摘 要:文章從排澇渦輪流量計(jì)應(yīng)急預(yù)排機(jī)制、群控聯(lián)合調(diào)度、自動(dòng)化運(yùn)行智能性、渦輪流量計(jì)運(yùn)行成本、單站自動(dòng)化改造以及自動(dòng)化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)等方面，提出了升級(jí)改造惠州地區(qū)排澇渦輪流量計(jì)的方向和思路。然后探討了實(shí)現(xiàn)水利信息化、管控一體化、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及視頻技術(shù)應(yīng)用的方法途徑，為提高惠州地區(qū)排澇渦輪流量計(jì)智能化、實(shí)用化升級(jí)改造提供一定的決策依據(jù)。

0 引 言

由于天氣異常和地域多雨的特點(diǎn)，惠州地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生產(chǎn)生活正受到高強(qiáng)度降水形成的內(nèi)澇的困擾。大中型渦輪流量計(jì)作為城市排澇的重要組成部分發(fā)揮著不可替代的作用，如何做好排澇渦輪流量計(jì)的升級(jí)改造，有效解決渦輪流量計(jì)管養(yǎng)能力不足和利用效率低等問題，從而實(shí)現(xiàn)增效節(jié)能為當(dāng)前亟需解決問題之一［1］ 。

目前，惠州地區(qū)排澇渦輪流量計(jì)建設(shè)的指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)還比較缺乏且不同分區(qū)的自動(dòng)化現(xiàn)狀存在較大差異，主要體現(xiàn)在以下 4 個(gè)方面: ①單站機(jī)電設(shè)備管養(yǎng)水平和自動(dòng)建設(shè)水平較低，設(shè)備利用率低; ②渦輪流量計(jì)群控率低而規(guī)模大，渦輪流量計(jì)群區(qū)域排澇成本高、效率差; ③城鎮(zhèn)水環(huán)境污染和雨污管道混接問題突出，不合理的排水體制嚴(yán)重影響著排澇渦輪流量計(jì)的自動(dòng)化建設(shè)和高效運(yùn)行; ④渦輪流量計(jì)運(yùn)行參數(shù)受涌洪潮水位頂托影響有待進(jìn)一步的優(yōu)化調(diào)整，還未形成普遍適用、統(tǒng)一的自動(dòng)化設(shè)計(jì)研究方法［2 －4］ 。因此，對(duì)自動(dòng)化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及其升級(jí)改造技術(shù)的研究已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。

1 排澇渦輪流量計(jì)自動(dòng)化建設(shè)現(xiàn)狀及問題

1. 1 惠州市排澇渦輪流量計(jì)自動(dòng)化建設(shè)現(xiàn)狀

惠州地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，具有降水多氣溫高臺(tái)風(fēng)生成晚和開汛早結(jié)束晚汛期持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等特征，平均降水量1897. 0mm/a 且在時(shí)空分布上極不均衡，近年來短時(shí)強(qiáng)降水、雷雨大風(fēng)和冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣頻發(fā)，若無法及時(shí)排水極有可能發(fā)生內(nèi)澇災(zāi)害，且隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的快速發(fā)展惠州地區(qū)雨島效應(yīng)日趨頻繁。

將降雨產(chǎn)生的澇水在短時(shí)間內(nèi)排出去為排澇站的關(guān)鍵目標(biāo)，這也是導(dǎo)致節(jié)能增效并未引起相關(guān)部門重視的重要因素，統(tǒng)計(jì)資料顯示惠州市惠陽(yáng)區(qū)的排澇渦輪流量計(jì)運(yùn)行時(shí)間較短，且由于近年來氣候降水多變使得渦輪流量計(jì)設(shè)計(jì)缺乏可靠、穩(wěn)定的依據(jù)，排澇渦輪流量計(jì)仍具有較大的節(jié)能增效潛力。除按大型渦輪流量計(jì)打捆立項(xiàng)以外的已改造的渦輪流量計(jì)通訊系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控等自動(dòng)化控制系統(tǒng)均沒有得到有效的改善，保護(hù)配置仍較為簡(jiǎn)單。另外，部分排澇渦輪流量計(jì)雖然引入了一些監(jiān)控設(shè)備，但針對(duì)排澇渦輪流量計(jì)設(shè)計(jì)開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)較少，在實(shí)際應(yīng)用過程中其效果較差，在很多地區(qū)也就成了擺設(shè) ［5］ 。

