jì)。
3.1短消息PDU格式分析及實(shí)用的AT命令
發(fā)送和接收SMS信息有2種方式：基于AT命令的TextMode（文本模式）和基于AT命令的PDU（ProtocolDescriptionUnit）模式。西門子的手機(jī)大多只支持PDU模式。在PDU模式下，短信息正文經(jīng)過編碼后轉(zhuǎn)換成UNICODE碼被傳送。由于我們采用的是西門子的TC35手機(jī)模塊和TC35T手機(jī)終端，所以主要探討PDU模式的發(fā)送和接收。
下面通過對發(fā)送的短消息格式分析，來介紹SMSPDU的數(shù)據(jù)格式工。假設(shè)準(zhǔn)備發(fā)送中文短消息內(nèi)容為“晚上好123”，則將TC35T與計(jì)算機(jī)的串口相連，并打開計(jì)算機(jī)的超級終，按如下具體操作過程發(fā)送短消息（帶下劃線字符為響應(yīng)信息，{}內(nèi)為注釋）：
AT
OK{計(jì)算機(jī)與手機(jī)的連接成功，這時(shí)就可以輸入各類GSMAT指令}
AT+CNMI=1，1，2
OK{設(shè)置收到短消息提示}
當(dāng)模塊收到短消息時(shí)，給出回應(yīng)：
例如：+CMTI：“SM”，4
AT+CMGF=0
OK{設(shè)置模塊工作的模式：0為OPDU模式，1為文本模式}
AT+CMGS=26{發(fā)送短消息的字節(jié)數(shù)}
>0891683108200905F001030D91
683199312523F932080C
665A4E0A597D003100320033//鍵入Ctrl+Z，看到提示符->出現(xiàn)在最后一個(gè)數(shù)字后面，說明系統(tǒng)已經(jīng)收到了命令，系統(tǒng)會返回操作的結(jié)構(gòu)。
OK{OK表示成功，ERROR表示發(fā)送失敗}
+CMGS：32
下面分析這條信息：
08——表示短消息中心地址長度；
91——表示短消息中心號碼類型；
68310820905F0——表示短消息房層中心號碼；
0103——表示發(fā)送短消息的編碼方式；
0D——表示目的地址長度；
91——表示目的地址類型；
683199312523F9——表示目的地址，即接收短消息的手機(jī)號碼為13991352329；
3208——表示發(fā)送中文字符方式；
0C——表示短消息長度；
665A4E0A597D003100320033——表示發(fā)送中文字符的UNICODE碼
665A{晚}4E0A{上}597D{好}0032{2}0033{3}。
以下是模塊接收信息的分析：
AT+CMGR=<Index>{閱讀短消息的內(nèi)容，Index表示短消息存放的位置}
AT+CMGL=<stat>{列表短信息：stat=0,列未讀過的短消息；stat=4，列所有的消息}
+CMGL：1，2，24{1表示信息個(gè)數(shù)，2表示未發(fā)信息，24表示信息總?cè)萘縸
AT+CMGD=<Index>{刪除短消息，Index表示短消息存放的位置}
OK{刪除成功}
3.2軟件設(shè)計(jì)包括的內(nèi)容
①下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)。包括：數(shù)據(jù)采集及A/D轉(zhuǎn)換程序、越限報(bào)警程序。
②上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)。包括：監(jiān)控中心主界面設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計(jì)。
對于下位機(jī)與上位機(jī)通信軟件設(shè)計(jì)，因?yàn)橄挛粰C(jī)與上位機(jī)通信是通過短消息來完成的，所以通信軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是單片機(jī)如何發(fā)送AT命令。
第3篇
由于我國獨(dú)特的自然地理?xiàng)l件和復(fù)雜的水文水資源特點(diǎn)，決定了我國的水資源問題比較復(fù)雜，雖然各流域經(jīng)過四、五十年大規(guī)模的水利工程建設(shè)，取得了巨大成就，但水資源短缺和污染問題，不僅沒有得到根本性的解決，還有日益嚴(yán)峻的趨勢。為了更有效地解決或緩解所面臨的“水少、水臟”問題，需要深入地分析現(xiàn)狀下墊面條件下的流域水循環(huán)規(guī)律和地表水與地下水之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，通過研究流域水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控管理的基礎(chǔ)理論和技術(shù)方法，開發(fā)和建設(shè)流域水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)，以充分利用和挖掘現(xiàn)有水利工程的內(nèi)部潛力與整體綜合優(yōu)勢，確保流域水資源的合理開發(fā)和高效利用，有力地支持社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
