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摘要：现代水利自动化系统是一个综合的供水信息化管理系统，其使用能够明显提高相关部门的工作效率，为日常的工作安排提供最佳的方案。在此背景下，本文以水利系统的内部结构与实际要求为主要研究方向，设计出了能够应用与日常生活的水利系统。该系统主要研究了自动测量和实时监控两个方面，也对系统的通信与防雷做了简单的介绍，最后对该系统进行全方位的测试。
关键词：水利自动化系统；监控中心；大坝安全监测系统
随着时代的进步、科学技术的发展，我国在工业自动化与水利工程方面取得了突飞猛进的发展，但是由于我国水利自动化起步较晚、基础比较薄弱，所以水利自动化发展程度并不处于世界中上游水平，我国的信息数据处理和收集能力不够强，不能将采集到的数据进行科学的分析整合。我们应该客观的看待水利自动化相对落后的现状，敢于面对困难和挑战，设计出与我国国情相适应的现代水利自动化系统，使水利部门合理高效的管理水利工程。所以，对水利自动化系统的研究能够给人民百姓与社会带来福利。
1现代水利自动化系统概述
1.1现代水利自动化系统的结构
根据目前的现代水利自动化系统结构来看，其大体上包括3个层次：（1）采集层。主要负责将各个子系统采集的数据信息传输到监控中心。主要采集的数据有：雨水数据信息、大坝渗透压数据信息和闸门状态数据信息。（2）数据处理层。数据处理层主要是将管理中心站传输来的数据进行分析与研究，并将处理后的数据存储起来，然后将结果反馈给监控中心。（3）前端应用层。前端应用层由系统监控中心的不同子系统构成，各个子系统有着不同的程序与功能，子系统程序接收相应的监测数据，并对监测数据进行分析，得出相对应的结果。
1.2现代水利自动化系统要求
1.2.1功能要求
为了能够解决水利工程在日常使用中遇到的常见问题，如下基本功能是现代水利自动化系统必须能实现的：(1)数据收集功能，水利自动化系统的监控中心能够收集到系统的各种实时数据信息，确保监控中心对系统的全方位管理。(2)数据传输功能，数据采集设备、数据传输设备及监控微机两两之间能够相互的传输数据。（3）数据处理功能，水利自动化系统能够处理和存储收集到的数据。（4）警报功能，水利自动化系统在出现问题的时候能够自动发出安全警报，降低安全事故发生的概率。（5）系统展示功能，水利系统的实时工作情况要显示在界面上，方便相关工作人员了解系统的运行状态。
1.2.2性能要求
（1）稳定性，水利系统的使用是一个长期的、不间断的过程，所以就要求系统有良好的稳定性，我们在选择相应设备时往往会首先考虑其稳定性，系统的维修也要求比较简单方便，当系统出现问题时最好在半小时内可以解决。（2）时效性，水利系统的数据收集需要快速响应，响应时间最好能控制在100ms内，监控中心的响应时间最好限制在0.5s内，整个系统的扫描周期尽可能的短一些。（3）兼容性，水利工程的发展是一个快速的过程，产品种类也比较多，这就要求水利系统拥有良好的兼容性。
2现代水利自动化系统的设计
2.1监控中心单元的设计
监控中心单元是水利自动化系统的核心部分，相当于人的大脑，主要通过光缆或其它方式与现场设备单元进行连接。监控中心由不同的应用软件组成，收集水利设施的水情、天气以及工况等数据信息，水利工程的水位、降雨量以及流量等数据通过显示界面在监控中心实时展现。监控中心能够对采集到的数据进行深入的研究处理，然后将分析好的水利数据信息分享给远端的相关部门。工控机和不间断电源的应用大大加强了水利系统的实时性和稳定性，很好的满足了现实生活的需要。但是有一点我们需要注意，监控中心单元由许多电子元器件组成，所以水利机房应该在防火防磁方面多加注意，确保水利系统安全、高效地运行。