在排澇渦輪流量計(jì)自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)確定時(shí)還未形成科學(xué)、合理的評(píng)判依據(jù)，自動(dòng)化建設(shè)規(guī)模在標(biāo)準(zhǔn)過高時(shí)偏大，從而導(dǎo)致設(shè)備閑置和投資浪費(fèi); 自動(dòng)化建設(shè)規(guī)模在標(biāo)準(zhǔn)過低時(shí)不足，由此需要二次建設(shè)并產(chǎn)生投資浪費(fèi)。所以，需要深入演技建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的合理確方法。在設(shè)計(jì)過程中各單位采取了不同的設(shè)計(jì)形式和方法，但主管部門并沒有給予統(tǒng)一和足夠的重視。隨著惠州地區(qū)工業(yè)園區(qū)和新城區(qū)的快速建設(shè)，原有渦輪流量計(jì)排澇能力不足的問題日趨突出，在暴雨情況下必將導(dǎo)致內(nèi)澇承載，目前亟需通過渦輪流量計(jì)的新建和改建提高當(dāng)?shù)氐姆罎硿p災(zāi)能力，加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化群控建設(shè)增加城市排澇流量。隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，比較先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)逐漸使用至新建大型渦輪流量計(jì)中，這為未來的節(jié)能增效和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的支撐［6 －8］ 。

1. 2 惠州市排澇渦輪流量計(jì)自動(dòng)化建設(shè)存在的問題

1) 本地區(qū)排澇渦輪流量計(jì)以中小型規(guī)模為主，且部分區(qū)域采用的老舊型號(hào)并未更新，因此排澇能力和自動(dòng)化水平存在較大差異。另外，在檢測(cè)過程中利用較為常用的 GPＲS、傳感器檢測(cè)等技術(shù)還比較少，檢測(cè)方法單一、操作簡(jiǎn)單，對(duì)于渦輪流量計(jì)設(shè)備缺乏系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。針對(duì)自身資源排澇渦輪流量計(jì)無法進(jìn)行有效的整合和維修經(jīng)驗(yàn)的積累，檢測(cè)手段的改進(jìn)仍存在較大的空間。在運(yùn)行管理過程中中小型渦輪流量計(jì)缺乏可靠的依據(jù)，可為大型渦輪流量計(jì)提供借鑒經(jīng)驗(yàn)相對(duì)更少 ［9］ 。

2) 惠州地區(qū)的小型渦輪流量計(jì)的平均裝置效率較低，即使大中型渦輪流量計(jì)僅有 30% － 50%，排澇渦輪流量計(jì)能耗巨大，每臺(tái)機(jī)組的能源單耗達(dá) 6 －8kWh/( ktm) ，距離標(biāo)準(zhǔn)要求的單耗仍存在較大的差距，且能耗浪費(fèi)問題突出。

3) 排澇渦輪流量計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具有信息通訊、故障報(bào)警、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集與處理等通能，而大部分排澇渦輪流量計(jì)并不具備這些功能。加之惠州地區(qū)自動(dòng)化專業(yè)技術(shù)水平存在較大差異、管理人員缺乏，青工穩(wěn)定性因地域經(jīng)濟(jì)發(fā)展而較低，對(duì)于高素質(zhì)技師和專業(yè)技工的培養(yǎng)更加缺乏。