2系統(tǒng)的構(gòu)成與技術(shù)關(guān)鍵
研制流域水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要目的是，以水利信息化促進(jìn)水利現(xiàn)代化，以水利現(xiàn)代化保障水資源的可持續(xù)利用，并以水資源的可持續(xù)利用來支撐社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。該系統(tǒng)是以水資源實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以現(xiàn)代通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為手段，以水資源優(yōu)化調(diào)度和地表水、地下水、污水處理回用、海水（微咸水）及外調(diào)水的聯(lián)合高效利用為核心，追求節(jié)水、防污、提高水資源利用效率和最終實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用為目標(biāo)，通過水資源信息的實(shí)時(shí)采集、傳輸、模型分析，及時(shí)提供水資源決策方案，并快速給出方案實(shí)施情況的后評估結(jié)果等，以確保實(shí)現(xiàn)水資源的統(tǒng)一、動(dòng)態(tài)和科學(xué)管理，做到防洪與興利、地表水與地下水、當(dāng)?shù)厮c外調(diào)水、水質(zhì)與水量、優(yōu)質(zhì)水與劣質(zhì)水之間聯(lián)合調(diào)度與管理，確保水資源與社會經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，以支撐社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
流域水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)是一種動(dòng)態(tài)的交互式計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)，由水資源實(shí)時(shí)監(jiān)測、實(shí)時(shí)評價(jià)、實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)、實(shí)時(shí)管理、實(shí)時(shí)調(diào)度、決策會商、控制和后評估子系統(tǒng)所組成，是基于可持續(xù)發(fā)展的思想，根據(jù)現(xiàn)代水文水資源科學(xué)的有關(guān)理論，利用當(dāng)代先進(jìn)的系統(tǒng)分析、人工智能、計(jì)算機(jī)、多媒體及網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，通過有關(guān)專業(yè)模型計(jì)算、分析和知識推理、判斷等，為決策者提供流域水資源實(shí)時(shí)管理、調(diào)度方案，并允許決策者或?qū)＜腋鶕?jù)自己的智慧、知識、經(jīng)驗(yàn)、偏好和決策風(fēng)格等進(jìn)行定性分析與判斷，直接干預(yù)方案生成及評價(jià)整個(gè)決策過程。
根據(jù)流域水文水資源特點(diǎn)和供用水特征，基于目前流域所面臨的水資源短缺和水環(huán)境惡化問題，研究和開發(fā)流域水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)的技術(shù)關(guān)鍵主要包括：
（1）水資源監(jiān)測網(wǎng)的調(diào)整和完善，河流納污能力及其環(huán)境容量，水庫或水庫群運(yùn)行規(guī)則、技術(shù)參數(shù)的校核與調(diào)整，洪水資源調(diào)控、污水處理回用與地下水人工回灌，污水總量控制與生態(tài)環(huán)境需水量，防洪與興利統(tǒng)一調(diào)度，地表水與地下水資源聯(lián)合運(yùn)用管理等研究，以及水資源實(shí)時(shí)調(diào)度管理方案付諸實(shí)施后效益與風(fēng)險(xiǎn)分析、系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化等。
（2）該系統(tǒng)由龐大而復(fù)雜的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、模型數(shù)據(jù)庫、結(jié)果數(shù)據(jù)庫、專業(yè)模型庫和知識庫等組成。其特點(diǎn)是系統(tǒng)規(guī)模龐大、處理的數(shù)據(jù)信息量大，模型運(yùn)算復(fù)雜以及數(shù)據(jù)傳輸接口多，如何實(shí)現(xiàn)信息存儲、加工、傳輸?shù)膶I(yè)化管理，是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。流域的水價(jià)政策及水權(quán)分配問題，也是影響流域水資源合理開發(fā)和高效利用以及實(shí)時(shí)、統(tǒng)一管理的關(guān)鍵。