2.2监控中心系统的设计
2.2.1水雨情数据采集系统
本系统主要由外部收集设备和PLC模块两个部分组成，我们将监测设备安放在大坝附近，水库的水位和降雨量信息传输到PLC监控站，监控中心会从PLC模块中得到准确的实时数据，相关的系统软件会对采集到的数据信息进行分析处理，然后建立起一个完善的水雨情数据库，还能够将地图与这些数据库进行结合，这样就能将各地的降雨情况和水位情况进行直观的实时展示，并对水利灾害进行实时预警，将水利灾害风险降到最低。
2.2.2大坝安全监测系统
大坝安全监测系统以大坝的实际情况为根据，对渗流量和工作状态进行自动监测，防止大坝出现的裂缝、崩堤以及隐漏等状况，提高大坝的稳定性和安全性，将风险降到最低。大坝安全监测系统主要分为以下几个方面：（1）渗压监测点的选择，工作人员需要在大坝上选择3个不同土层堤基的监测点，然后分析整理得到的数据。（2）渗透量的监测，大坝安全监测系统会在大坝出现首次蓄水的时候进行渗透量的监测，然后将不间断记录监测到的数据。（3）水流量的观测，水流量监测点一般选择在支流的出口位置。
2.2.3闸门监控系统
该系统主要由电机来控制闸门的开启与闭合，水利工程系统根据收集来的开度数据对闸门进行远程控制。闸门操作人员可以根据相关设备获取的数据实现对闸门的自动化管理。闸门监控系统主要进行相关电子物理量和闸门状态的监测，对闸门的控制要求由监控中心发送给PLC模块。
2.2.4视频监控系统
该系统的主要设备是安置在水利设施附近的各种监控摄像头，或者其他更加先进的监控设备，它们能够组成一个强大的监控网，实现水利工程的远程实时监控，最后将相关数据传送到监控中心单元，管理者可以通过图像直观了解水利工程的实际工况，为其作出决策提供了宝贵的视频资料。
2.3通信网络系统的设计
本系统采用的是分布式通信网络系统设计，在该网络结构中，每一个节点都与多个线路连接在一起，这样就能保证在任何一条线路出现问题时，剩下的线路还可以进行正常通信。通过通信网络系统将一个个局域网连接在一起，形成庞大的通信网络系统，该系统的连接方式为星型拓扑结构。
2.4防雷避雷系统的设计
在我们的日常生活中，水利工程一般建设在人迹罕至的郊外或者山水间，水利设施是该区域海拔比较高的建筑，在雷雨期很容易遭受雷电袭击，由于水利自动化系统由很多电子设备组成，所以雷电会给水利系统带来难以估量的伤害。所以，我们要做好水利系统预防雷电工作，确保系统远离雷击。本系统由里到外都采取了相应的防雷措施，在系统内部通过屏蔽和光电隔离等防雷措施；在系统外部安装避雷针实现避雷。
3现代水利自动化系统的测试
3.1现代水利自动化系统的测试
任何系统在投入运行之前都必须经过测试，通过测试可以发现并处理水利自动化系统中存在的小问题，对系统进行不断的优化使其符合实际工作情况。我们进行了以下测试：在各种工况下登录水利自动化系统；水雨情的监测，检验水利系统收集的水雨情数据是否准确与实时；大坝的安全监测，当大坝出现安全问题时，水利系统的警报是否会响起；检验闸门能否实现远程自动化与人工操作的双重控制；测试视频监控系统是否能够360度无死角实时监控等。测试的结果显示水利系统能够符合生产工作的基本要求。
结语
现代水利自动化系统能够将最新的科学技术应用到水利工程中，促进水利工程的发展。通过对现代水利自动化系统的分析可知，我们应该根据水利工程的日常实际需要来设计水利自动化系统，对水利自动化系统进行不断的优化，使水利自动化系统安全高效地发挥作用。
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