技术领域
[0001] 本
发明涉及面向水利枢纽的一种突发水灾害应急处置工作方法及系统设备。本发明能够通过调度业务智能分析决策，实现对水利枢纽的监控。特别是一种基于手机短信与手机WAP的水利枢纽突发水灾害应急处置工作方法与系统设备，本发明涉及防灾减灾和监测监控自动化技术领域。
背景技术
[0002] 目前，水利枢纽的指挥决策与运行调度主要依靠枢纽决策者及调度人员在调度室的值守。根据枢纽内各
监控系统采集的实时信息，值班人员对水利枢纽的运行进行现场的指挥与调度。但当决策者外出而又需要了解水利枢纽运行情况或遇到突发水灾害(如洪水、大面积工业污染等)需要紧急决策时，只能通过电话了解现场情况做出指挥决策。若实时监控信息已在Web上发布，决策者可通过计算机
访问网页查询。这种处理方式存在的主要
缺陷如下：
[0003] (1)决策者通过电话查询无法全面地了解水利枢纽实时运行情况，对于查询到信息需要决策者手工记录，不直观，不准确。
[0004] (2)决策者通过电话了解枢纽运行的关键辅助决策信息，时间不固定，调度业务智能分析的关键辅助决策信息需安排专人进行统计，不准确且效率低下，效果不佳。
[0005] (3)在遇到突发水灾害时，报警信息无法实时通知决策者，决策者也很难通过电话做出即时、准确的现场指挥与决策，应急处置预案无法得到有效执行。
[0006] (4)决策者利用计算机通过互联网的信息查询，无法做到随时随地，实现十分不便。
[0007] (5)部分水利枢纽虽然配备了基于短信的信息发布平台，但系统为开环控制，没有反馈。决策者无法直接通过手机短信遥控执行应急处置预案，也无法实时查看预案执行情况，获知执行结果。
[0008] 这些缺陷会给水利枢纽的正常运行带来极大的安全隐患。因此，如何发明一种水利枢纽突发水灾害应急处置工作方法及基于调度业务智能的系统设备，正是
发明人需要解决的问题。
发明内容
[0009] 本发明目的是针对
现有技术存在的缺陷提供一种水利枢纽突发水灾害应急处置工作方法及基于调度业务智能的系统设备，使水利枢纽决策者通过手机即可查询水利枢纽运行的实时信息并定时获取辅助决策统计信息，在有突发水灾害等紧急情况发生时，可即时远程指挥水利枢纽的现场调度。
[0010] 本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
[0011] 本发明水利枢纽突发水灾害应急处置工作方法包括：
[0012] 获取监控数据：通过调度中心监控系统的数据集成平台获取各监控分系统的实时监控数据，并保存在信息集成平台
服务器的综合
数据库中，以实现调度业务智能分析；
[0013] 实时监控信息查询：手机WAP系统的监控信息源数据服务器通过连接数据集成平台的综合数据库，获取枢纽内监控系统的所有实时监控数据，以WAP网页的形式发布在WAP
站点上；通过设置登录用户的不同访问权限，决策者可通过手机利用GPRS网络登陆WAP页面，查看枢纽实时监控信息；
[0014] 辅助决策信息统计：通过手机短信系统的组态统计模
块，根据决策者的要求，调度人员从综合数据库中组态选择所需辅助决策信息进行调度业务智能统计，形成辅助决策统计数据，保存在手机短信系统的短信数据库模块中；
[0015] 统计信息的定时发布：手机短信系统的发送定时模块每天在预设的一个或多个固定时间点，读取短信数据库模块中的辅助决策统计数据，生成统计数据信息并暂存在系统缓存中，通过调取用户数据模块中的用户配置信息，获取用户手机号码，最后通知短信收发模块将辅助决策统计信息编码后发送给决策者；
