无线通讯技术在水利水电自动化系统中的应用分析

无线通讯技术在水利水电自动化系统中的应用分析

王伟

河北供水有限责任公司   河北省  石家庄市 050011

【摘要】：随着自动化技术的不断发展与进步，自动化技术已经在水利水电工程中应用广泛，由于地域条件的限制，很多水利水电工程位于偏远的山区，存在着通讯困难、数据传输困难等问题，而无线通讯技术的开发与使用使得自动化系统的应用性显著增强，有助于水利水电工程的长远发展。在本文的研究中，首先对无线通讯技术研究现状进行了分析，然后着重探究了无线通讯技术在水利水电自动化系统中的应用效果。

【关键词】：无线通讯技术；应用；水利水电；自动化系统

1、前言

随着我国技术的革新与进步，自动化技术开始与各行各业紧密地结合起来，从目前水利水电工程的建设情况来看，自动化系统基本上已经普及，近些年来，国内的一些小型水库也在不断完善自动化系统，建立了水库自动化系统。但是从目前的建设情况来看，我国的一些水利水电工程位于偏远的山区，有些观测点所谓的位置相对来说比较危险，受到这些自然环境的限制，很多信号、数据的传输存在着困难，若仅采用有线传输的话很难达到应有的效果。因此，将无线通讯技术应用在水利水电自动化系统中有着较强的实用效果。

2、无线通讯技术的分类

2.1、数据电台技术

数据电台技术是无线通讯技术中的最常见技术，该技术适用于点对点、点对多的应用环境，能够提供标准ＲS232/ＲS485等接口，可直接与计算机、ＲTU、PLC等数据终端连接，实现透明传输。数传电台的传输速率从1200～19.2Kbit，传输距离20～50km。具有抗干扰能力强、接收灵敏度高、体积小、功耗低等特点。工作温度范围:－40℃～+70℃，电磁兼容性强，适应严酷的工作环境。数传电台技术比较成熟，标准统一。但随着GPＲS/CDMA技术的日渐成熟，相应的设备价格的降低，使得在很多应用场合中数传电台被GPＲS/CDMA所取代，基于GPＲS/CDMA无线数据传输业务广泛在移动办公、工业控制、远程遥测等多方面应用。

随着数传电台的相关技术的不断发展，智能化、网络化、高带宽的数传电台也不断涌现。以上两项技术若在偏远山区使用，可采用太阳能板供电，解决在山区或水库库区内取电不方便的问题。

2.2、无线网桥、扩频微波技术

无线网桥、扩频微波技术是近些年来新兴起的无线通讯技术，其中扩频微波技术的抗干扰能力非常强，具有很好的保密效果，同时传输的距离比较光，而且覆盖面也很广，比较适合野外联网使用。该技术可在扩频信道上同时传送语音、数据和视频图像等多媒体信息，现在已有的扩频Modem与当前的多媒体通信发展水平相适应，设备轻巧，易安装，是较好的无线多媒体接入手段。而无线网桥技术是无线射频技术和传统的有线网桥技术相结合的产物。无线网桥是为使用无线(微波)进行远距离数据传输的点对点网间互联而设计。无线网桥功率大，传输距离远(最大可达约50km)，抗干扰能力强等，它是一种在链路层实现LAN互联的存储转发设备，不自带天线，一般配备抛物面天线实现长距离的点对点连接。由于功率大一般需要有就近的有线供电设施。这两项技术都可以用来传输对带宽要求相当高的视频监控等大数据量信号传输业务。

2.3、卫星通讯技术

卫星通讯技术非常常见，它具有通信范围大、频带宽、容量大、适用于多种业务、性能稳定可靠、开通电路迅速、可在多处接受、多址通信、多址联接、成本与通信距离无关等优点。但亦受到迅速发展的光纤通信的挑战，它比卫星通信的容量大，传输速率高，有很多越洋通信被海底光缆所替代，陆地干线亦有类似情况。

2.4、短波通信技术

短波是利用3～30兆赫波段的无线电波(波长为100～10m)传输信息的通信。尽管当前新型无线电通信系统不断涌现，短波这一古老和传统的通信方式仍然受到全世界普遍重视，不仅没有被淘汰，还在快速发展。其主要原因有3个:第一，短波是唯一不受网络枢纽和有源中继体制约的远程通信手段，一旦发生战争或灾害，各种通信网络都可能受到破坏，卫星也可能受到攻击，无论哪种通信方式，其抗毁能力和自主通信能力与短波都无可相比。第二，在山区、戈壁、海洋等地区，超短波覆盖不到，主要依靠短波。第三，与卫星通信相比，短波通信不用支付话费，运行成本低。人们利用微处理器、数字信号处理(DSP)、自适应技术、跳频技术，不断提高短波通信的质量和数据传输速率，增强自动化、新业务功能，提高自适应与抗干扰能力。

3、无线通讯技术在水利水电自动化系统中的应用

3.1、信息采集系统

信息采集系统包括对工情、雨情、水情等运行信息及业务信息的采集。水库信息采集中库水位采集来源于遥测水位计，降雨量采集来源于翻斗式雨量计，与大坝监测数据共同集成在水库监控中心的计算机中;渠系信息采集中水位采集采用超声波水位计，流量采集采用超声波流速流量计。最终水库和渠系监测数据直接链接到东港灌区无线通讯网络系统中。

3.2、视频监控系统

采用数字化的网络视频服务器作为处理设备，前端采用彩色摄像机对现场工情进行视频监控，通过无线网络视频系统，实时将需要进行视频监控点的动态图像传送至信息中心。

3.3、闸门监控系统

将闸位传感器安装在闸门处，待闸门升降时，监测闸门启闭运行状况及开启高度，监测数据通过测报终端机进行采集，利用GPRS通讯模式将监测数据反馈到管理局监控中心。

3.4、泵站监控系统

通过电量采集模块对泵机组的电参数量进行采集，温度传感器对机组温度进行测量，现地工作站对监测数据进行记录，通过无线网络将监测数据传至监控中心。

3.5、网络通信系统

中心和分中心租用网通宽带业务，形成中心与分中心之间的网络连接。网络通讯系统是连接各监测站和监控中心通讯信息传输的链路。东港信息化网络通讯系统采用无线公网通讯方式。视频监视图像信息需通过无线方式系统进行图像信息的传输。灌区实时监测数据需通过GPRS通讯方式进行数据的传输。监控中心应根据视频流、数据流的接收要求选择至少1条10M的带宽公网固定IP地址的互联网接入专线。

3.6、无线通讯技术在实际应用中的选择

各项通讯技术各有优势，例如卫星通讯、无线网桥虽然具有传输带宽高，传输数据量大等绝对优势，但在大坝安全监测系统及水文自动化系统应用中，由于大多在山区，就近提供电源或远距离布线都比较困难，而且建设成本也相当高，而短波、超短波、GPＲS/CDMA则在一定范围内具备传输稳定、太阳能供电、建设与运营成本低等特点，这就需要根据实际的需求进行选择，采取最有利的技术方案，以系统结构的最优化来实现资金的最小化、效益的最大化。

4、结语

无线通讯技术在目前水利工程自动化系统中的应用越来越广泛，高效地完成了数据的传输工作。在未来的发展中，要继续开发无线通讯技术，加强该技术的应用从而推动水利水电工程的不断发展。

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