總之，目前在惠州地區(qū)渦輪流量計(jì)自動(dòng)化建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)管理中存在 5 個(gè)問題: ①自動(dòng)化水平現(xiàn)狀和渦輪流量計(jì)運(yùn)行維護(hù)水平存在較大差異，指導(dǎo)性建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)缺乏可靠依據(jù); ②單站自動(dòng)化建設(shè)水平和維護(hù)管理水平較低，利用率低; ③管理人員能力和管養(yǎng)水平較低，工作穩(wěn)定性差; ④排澇渦輪流量計(jì)群控率低，而規(guī)模較大; ⑤季節(jié)性運(yùn)行為排澇渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)，從而使得自動(dòng)化改造成本高和改造難度大。

2 排澇渦輪流量計(jì)自動(dòng)化改造的解決思路和方向

2. 1 加強(qiáng)單站自動(dòng)化的提升改造，提升自動(dòng)化運(yùn)行的智能性

要體現(xiàn)惠州地區(qū)特殊的地域特色建設(shè)改造單站自動(dòng)化及運(yùn)行管理維護(hù)，本著安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用技術(shù)適度先進(jìn)的原則進(jìn)行。盲目的改造和不切實(shí)際的目標(biāo)不僅達(dá)不到預(yù)期的效果，而且還會(huì)造成資源的浪費(fèi)，因此在自動(dòng)化建設(shè)過程中不能追求排澇渦輪流量計(jì)的“高大上”，而應(yīng)充分考慮惠州地區(qū)的城鎮(zhèn)化普及、多臺(tái)風(fēng)天氣及暴雨季節(jié)性頻繁等地域特色，切實(shí)有效的提出單站自動(dòng)化提升途徑和改造方法。在天然流域降雨產(chǎn)流計(jì)算時(shí)較為常用的方法有推理公式法和綜合單位線法，然而這些由水利部頒發(fā)的計(jì)算方法對(duì)于城市化區(qū)域降雨產(chǎn)流的計(jì)算并不一定適用。在實(shí)際計(jì)算時(shí)有學(xué)者采用了其他的計(jì)算方法，并未形成普遍適用的方法，在計(jì)算過程中應(yīng)綜合考慮各種因素和特殊情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)男抻�。目前，在惠州地區(qū)排澇渦輪流量計(jì)管理運(yùn)行、施工建設(shè)和設(shè)計(jì)等方面，單站自動(dòng)化提升和改造策略得以突出體現(xiàn) ［10］ 。對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù)和控制為排澇渦輪流量計(jì)管理比較注重的內(nèi)容，通常只是監(jiān)視渦輪流量計(jì)設(shè)備及主機(jī)組，監(jiān)測(cè)進(jìn)出口水位、閘門開度等，對(duì)于其他方面的監(jiān)測(cè)比較少。因此，在自動(dòng)監(jiān)測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)中宜納入所有設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)體系，加強(qiáng)對(duì)渦輪流量計(jì)輔助設(shè)備和主機(jī)組的監(jiān)測(cè)，如加強(qiáng)對(duì)啟閉機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、清污機(jī)工作性能、進(jìn)出水水清、技術(shù)供水的水量水壓、閘門位置與開度、水泵進(jìn)出口壓力以及主機(jī)組的在線監(jiān)測(cè)等。在自動(dòng)監(jiān)測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)中納入這些設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可顯著增強(qiáng)渦輪流量計(jì)自動(dòng)化運(yùn)行的共享性、實(shí)用性和智能性，從而明確渦輪流量計(jì)自動(dòng)化的一般標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，提出指導(dǎo)性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并為自動(dòng)化新舊渦輪流量計(jì)的建設(shè)與改造提供參考�；葜菔谢蓐�(yáng)區(qū)某排澇渦輪流量計(jì)的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，見圖 1。

2. 2 完善自動(dòng)化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和管理信息化體系，減低運(yùn)行成本