[0016] 监控数据分析：手机短信系统的数据分析模块，实时从综合数据库中采集水、雨情监控数据，从短信数据库模块中读取监控数据的正常范围值，进行调度业务智能分析，分析比较每个数据是否在正常值范围内；若在正常值范围内，则继续采集分析；若发现异常数据，将异常数据保存在短信数据库模块中，同时向突发水灾害报警模块发送报警通知；
[0017] 突发水灾害报警：手机短信系统的突发水灾害报警模块在收到数据分析模块的报警通知后，从短信数据库模块中读取异常数据和相应的正常范围值，生成报警数据信息；同时从短信数据库模块中读取预存的应急处置预案名称及编号，生成应急处置预案备选信息，暂存在系统缓存中；最后通过用户数据模块中的用户配置信息，获取用户手机号码，通知短信收发模块将报警数据信息及应急处置预案备选信息编码后发送给三位关键决策者用户；
[0018] 突发水灾害处置：决策者在收到报警信息后，首先通过WAP网页查看枢纽实时监控数据，决定所采取的应急处置预案，并将所选应急处置预案编号及用户姓名编辑成短信，通过短信中心回复给短信收发模块；短信收发模块在接收到回复短信后，判断短信格式是否合法。若格式非法，则重新发送报警数据信息及应急处置预案备选信息；如格式合法，则将应急处置预案编号及决策者姓名存储在短信数据库模块中，并通知突发水灾害处置模块。突发水灾害处置模块通过连接短信数据库模块，获取决策者信息及所选方案编号，根据如下规则确定最终实施的应急处置预案：若两位或三位决策者选择了同一应急处置预案，则采用该预案为最终实施预案；否则以枢纽总工程师的决定为最终实施预案；确定后将最终实施应急处置预案编号通知调度中心监控系统，调度中心监控系统的监控
软件从对应的本地数据库中获取应急处置预案的详细内容，以弹出文本框形式显示在系统运行的前台界面上，并弹出对话框询问是否执行应急预案，若现场调度人员无
异议，点击确认，则调度中心监控系统向闸
门监控系统下达执行应急预案通知，启动执行应急处置预案；
[0019] 执行应急处置预案：闸门监控系统负责最终预案的具体执行，调度中心监控系统负责对应急处置预案的执行情况进行监视；闸门集中监控中心的监控软件在收到调度中心监控系统应急处置预案通知后，从闸门监控系统数据库中获取应急处置预案的详细内容即各闸门的开度数据，并按照预案向闸门现地测控单元发出控制
信号，实现现场闸门开度的自动控制；
[0020] 应急处置预案执行完成后，调度中心监控系统通知突发水灾害处置模块，连接用户数据模块，获取用户手机号码，通知短信收发模块将向决策者发送应急处置预案执行完成确认信息，应急处置预案执行全部完成。
[0021] 闸门现地控制单元的控制方式切换
开关默认设定为远方自动状态：当闸门集中监控中心的调度人员发现由于系统通信故障导致应急处置预案无法自动执行时，则指挥现地工作人员将现地控制柜的控制方式开关切换为现地手动状态，由现地工作人员通过PLC控制
电路手动控制闸门升降从而执行应急处置预案。
[0022] 一种水利枢纽突发水灾害应急处置系统，包括分别与调度中心监控系统双向通信的4个监控分系统、手机WAP系统和手机短信系统，所述监控分系统包括节闸门监控系统、抽水站监控系统、灌引涵监控系统和水雨情监控系统。
[0023] 所述手机WAP系统包括手机终端、WAP网关、监控信息源数据服务器及
防火墙，同时要求用户手机终端具备WAP功能并开通GPRS。
[0024] 所述手机短信系统包括短信数据库模块、组态统计模块、发送定时模块、用户数据模块、短信收发模块、数据分析模块、突发水情害报警模块和突发水灾害处置模块，其中短信数据库模块分别与短信收发模块、发送定时模块、组态统计模块、数据分析模块、突发水情害报警模块和突发水灾害处置模块双向通信，用户数据模块分别与发送定时模块、短信收发模块和突发水情害报警模块双向通信，短信收发模块分别与发送定时模块、突发水情害报警模块和突发水灾害处置模块双向通信。
