自動化監(jiān)控系統(tǒng)在薔薇河地涵的應(yīng)用

羅 震

（江蘇省淮沭新河管理處，江蘇 淮安 223001）

1 工程概況

薔薇河地涵工程位于宿遷市沭陽縣桑墟鎮(zhèn)與連云港市東海縣房山鎮(zhèn)接壤處，是沭新河穿越薔薇河向東海縣送水的關(guān)鍵工程，擔負著向東?？h輸水灌溉的任務(wù)，灌溉面積3.19 萬hm2，每年向東?？h輸水約1.5 億m3。地涵整體為倒虹吸鋼筋混凝土箱式結(jié)構(gòu)，共3 孔，孔徑尺寸為3.50 m（高）×3.35 m（寬）。薔薇河地涵自動化監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)控對象為上游3 扇閘門，整個監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，由上位機監(jiān)控，上位機和現(xiàn)地控制單元通過以太網(wǎng)通訊。

2 系統(tǒng)總體構(gòu)架

監(jiān)控系統(tǒng)按“無人值班、少人值守”進行總體設(shè)計，本著安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟、實用的原則進行配置。自動化監(jiān)控系統(tǒng)運行控制方式分為三級：

2.1 第一級：調(diào)度級操作

上級控制中心調(diào)度控制人員遠程通過網(wǎng)絡(luò)利用IE 瀏覽器查看全部報表數(shù)據(jù)，經(jīng)IE 瀏覽器與薔薇河地涵工程自動化監(jiān)控系統(tǒng)通訊，實現(xiàn)遙測、遙信、遙控。

2.2 第二級：監(jiān)控系統(tǒng)集中操作

在中控室內(nèi)通過主控級計算機實現(xiàn)對本工程設(shè)備的監(jiān)視控制，有以下兩種方式：

（1）本工程主控級計算機按預(yù)先給定的水位或流量要求，完成對涵洞閘門的開關(guān)停控制。

（2）根據(jù)流量、水位參數(shù)關(guān)系圖表，通過測量上下游水位、閘門開度等參數(shù)，計算流量。

2.3 第三級：現(xiàn)地控制

操作人員可通過現(xiàn)地控制柜實現(xiàn)對工程設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)。在現(xiàn)地控制柜上進行現(xiàn)地操作時，中控室主控級計算機命令被閉鎖，但不影響PLC 上傳信息。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)功能

薔薇河地涵自動化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)1臺監(jiān)控主計算機，安裝研華Webaccess組態(tài)軟件，功能包括對整個工程自動化監(jiān)控系統(tǒng)的管理、數(shù)據(jù)計算和處理；設(shè)1 臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，安裝微軟Sql server 2003 軟件及其開發(fā)的報表應(yīng)用軟件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理、報表查詢，各種圖表、曲線的生成，事故、故障信號、運行參數(shù)的存儲等；設(shè)1 臺Web 主機實現(xiàn)遠程監(jiān)控的發(fā)布等。

監(jiān)控主計算機具有圖形顯示、數(shù)據(jù)打印、工程運行監(jiān)視和控制、發(fā)布操作控制命令、設(shè)定與變更工作方式以及語音報警等功能。系統(tǒng)具有豐富的人機界面，操作既方便又安全。

3.1 數(shù)據(jù)采集與處理存儲功能

PLC 的全部現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳送到上位機，如：上下游水位、閘門開度、開關(guān)分合位置、閘門上升下降狀態(tài)等實時數(shù)據(jù)；處理功能包括可以將各基本點進行組合、運算，格式化后存儲到數(shù)據(jù)庫中。

3.2 實時監(jiān)控和視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成功能

監(jiān)控系統(tǒng)人機界面豐富，操作界面友善，操作既方便又安全，能夠全面反映工程的實時狀況，顯示閘門運行的模擬動畫。系統(tǒng)支持視頻畫面集成到監(jiān)控系統(tǒng)頁面，將現(xiàn)場圖像實時顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面中，方便運行人員在自動化系統(tǒng)控制閘門運行時實時看到現(xiàn)場的畫面反映。

3.3 數(shù)據(jù)庫管理功能

薔薇河地涵自動化監(jiān)控系統(tǒng)選用微軟Sql server 2003 數(shù)據(jù)庫，監(jiān)控軟件自動將采集的實時數(shù)據(jù)格式化后存入數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫具備定期備份數(shù)據(jù)記錄和自動刪除過期記錄的功能。

3.4 實時警報功能

監(jiān)控系統(tǒng)實時警報功能設(shè)有多重報警機制，對采集的現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)可以設(shè)置多條報警界限，并且具有優(yōu)先等級劃分功能。監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)先處理優(yōu)先等級較高的警報，并提供語音報警，到報警狀態(tài)需要處理時，監(jiān)控系統(tǒng)主機和遠程訪問主機能自動播放語音多媒體文件，提示運行人員及時處理警報，并將報警狀態(tài)和處理記錄實時存入數(shù)據(jù)庫，以IE 瀏覽器方式實現(xiàn)查詢。