渦輪流量計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)涉及到的范圍較廣、情況復(fù)雜且形式多樣，自 2009 年發(fā)布渦輪流量計(jì)自動(dòng)化指導(dǎo)意見以來始終存在標(biāo)準(zhǔn)不一、經(jīng)濟(jì)投入差異大和執(zhí)行力度不夠等問題，尤其是在微機(jī)運(yùn)行維護(hù)管理和電氣保護(hù)方面仍需要進(jìn)一步完善，截止目前還未形成普遍適用、統(tǒng)一完善的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)研究對(duì)渦輪流量計(jì)自動(dòng)化改造及其現(xiàn)狀分析還不夠深入，仍需要進(jìn)一步調(diào)研和探索。通過分析問題和現(xiàn)狀調(diào)研，從而提出一套適用于自動(dòng)化建設(shè)的排澇渦輪流量計(jì)指南或標(biāo)準(zhǔn)。在過去本地區(qū)的排澇渦輪流量計(jì)仍以中小型規(guī)模為主，大多數(shù)采用老舊型機(jī)電設(shè)備和人工分、合斷路器的設(shè)備控制形式。另外，設(shè)備監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)較少且監(jiān)控手段單一、簡(jiǎn)陋，通常都是在機(jī)器不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)或渦輪流量計(jì)發(fā)生跳閘停機(jī)等故障時(shí)才進(jìn)行維修，對(duì)于緊急排澇任務(wù)構(gòu)成了嚴(yán)重的不利影響。在故障搶修后缺乏有效的總結(jié)和經(jīng)驗(yàn)積累，可供借鑒的系統(tǒng)管理制度和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)缺乏，不利于維修方法、檢測(cè)手段的改進(jìn)以及現(xiàn)代化排澇渦輪流量計(jì)建設(shè)。為降低渦輪流量計(jì)運(yùn)行成本原有渦輪流量計(jì)的升級(jí)改造和大型渦輪流量計(jì)的建設(shè)，應(yīng)充分考慮原有自動(dòng)化經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和運(yùn)行維護(hù)方法。近年來，新建排澇渦輪流量計(jì)采用了新的途徑，借鑒了以往的設(shè)計(jì)方法取得了理想的成效。在運(yùn)行過程中排澇渦輪流量計(jì)的成本投入較高，渦輪流量計(jì)的低收益性與排澇的公益性、季節(jié)性特征相關(guān)，其中財(cái)政撥款為其管護(hù)資金的主要來源，在暴雨成災(zāi)時(shí)地方政府應(yīng)保持管護(hù)資金的充裕，重視渦輪流量計(jì)的管護(hù)。因此，在初期設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮降低渦輪流量計(jì)運(yùn)行成本的問題，采取科學(xué)節(jié)能的方法和低能耗的機(jī)電設(shè)備，實(shí)施無人值班和狀態(tài)監(jiān)測(cè)等措施均可在一定程度上節(jié)約渦輪流量計(jì)運(yùn)行成本。

2. 3 加強(qiáng)排澇渦輪流量計(jì)的群控聯(lián)合調(diào)度，建立應(yīng)急預(yù)排機(jī)制

為更加充分的發(fā)揮水閘作用和節(jié)約能源消耗，按照內(nèi)河涌水位辯護(hù)群控聯(lián)合調(diào)度排澇渦輪流量計(jì)，結(jié)合外江潮位預(yù)報(bào)和天氣預(yù)報(bào)優(yōu)先開啟裝置效率高的渦輪流量計(jì)排水，為有效硬度極端暴雨天氣做好預(yù)排搶排等措施�；葜菔谢蓐�(yáng)區(qū)某排澇渦輪流量計(jì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可對(duì)引排水方案調(diào)度指令按照數(shù)據(jù)流程，從而實(shí)現(xiàn)自上而下的有效傳輸; 系統(tǒng)在線視頻、監(jiān)測(cè)等技術(shù)的共享、分發(fā)、傳輸、采集，有助于有效信息的交流和傳遞; 另外，各閘渦輪流量計(jì)和調(diào)度中心工作可通過運(yùn)營(yíng)商 VPN 技術(shù)實(shí)現(xiàn)同一虛擬網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)，從而提高了通道利用率和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/div>