簡(jiǎn)析泵站水閘自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

乳源瑤族自治縣合江口電力有限責(zé)任公司 512725

摘要：泵站水閘監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化配置是實(shí)現(xiàn)水利安全可靠運(yùn)行的前提，有利于提高水利工程整體的管理水平。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，泵站水閘也逐漸的實(shí)現(xiàn)了信息化和自動(dòng)化管理，泵站水閘自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用意義重大，尤其是處于偏遠(yuǎn)地區(qū)且交通和通信條件的區(qū)域內(nèi)，其建設(shè)和應(yīng)用能極大的提升水閘泵站的管理效率，保障水利工程的對(duì)水資源的現(xiàn)代化配置、調(diào)動(dòng)和管理。

關(guān)鍵詞：泵站水閘；自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)；應(yīng)用

泵站水閘是水利工程中必不可少的主體建筑物之一，擔(dān)負(fù)著流域的防洪、灌溉等重要任務(wù)。隨著我國(guó)水利行業(yè)的迅猛發(fā)展，越來(lái)越多的工程項(xiàng)目采用了自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。視頻監(jiān)視系統(tǒng)作為現(xiàn)代化的管理手段，已經(jīng)在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并產(chǎn)生了廣泛的社會(huì)效益和間接的經(jīng)濟(jì)效益。為了在城市防汛管理工作中能夠科學(xué)、及時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)控泵站水閘等防洪設(shè)施，高效快速應(yīng)對(duì)水澇災(zāi)害，確保城市安全度汛，韶關(guān)市防洪設(shè)施管理處對(duì)管轄的10座排澇泵站和4座水閘進(jìn)行綜合自動(dòng)化改造，實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的泵站水閘遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

1、泵站水閘自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

泵站水閘自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可分為五個(gè)子系統(tǒng)，即網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)、調(diào)度中心硬件平臺(tái)系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控以及調(diào)水監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)。

1.1網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制的重要連接紐帶，一般采用的是 CDM A 或者 GPRS 的無(wú)限數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通信制式，并通過(guò)RS-485 總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)傳感器與檢測(cè)終端之間的連接，從而組成了下場(chǎng)檢測(cè)系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)采集到的模擬量、開(kāi)關(guān)量、繼電保護(hù)和報(bào)警信號(hào)等通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊傳輸?shù)綑z測(cè)和控制中心中，有的水閘泵站自

動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中設(shè)置了多層級(jí)的檢測(cè)中心點(diǎn)，主要原因?yàn)閰^(qū)域覆蓋面積更廣，控制和調(diào)度動(dòng)作更加復(fù)雜。

1.2調(diào)度中心硬件平臺(tái)系統(tǒng)

調(diào)度中心硬件平臺(tái)系統(tǒng)則為整個(gè)調(diào)度系統(tǒng)提供硬件平臺(tái)的支持。本方案采用兩臺(tái)SUN公司的SUNV880服務(wù)器，共享SUNStorEdgeAI000光纖磁盤(pán)陣列，構(gòu)成一套高性能、高可用、高可靠性、高擴(kuò)展能力的雙機(jī)熱備份系統(tǒng)，另配備一臺(tái)SUNv880服務(wù)器和SUNStorEdgeAz000光纖磁盤(pán)陣列，組成異地備份系統(tǒng)。同時(shí)，將提供沙盤(pán)模型系統(tǒng)，可真實(shí)反映河道水系主要河流、水系、水閘工程、主要交通干道和標(biāo)志性建筑等；并用聲、光、電來(lái)模擬河道水系調(diào)水原理和過(guò)程，演示整體水系的實(shí)際運(yùn)行狀況。

1.3監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)全市主要的93座水閘泵站工程內(nèi)外水位、閘門(mén)運(yùn)行高度、水泵開(kāi)關(guān)和重要圖像運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)與外部系統(tǒng)的信息共享。整個(gè)系統(tǒng)可分為數(shù)據(jù)采集和視頻監(jiān)視兩部分，根據(jù)各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的實(shí)際情況配備高性能的室外攝像機(jī)和水務(wù)專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集設(shè)備（如水位計(jì)，開(kāi)度儀，雨量計(jì)，水泵啟停信號(hào)采集等）；同時(shí)提供實(shí)時(shí)圖像監(jiān)視、報(bào)警等各項(xiàng)功能。

1.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端由安裝在現(xiàn)地的攝像頭、視頻分配器、視頻編碼器、硬盤(pán)錄像機(jī)組成。監(jiān)控中心端由視頻解碼器、視頻服務(wù)器、大屏矩陣組成。視頻信號(hào)由視頻分配器分兩路，一路模擬信號(hào)直接輸出到現(xiàn)地用戶(hù)，由硬盤(pán)錄像機(jī)存儲(chǔ)；一路通過(guò)視頻編碼器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端管理處中控室。此數(shù)字視頻信號(hào)再分兩路，一路通過(guò)硬解碼輸出到會(huì)議室視頻矩陣，再到大屏；另一路由視頻服務(wù)器軟解碼后網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，用戶(hù)能通過(guò)IE監(jiān)控視頻信號(hào)。