[0025] 所述闸门监控系统由闸门集中监控中心与闸门现地控制单元(LCU)组成，闸门现地控制单元(LCU)由PLC控制电路、LCD触摸显示屏、
电动机控制回路、液压启闭机、闸门开度
传感器及荷重传感器组成。
[0026] 本发明的有益效果包括如下方面：
[0027] 决策者通过手机浏览WAP网页即可查看水利枢纽运行的全部实时监控信息，不受时间地域的限制，实施便利。
[0028] 决策者可根据当前枢纽运行情况，
选定辅助决策所需的关键统计信息，每天固定时间自动以短信形式发送到决策者的手机上，以了解其最关心的监测点当天的基本情况，而不必每天专门安排时间及人员进行统计和查询。
[0029] 当有突发水灾害发生时，系统会自动报警，并将报警信息与备选应急处置预案通知决策者。决策者则可立即通过手机远程指挥现场调度人员实行应急处置预案，及时排除险情。应急处置预案执行完成后，决策者会收到确认通知，整个系统为闭环控制。
[0030] 应急预案的具体执行优先由系统自动远程控制现场设备完成，现地手动执行作为备用手段和保险措施，既确保应急预案执行的即时性与有效性，又能最大限度的避免由于现场人员在紧急情况下的误操作带来的安全隐患。
附图说明
[0032] 图2为本发明手机WAP系统结构框图。
[0033] 图3为本发明手机短信系统结构框图。
[0034] 图4为本发明实时监控信息查询
流程图。
[0035] 图5为本发明辅助决策信息定时发布流程图。
[0036] 图6为突发水灾害报警与处置流程图。
[0037] 图7为应急预案执行流程图。
[0038] 图8为闸门监控系统框图。
[0039] 图9为液压启闭机控制原理图。
[0040] 图10为PLC控制电路原理图。
[0041] 图11为闸门现地控制单元框图。
[0042] 图12为可编程
控制器控制电路中的CPU与闸门开度显示屏及DP通讯
接口输入、输出端的关系示意图。
[0043] 图13为可编程控制器控制电路中闸门开度传感器输入电路原理图。
具体实施方式
[0044] 以下将结合附图，通过
实施例对本发明的工作方法及设备加以详细说明。
[0045] 实施例：
[0046] 1、获取监控数据。位于调度中心监控系统内的数据集成平台服务器通过与现有技术中的常规监控系统制闸监控系统、抽水站监控系统、灌引涵监控系统、船闸监控系统、水雨情监控系统相连，获取各种实时监控数据，并将这些数据存储在调度中心监控系统的综合数据库服务器中，如图1所示。监控数据包括模拟量如水雨情监控系统中的“实时水位”信息，开关量如抽水站监控系统中的“水
泵开停”信息等。
[0047] 2、实时监控信息查询。手机WAP系统的监控信息源数据服务器从综合数据库中获取实时监控数据并发布在WAP页面上。WAP网页采用WML语言编写，
网站导航页面的部分实现代码如下所示。
[0048]
[0049] 通过该网页可访问各监控分系统的监控界面，例如代码中“choushuizhan.aspx”即表示可查看抽水站实时监控数据的动态网页。用户在手机终端内置的WAP浏览器地址栏中输入监控站点网址，利用GPRS网络通过WAP网关访问监控页面。用户的访问权限分为两种：一种为高级用户，如水利枢纽总工程师，可以查看枢纽内全部实时监控数据；另一种为普通用户，只可以查看用户负责的监控分系统实时监控数据，如抽水站站长，只可查看抽水站监控系统提供的实时监控数据，流程如图4所示，用户通过在登陆界面输入用户名密码获得相应的访问权限。监控页面通过加入标签实现网页的强制自动刷新，以保证用户查看的始终是最新实时监测数据，如下为实现船闸监控系统监控页面自动刷新的部分代码。手机WAP系统所需装置均为现有技术条件下的常规设备，如图2所示。