（3）如何建立和完善與現(xiàn)代水資源管理要求相適應(yīng)的組織機(jī)構(gòu)和高效、精干的執(zhí)法隊(duì)伍，以及如何制定科學(xué)的流域水資源管理規(guī)章制度、有關(guān)政策和法規(guī)條例等，以保障流域水資源實(shí)時(shí)管理、調(diào)度方案的付諸實(shí)施，指導(dǎo)流域水資源開發(fā)利用和保護(hù)。
3系統(tǒng)的主要功能
流域水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要功能包括：水資源（及水質(zhì)）的實(shí)時(shí)監(jiān)測、評價(jià)、預(yù)報(bào)和決策支持（實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)、管理及調(diào)度）以及控制、后評估等（如圖1）。
圖1流域水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)的功能框圖
3.1水資源實(shí)時(shí)監(jiān)測
水資源實(shí)時(shí)監(jiān)測內(nèi)容主要包括水情、水質(zhì)、旱情以及其他信息等。在現(xiàn)有監(jiān)測站網(wǎng)的基礎(chǔ)上，建立和完善統(tǒng)一的水資源（包括大氣降水、地表水、土壤水與地下水）動(dòng)態(tài)監(jiān)測（站點(diǎn)）網(wǎng)或監(jiān)測系統(tǒng)（包括雨量、蒸發(fā)、徑流、水位、水質(zhì)、水溫、墑情等監(jiān)測站點(diǎn)），以及各取水口取水量、開采機(jī)井抽水量等監(jiān)測網(wǎng)，各監(jiān)測網(wǎng)或系統(tǒng)之間互通有無、資料共享，為水資源的合理開發(fā)、高效利用和有效保護(hù)及時(shí)快速、準(zhǔn)確地提供完備的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)資料。
（1）雨量觀測。目前采用的雨量觀測手段主要是普通自記和人工觀測，為了達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測的目的，需要適時(shí)更新現(xiàn)有的觀測設(shè)備，裝配翻斗式雨量計(jì)并配備固態(tài)存儲器等，使雨量觀測工作方式更新為無人值守，有人看護(hù)的觀測方式，實(shí)現(xiàn)雨量信息的自動(dòng)采集及傳遞。
（2）水位觀測。水位觀測分為地表水和地下水兩種，地表水多指河流水位和水庫水位等，而地下水就單指地下水位。
①對于基本水尺在橋梁上（或附近有公路橋）的水位觀測，特別是含沙量較大的站，建議采用氣介質(zhì)超聲波水位計(jì)，再采用有線或無線方式將水位信息傳輸?shù)秸痉俊?/p>
②對于山區(qū)性河流，或斷面穩(wěn)定，含沙量較小的水位觀測，采用測井式水位觀測，裝配浮子式或壓力式水位計(jì)，通過有線或無線方式將水位信息傳輸?shù)秸痉俊?/p>
③水庫站一般有自記井，只對其重新裝配浮子式或壓力式水位計(jì)，通過有線或無線方式將水位信息傳輸?shù)秸痉?/p>
④地下水位監(jiān)測目前主要分為手工測繩和自動(dòng)監(jiān)測儀兩種。自動(dòng)監(jiān)測儀主要通過固態(tài)存儲、電話網(wǎng)傳輸、手機(jī)網(wǎng)傳輸和電臺傳輸?shù)确绞綄?shí)時(shí)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行恼尽?/p>
總之，水位監(jiān)測，建議均裝配與雨量結(jié)合的水位雨量固態(tài)存儲器，裝配具有記錄、傳輸、存儲、分析等功能的自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)水位遙測自記，自動(dòng)測報(bào)等功能。
（3）流量測驗(yàn)：在各中心站配備不同形式的橋測車及先進(jìn)的儀器設(shè)備，開展橋測及周圍地區(qū)的巡測；纜道及船測站，對現(xiàn)有設(shè)施設(shè)備進(jìn)行更新改造，實(shí)現(xiàn)水文纜道程控自動(dòng)化，配備機(jī)船，配備先進(jìn)的測驗(yàn)儀器設(shè)備，全面提高流量測驗(yàn)的精度，充分滿足防汛、抗旱和水資源統(tǒng)一調(diào)配的需要。對水庫站現(xiàn)有的水文纜道進(jìn)行維修、改造，實(shí)現(xiàn)水文纜道的程控自動(dòng)化，保證流量測驗(yàn)的精度要求。