3.5 制表打印功能

監(jiān)控系統(tǒng)具備自動生成水情及工情的日、月、年報表功能，報表可以通過IE 瀏覽器查詢顯示，操作人員可遠程通過網(wǎng)絡(luò)利用IE 瀏覽器查看全部報表數(shù)據(jù)，并支持遠程打印及本地打印。同時，系統(tǒng)提供值班報表功能，可以按照設(shè)定在指定時間將當天的報表以電子郵件方式自動發(fā)送至指定管理人員的電子信箱中。

3.6 趨勢曲線功能

趨勢曲線功能是系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)以曲線的形式繪制出來，供運行人員分析數(shù)據(jù)的變化，了解工程運行狀態(tài)。趨勢曲線根據(jù)數(shù)據(jù)的顯示內(nèi)容分為實時趨勢和歷史趨勢兩種。實時趨勢主要以查看當前數(shù)據(jù)變化為主，系統(tǒng)可隨時間變化實時繪制采集數(shù)據(jù)的趨勢曲線；歷史趨勢除具有顯示實時趨勢功能外，還具備翻看數(shù)據(jù)歷史值的功能。

3.7 系統(tǒng)自診斷功能

自診斷功能包括監(jiān)控系統(tǒng)的完整性自診斷、對監(jiān)控系統(tǒng)軟件及數(shù)據(jù)庫的備份和恢復(fù)、遠程協(xié)助等功能。監(jiān)控系統(tǒng)的完整性自診斷功能是指監(jiān)控系統(tǒng)運行時對自身進行完整性檢查，發(fā)現(xiàn)問題彈出警告對話框提醒運行人員處理；監(jiān)控系統(tǒng)軟件及數(shù)據(jù)庫的備份和恢復(fù)功能是指對監(jiān)控軟件、數(shù)據(jù)庫按時間定時備份，出現(xiàn)問題能夠自動恢復(fù)到故障前狀態(tài)；遠程協(xié)助是指當工程參數(shù)、監(jiān)控畫面、報警機制等工程信息需要修改時，維護工程師可不在現(xiàn)場通過因特網(wǎng)經(jīng)過嚴格的身份驗證后，登錄監(jiān)控系統(tǒng)，對全部系統(tǒng)參數(shù)做相應(yīng)修改和調(diào)整，方便管理單位的管理。

3.8 安全管理功能

監(jiān)控系統(tǒng)用戶按照權(quán)限分為系統(tǒng)管理員、操作員及瀏覽人員，系統(tǒng)管理員可以對系統(tǒng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行修改，對人員進行添加、刪除及權(quán)限調(diào)整；操作員可以對閘門實施自動化控制；瀏覽人員只能瀏覽監(jiān)控系統(tǒng)畫面，了解工程運行狀態(tài)。

3.9 遠程訪問和網(wǎng)絡(luò)接口

薔薇河監(jiān)控系統(tǒng)與水利專網(wǎng)連接，為上級機關(guān)提供遠程訪問網(wǎng)絡(luò)接口，遠程訪問功能可以支持IE 方式。在通過嚴格的身份驗證后，上級機關(guān)可以通過IE 方式訪問現(xiàn)場監(jiān)控主機的頁面接口，查看現(xiàn)場監(jiān)控主機上所有監(jiān)控、遠程控制、趨勢曲線、警報列表、確認警報等畫面。

監(jiān)控軟件能分別提供實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)兩種接口方式，為管理系統(tǒng)軟件提供現(xiàn)場數(shù)據(jù)接口。監(jiān)控軟件具備提供基于IE 頁面的接口方式，能夠?qū)⒈O(jiān)控畫面集成于第三方系統(tǒng)中。

4 系統(tǒng)應(yīng)用情況

薔薇河地涵自動化監(jiān)控系統(tǒng)自2010年建成應(yīng)用至今，運行可靠，滿足工程運行管理需要，極大地提高了工程管理現(xiàn)代化水平，在工程防洪、灌溉方面起著越來越重要的作用。通過近幾年的應(yīng)用，筆者認為系統(tǒng)需要在網(wǎng)絡(luò)安全方面進行完善，隨著網(wǎng)絡(luò)安全面臨的威脅越來越重，薔薇河地涵工程是東?？h供水的重要工程，工程自動化控制系統(tǒng)的安全運行至關(guān)重要，系統(tǒng)現(xiàn)在只配備了單機防病毒軟件，亟需配置網(wǎng)絡(luò)防火墻應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)威脅，保證自動化系統(tǒng)安全可靠運行，充分發(fā)揮薔薇河地涵工程的綜合效益。