[0050]
[0051]
[0052] 3、辅助决策信息统计。水利枢纽的决策者可根据枢纽近期运行情况，选择其最关心的一个或多个监测点作为辅助决策信息进行调度业务智能统计。调度人员通过手机短信系统中组态统计模块，对决策信息的统计项目进行组态编辑。组态统计模块将所有监测点名称显示在备选列表中，调度人员可通过“添加”、“删除”操作对统计列表进行编辑，按照决策者的要求加入新统计监测点或者移除原有统计监测点。组态统计模块只对组态统计列表中的监测点进行调度业务智能统计，统计的内容包括监测点数据当日最大值、当日最小值以及当日平均值，生成辅助决策统计数据，被保存在短信数据库模块中。
[0053] 4、统计信息的定时发布。调度人员根据决策者的要求，通过手机短信系统的发送定时模块设定每日一个或多个短信自动发送时间。当系统时间到达预设时间，定时发送模块自动从短信数据库模块中读取统计数据，连接用户数据模块获取用户配置信息，通过短信收发模块将辅助决策统计信息发送给决策者，流程如图5所示。例如决策者选择监测点“抽水站水位”为辅助决策信息，短信发送时间二十三点，则决策者每天二十三点收到的短信如下“抽水站水位/55m/49m/51m”。其中“抽水站水位”为监测点名称，数字“55m/49m/51m”分别为抽水站水位当日最大值，最小值，平均值。
[0054] 5、监控数据分析与突发水灾害报警。手机短信系统的数据分析模块分别从综合数据库和短信数据库模块中获取实时监控数据及其正常值范围，判断是否有发生异常。一旦发生异常，立即通知突发水灾害报警模块，并将异常数据存储在短信数据库模块中。突发水灾害报警模块在收到报警通知后，从短信数据库模块中获取异常数据及其正常范围值生成报警数据短信，并获取备选预案名称及编号生成应急处置预案备选短信。连接用户数据模块获取用户配置信息，通过短信收发模块将报警数据短信及应急处置预案备选短信发送给水利枢纽三位主要决策者，流程如图6所示。
[0055] 6、突发水灾害处置。三位主要决策者在收到报警数据短信及应急备选预案短信后，对突发水灾害会有初步的了解。由于决策者是应急备选预案的制定者，则其看到备选方案名称立即清楚备选方案的具体内容。此时决策者可通过手机WAP查看水利枢纽运行的详细监控数据，对突发水灾害和枢纽运行状态进行全面分析，做出应急决策。决策者需编辑所选应急处置预案编号及决策者姓名作为短信内容，直接回复短信即可。手机收发模块在收到用户决策短信后，判断短信格式是否为“采取应急处置预案编号/决策者姓名”。若非法，则重新发送报警数据短信及应急处置预案备选短信。若合法，则将决策短信存储在短信数据库模块中，并通知突发水灾害处置模块。突发水灾害处置模块收到通知后，从短信数据库模块中获取三位决策者的决策信息，判断是否存在两位或三位决策者选择了同一方案。若存在，则该方案为最终实施应急处置预案；否则判定枢纽总工程师的决策预案为最终实施应急处置预案。确定后将最终实施应急处置预案编号通知调度中心监控系统，调度中心监控系统的监控软件从对应的本地数据库中获取应急处置预案的详细内容，以弹出文本框形式显示在系统运行的前台界面上，并弹出对话框询问是否执行应急预案，若现场调度人员无异议，点击确认，则调度中心监控系统向闸门监控系统下达执行应急预案通知，启动执行应急处置预案。
[0056] 7、应急处置预案的执行。应急处置预案的执行由闸门监控系统完成，通过“远方自动”与“现地手动”两种方式实现。