（4）取水口及灌區(qū)流量觀測：對水庫各取水口分明渠和管道兩種，水位主要采用超聲波自記水位計(jì)，流量測驗(yàn)分不同情況，選擇適用的測流設(shè)備。而灌區(qū)的水位觀測主要采用超聲波自記水位計(jì)等，流量采取不定期電波流速儀率定方式，用水位～流量關(guān)系線推求徑流量。
（5）機(jī)井開采量實(shí)時(shí)觀測：地下水開采機(jī)井抽水量的觀測，目前一般只有一些機(jī)井安裝了水表，大部分機(jī)井均未安裝水表。為了能準(zhǔn)確取得地下水實(shí)際開采量的數(shù)據(jù)，掌握準(zhǔn)確的地下水開采量，需要逐步或有重點(diǎn)地在地下水開采機(jī)井上安裝水表。
（6）水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測：水質(zhì)污染具有理化成分復(fù)雜、多樣和點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)，不僅受污染源的大小和數(shù)量影響，而且還受汛期洪水、降雨的影響。由于多種因素導(dǎo)致的綜合結(jié)果，水質(zhì)參數(shù)在成分和時(shí)空上的變化非常復(fù)雜。傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場水樣采集、化驗(yàn)方式周期太長，難以及時(shí)、準(zhǔn)確地反映水質(zhì)變化的性質(zhì)和過程，所以水資源的開發(fā)利用和保護(hù)等工作得不到有效監(jiān)控與科學(xué)的管理。水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測就是采用水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測儀器、遠(yuǎn)程傳輸設(shè)備、在線監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理軟件，實(shí)現(xiàn)對水質(zhì)參數(shù)的連續(xù)采集、分析、存儲，并在監(jiān)測指標(biāo)超過污染標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，發(fā)出警報(bào)，做出污染類型分析等。
（7）墑情實(shí)時(shí)監(jiān)測：主要針對大中型灌區(qū)的土壤墑情進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，為適時(shí)、適量的節(jié)水高效灌溉提供信息支持。并在條件許可的情況下，探討利用遙感技術(shù)實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)土壤墑情（中小尺度上）的可能性，即利用實(shí)時(shí)遙感信息，根據(jù)大中型灌區(qū)土壤墑情的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過與遙感解譯模型進(jìn)行聯(lián)接和耦合計(jì)算，實(shí)時(shí)提供整個(gè)流域不同灌區(qū)的土壤墑情，為流域節(jié)水高效農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展提供可靠的依據(jù)。
3.2水資源實(shí)時(shí)評價(jià)
水資源實(shí)時(shí)評價(jià)主要是指在時(shí)段初對上一時(shí)段的水資源數(shù)量、質(zhì)量及其時(shí)空分布特征，以及水資源開發(fā)利用狀況等進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和評價(jià)，確定水資源及其開發(fā)利用形勢和存在的問題等。
（1）水資源數(shù)量實(shí)時(shí)評價(jià)：根據(jù)雨量、河川徑流、地下水位等實(shí)時(shí)監(jiān)測資料等，通過與歷史同期的對比分析，確定和評價(jià)水資源數(shù)量及豐枯形勢等。
（2）水資源質(zhì)量實(shí)時(shí)評價(jià)：根據(jù)實(shí)測的河流、水庫、引水渠的水質(zhì)實(shí)時(shí)觀測和地下水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測資料等，通過與歷史同期的對比分析，確定地表水和地下水的水質(zhì)狀況及污染態(tài)勢。其主要評價(jià)內(nèi)容包括：污染程度、范圍及主要污染物，水資源質(zhì)量，重要河流污染負(fù)荷及削減量等。
（3）水資源開發(fā)利用實(shí)時(shí)評價(jià)：通過對各取水口取水量、開采機(jī)井抽水量和地下水位等實(shí)時(shí)監(jiān)測資料，對供用水量進(jìn)行實(shí)時(shí)評價(jià)，通過與歷史同期的對比分析，實(shí)時(shí)分析和評價(jià)各種水利工程的供水量、不同行業(yè)的實(shí)際用水量，供用水結(jié)構(gòu)、節(jié)水水平，水資源開發(fā)利用程度以及當(dāng)?shù)厮Y源進(jìn)一步開發(fā)潛力，并實(shí)時(shí)圈定地下水的開采潛力區(qū)、采補(bǔ)平衡區(qū)和超采區(qū)等。
3.3水資源實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)
水資源實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)主要包括來水預(yù)報(bào)和需水預(yù)報(bào)兩部分，來水預(yù)報(bào)又分為水量預(yù)報(bào)和水質(zhì)預(yù)報(bào)。水量預(yù)報(bào)包括地表水資源量預(yù)報(bào)和地下水資源量預(yù)報(bào)，地表水資源量預(yù)報(bào)既可細(xì)分為當(dāng)?shù)厮屯鈦硭òㄒ{(diào)水）預(yù)報(bào)，又可分為汛期徑流預(yù)報(bào)和枯季（非汛期）徑流預(yù)報(bào)。需水預(yù)報(bào)分為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活和生態(tài)環(huán)境需水量預(yù)報(bào)。
（1）河川徑流量實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)。根據(jù)河川徑流的形成機(jī)理和產(chǎn)流規(guī)律，將河川徑流量實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)分為汛期徑流實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)和枯季徑流實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)兩種。汛期產(chǎn)匯流機(jī)制主要是超滲產(chǎn)流和蓄滿產(chǎn)流、超滲與蓄滿綜合產(chǎn)流模式：而枯季徑流主要是遵循流域的退水規(guī)律。因此，汛期徑流實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)模型與枯季徑流實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)模型是不同的，需要分別建立預(yù)報(bào)模型對汛期徑流量和枯季徑流量進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)。
（2）地下水資源量實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)。首先分析地下水的形成規(guī)律和補(bǔ)給、徑流、排泄條件，以及地下水的賦存規(guī)律；然后根據(jù)抽水試驗(yàn)等確定含水層的參數(shù)分區(qū)，并利用試驗(yàn)資料和長觀資料確定有關(guān)水文地質(zhì)參數(shù)；最后利用均衡法或數(shù)學(xué)模擬模型法，分析和預(yù)報(bào)地下水資源量、可開采量及地下水動(dòng)態(tài)分布。
（3）水質(zhì)實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)。利用獲得的實(shí)時(shí)水質(zhì)監(jiān)測和污染物排放量等信息，通過所建立的水質(zhì)實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)模型，實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)地下水與地表水水質(zhì)狀況、污染物類型、污染范圍及污染程度，及時(shí)提供水資源污染態(tài)勢等信息。
（4）需水量實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)。根據(jù)需水量預(yù)報(bào)要求，本次將需水門類分為生活、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)環(huán)境等四個(gè)一級類，每個(gè)一級類可以再分成若干個(gè)二級類和三級類。根據(jù)具體情況和需要，還可以再細(xì)分為四級類。根據(jù)上述分類方法，可比較容易地合并有關(guān)各需水項(xiàng)，獲得需水量過程。
3.4水資源實(shí)時(shí)決策支持
水資源實(shí)時(shí)決策包括水資源實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)、水資源實(shí)時(shí)管理和調(diào)度，以及決策會商等。