[0057] “远方自动”方式由闸门监控系统的上位机发出控制指令，指挥现地PLC控制电路自动执行应急处置预案，为设备正常运转情况下默认应急预案执行方式。
[0058] “现地手动”方式为应急处置预案备用执行方式，在通信线路中断等故障情况下，由闸门监控中心调度人员电话指挥现地工作人员通过人工操作现地设备执行应急处置预案。
[0059] 图7为应急预案执行流程图。
[0060] (1)对照图9，图中的1″是PLC控制电路、2″是LCD触摸显示屏、3″是电动机控制回路、4″是液压启闭机、5″是闸门开度传感器、6″是荷重传感器、7″是24VDC直流电源。
[0061] 液压启闭机的输出端接PLC控制电路的一个输入端。闸门开度传感器与闸门荷重传感器的输出端分别接PLC控制电路的一个输入端。电动机控制回路的输出端接液压启闭机的输入端。PLC控制电路的一个输出端接电动机控制回路的输入端。PLC另外两个输出/输入端分别接DP
通信接口与LCD触摸显示屏的输入输/出端。
[0062] 液压启闭机上安装的器具包括：油泵电动机，压
力继电器，油位信号计、油路电磁
阀，主令控制器等。闸门开度传感器及荷重传感器安装在闸门上，以测量闸门开度及荷重。PLC控制电路输出闸门开度与荷重信息，通过LCD触摸显示屏实现数字与图形显示。
[0063] (2)对照图10，PLC控制电路主要由电源模板PS307，
中央处理器单元模板CPU315，输入模板SM321/输出模板SM322(D1～D6)组成。通信处理器模板采用Profibus-DP，LCD触摸显示屏采用DM-121GS工业触摸显示屏。
[0064] (3)图8为闸门监控系统框图。
[0065] 对照图11，闸门开度传感器的输出数据信号经过变送器ML-150对应接入PLC控制电路的输入接口模板D1(型号为SM321)的2～19端。D1的第1端与电源24VDC正端连接，第20端与电源24VDC负端连接。
[0066] (4)对照图12，输入接口模板D3(型号为SM321)的第1端与电源24VDC正端连接，第20端与电源24VDC负端连接。输入接口模板D3的第2～7端经过操作方式切换开关KG1、油泵选择开关KG2、
蓄能器切换开关KG3与电源24DC正端连接。输入接口模板D3的第15～19端经升门按钮AN1、降门按钮AN2、停止按钮AN3、故障复位按钮AN4及故障消音按钮AN5与电源24VDC正端连接。输入接口模板D3的第8～9端分别经过接入控制电源接点J1及无负载电源接点J2与电源24VDC正端连接。输入接口模板D1的10～14备用端口。
[0067] 输出接口模板D4(型号为SM322)的第1端及第11端与电源24VDC正端连接，第10端及第20端与电源24VDC负端连接。输出接口模板D4的第2～9端分别通过继电器包DCF1～DCF8与电源24VDC负端对应连接。输出接口模板D4的第12～16端分别通过继电器包DCF9～DCF13与电源24VDC负端对应连接。
[0068] (5)对照图13，输入接口模板D5(型号为SM321)的第1端与电源24VDC正端连接，第20端与电源24VDC负端连接。输入接口模板D5的第2端和第3端分别经启闭机油路超压接点J3、J4与电源24VDC正端连接。输入接口模板D5的第4端和第5端分别经启闭机油压降低接点J5、启闭机油压恢复接点J6与电源24VDC正端连接。输入接口模板D5的第7～12端分别经过闸门全开接点J7、闸门全关接点J8、闸门下滑G1的接点J9、闸门下滑G2的接点J10、闸门全开
位置接点J11、闸门全关位置接点J12与电源24VDC正端连接。输入接口模板D5的第14～16端分别经过蓄能器电动机过载接点J13、闸门机油泵电动机过载接点J14、J15与电源24VDC正端连接。输入接口模板D5的第6端、第13端及第17～19端为备用端。
[0069] 输出接口模板D6(型号为SM322)的第1端及第11端与电源24VDC正端连接，第10端及第20端与电源24VDC负端连接。输出接口模板D6的第2～9端经指示灯ZS2～ZS8与电源24VDC正端连接。输出接口模板D6的第17、18端分别经过
电阻R1(400Ω)、R2(400Ω)通过继电器接点J16与电源24VDC正端对应连接。
[0070] (6)“远方自动”模式执行应急预案。
[0071] 闸门监控系统在日常运行中，操作权切换开关(KG1，在图12中表示)始终位于“远方自动”位置，油泵选择开关(KG2，在图12中表示)位于1#油泵位置。在遇到突发水灾害时，位于闸门集中监控中心内的上位机根据应急处置预案的具体内容向闸门现地控制单元(LCU)发出升门、降门、停机
控制信号。经PLC的CPU(CPU315，在图10中表示)的Profibus-DP串行通信接口端接收。由PLC执行控制流程，并通过PLC的串行通讯接口端上传运行状态、闸门开度信号等信息。
[0072] 闸门集中监控中心工作人员通过上位机显示设备实时查看预案执行情况，若预案未能得到有效执行，则立即电话通知现地工作人员手动执行应急预案。
[0073] (7)“现地手动”模式执行应急预案。
[0074] 现地工作人员将操作权切换开关(KG1，在图12中表示)置于“现地手动”位置，油泵选择开关(KG2，在图12中表示)置于2#油泵位置。
[0075] 闸门开度传感器的输出数据信号经适配器(型号为ML-150)接入PLC控制电路，闸门开度信息实时显示在现地测控单元的工业
触摸屏上。
[0076] 升门操作。闸门的开度显示和参数设置采用工业触摸屏，现地工作人员根据应急处置预案设定、
修改参数，通过触摸屏给出
指定位置，按下升门按钮(AN1，在图12中表示)，PLC按照程序工作，中间继电器(DCF4、DCF6，在图12中表示)得电，电动机控制回路中的油泵
电机投入，溢流阀通电，延时十秒后，继电器(DCF1，在图12中表示)得电，电动机回路升门
电磁阀得电，闸门提升，指示灯(ZS2，在图13中标表示)亮。闸门上升到指
定位置时，DCF1断电，闸门停止提升，指示灯ZS2灭，指示灯(ZS1，在图13中标表示)亮。
[0077] 降门操作。闸门的开度显示和参数设置采用工业触摸屏，现地工作人员根据应急处置预案设定、修改参数，通过触摸屏给出指定位置，按下降门按钮(AN2，在图12中表示)，PLC按照程序工作，中间继电器(DCF4、DCF6，在图12中表示)得电，电动机控制回路中的油泵电机投入，溢流阀通电，延时十秒后，继电器(DCF2，在图12中表示)得电，电动机回路升门电磁阀得电，闸门下降，指示灯(ZS2，在图13中标表示)亮。闸门下降到指定位置时，DCF1断电，闸门停止提升。
[0078] 停止操作。按下停止按钮(AN3，在图12中表示)，闸门无论出于何种状态，闸门停机。
[0079] 闸门集中监控中心工作人员通过上位机显示设备实时监督预案执行情况，确保应急处置预案最终得到即时、有效的执行。
[0080] 应急处置预案执行完成后，调度中心监控系统通知突发水灾害处置模块，连接用户数据模块，获取用户手机号码，通知短信收发模块将向决策者发送应急处置预案执行完成确认信息。
[0081] 应急处置预案执行全部完成。决策者可通过手机WAP网站实时查看预案执行情况及实施效果。