（1）水資源實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)。對于水資源實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)，尤其是汛期徑流預(yù)報(bào)和需水預(yù)報(bào)，由于受到諸多非確定性因素的影響比較大，很難準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，因此需要專家的會商支持、吸收和借鑒領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗(yàn)，以便較準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)和確定未來的來水與需水過程等。
（2）水資源實(shí)時(shí)管理。利用水資源實(shí)時(shí)評價(jià)和實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)結(jié)果等，通過水資源實(shí)時(shí)管理模型計(jì)算，結(jié)合領(lǐng)域?qū)＜一驔Q策者等積累的知識、經(jīng)驗(yàn)和偏好，分水協(xié)議、水價(jià)政策的經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)作用等進(jìn)行綜合分析，最后提出水資源的實(shí)時(shí)管理方案，為水資源的合理開發(fā)利用和保護(hù)等提供決策依據(jù)，為水行政主管部門科學(xué)地行使其監(jiān)督和管理職能提供支持，以確保水資源的可持續(xù)利用。
（3）水資源實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度。通過前面制定的年度內(nèi)水資源管理方案，確定水資源優(yōu)化調(diào)度的規(guī)則和依據(jù)；根據(jù)各時(shí)段水資源的豐枯情況和污染態(tài)勢，通過建立水資源優(yōu)化調(diào)度模型，確定水資源實(shí)時(shí)調(diào)度方案。
（4）水資源決策會商。決策會商是指通過對實(shí)時(shí)、歷史和預(yù)報(bào)、管理與調(diào)度的各類信息進(jìn)行重組和加工處理，為討論和分析水資源的豐枯形勢和污染態(tài)勢，以及最終確定水資源實(shí)時(shí)管理和調(diào)度方案提供全面的支持。根據(jù)利用水資源實(shí)時(shí)管理模型和調(diào)度模型確定的若干管理、調(diào)度方案，以及提供的每一種方案的綜合效益分析結(jié)果，領(lǐng)導(dǎo)決策層和領(lǐng)域?qū)＜遥ㄟ^全面分析對比和協(xié)商、討論，如認(rèn)為其中一個(gè)方案合適則選擇之，并付諸實(shí)施。如認(rèn)為必須進(jìn)一步做新的方案，則通過水資源實(shí)時(shí)管理、調(diào)度系統(tǒng)，計(jì)算和提出新的管理、調(diào)度預(yù)案，供決策者對新老方案進(jìn)行對比和選擇。
總之，在面臨重大的水資源決策時(shí)，決策會商機(jī)制顯得非常重要，有關(guān)利益沖突的各方，可以根據(jù)所提供的各種預(yù)案，包括水資源實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)方案、實(shí)時(shí)管理預(yù)案和實(shí)時(shí)調(diào)度預(yù)案，分析其優(yōu)劣，進(jìn)行協(xié)商，確定能為有關(guān)各方所接受的方案。
3.5遠(yuǎn)程自動(dòng)控制
控制可分為手工控制和自動(dòng)控制、半自動(dòng)控制等，主要是對重要的取水口和開采機(jī)井、引水閘門等的控制。根據(jù)需要和可能，有重點(diǎn)和有選擇地建立一些遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)是必要的，也是將來的一種發(fā)展方向。
3.6監(jiān)控管理后評估
為了不斷改進(jìn)和完善系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，需要對系統(tǒng)的重點(diǎn)功能進(jìn)行后評估。主要內(nèi)容包括：針對水資源實(shí)時(shí)調(diào)度、管理方案的合理性、實(shí)施效果以及預(yù)報(bào)方案的準(zhǔn)確性、控制情況等進(jìn)行評估，重點(diǎn)分析導(dǎo)致調(diào)度、管理方案不合理和效益不好、預(yù)報(bào)不準(zhǔn)確的原因等。
最后，將研制的有關(guān)部分內(nèi)容和功能模塊進(jìn)行集成，最終建立一套較完整的基于GIS的水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控管理系統(tǒng)，并進(jìn)行試運(yùn)行；通過系統(tǒng)的試運(yùn)行不斷進(jìn)行修改和完善，最后正式交付使用，并保證系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