1.5調(diào)水監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)

圖1泵站水閘自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體框架

根據(jù)泵站水閘自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)關(guān)于兼容性、可擴(kuò)展性和跨平臺(tái)性的要求，系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)框圖如圖1。

如上圖所示，泵站水閘自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由泵站水閘自動(dòng)監(jiān)測(cè)中心系統(tǒng)、重要監(jiān)測(cè)站點(diǎn)調(diào)水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和一般監(jiān)測(cè)站點(diǎn)調(diào)水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所構(gòu)成。泵站水閘自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體以Intranet的體系進(jìn)行構(gòu)架?？紤]到現(xiàn)有系統(tǒng)、調(diào)度中心系統(tǒng)和閘站系統(tǒng)存在的平臺(tái)異構(gòu)情況，以及對(duì)現(xiàn)有資源的充分利用，調(diào)度中心系統(tǒng)將完全基于跨平臺(tái)的功能組件實(shí)現(xiàn)。通過(guò)WEB發(fā)布系統(tǒng)，調(diào)度中心系統(tǒng)的業(yè)務(wù)操作完全基于瀏覽器方式。

2、泵站水閘控制系統(tǒng)

控制功能的實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和控制調(diào)節(jié)三部分。

2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集

對(duì)所有的模擬量、開(kāi)關(guān)量、脈沖量進(jìn)行實(shí)時(shí)和定時(shí)數(shù)據(jù)采集。開(kāi)關(guān)量和數(shù)字量可直接使用，模擬量則經(jīng)過(guò)變送器處理變換成標(biāo)準(zhǔn)4-20mA的電信號(hào)，并經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換、標(biāo)度變換提供給控制系統(tǒng)。

2.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理包括對(duì)模擬量進(jìn)行合理性校驗(yàn)、上下限比較；對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描；對(duì)模擬量超限或開(kāi)關(guān)變位作事件記錄輸出并告警；對(duì)重要?dú)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行累計(jì)或統(tǒng)計(jì)處理，為生產(chǎn)運(yùn)行和系統(tǒng)維護(hù)提供指導(dǎo)意見(jiàn)。

2.3 控制與調(diào)節(jié)

泵站水閘控制一般采用主站控制（中央控制室）和現(xiàn)地控制（現(xiàn)場(chǎng)），正常運(yùn)行時(shí)采用主站控制方式，控制方式切換只能在具有控制權(quán)限的地方進(jìn)行。主站控制方式下，主控制可對(duì)現(xiàn)地控制單元發(fā)布控制命令，通過(guò)現(xiàn)地控制單元去控制泵站主輔設(shè)備。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)運(yùn)行設(shè)備的控制方式進(jìn)行以下設(shè)置：LCU遠(yuǎn)方/現(xiàn)地控制方式設(shè)置；自動(dòng)/手動(dòng)控制方式設(shè)置。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以保證機(jī)組現(xiàn)地控制單元在主站控制或現(xiàn)場(chǎng)控制方式下均具有以下控制調(diào)節(jié)功能：機(jī)組開(kāi)停機(jī)順序控制；對(duì)于所有與LCU接口的過(guò)程設(shè)備能在控制臺(tái)進(jìn)行控制，且具有設(shè)備的防誤閉鎖能力。

3、泵站水閘自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1引清調(diào)水農(nóng)業(yè)灌溉

通過(guò)泵站水閘自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)河水位、泵站水閘等的控制和檢測(cè)，并能夠在緊急情況下實(shí)現(xiàn)抗災(zāi)減災(zāi)的指揮和調(diào)度。通過(guò)檢測(cè)點(diǎn)反饋的數(shù)據(jù)，能夠準(zhǔn)確的分析區(qū)域內(nèi)各個(gè)地點(diǎn)的旱情和水情，從而檢測(cè)各個(gè)閘站的搶險(xiǎn)情況給予及時(shí)的處理指揮。另外泵站水閘自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)置不僅僅能實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)水情實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，還能夠通過(guò)遠(yuǎn)程的自動(dòng)檢測(cè)完成綜合調(diào)水通過(guò)實(shí)時(shí)控制閘門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉實(shí)現(xiàn)水流的控制和調(diào)節(jié)，達(dá)到改善水環(huán)境、引流灌溉等抗旱救災(zāi)的目的。同時(shí)通過(guò)縱向分析多年的河流數(shù)據(jù)，結(jié)合水利數(shù)學(xué)模型制定合理的引水灌溉方案。

3.2 提升行業(yè)管理水平

泵站水閘自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建成后極大的改善了區(qū)域內(nèi)水環(huán)境的調(diào)節(jié)和控制，極大的提升了水閘本站管理的現(xiàn)代化水平。另外通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使得原始數(shù)據(jù)的記錄更加的高效和準(zhǔn)確，各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)獲取的數(shù)據(jù)記性歸納和分析，能夠進(jìn)一步的了解區(qū)域內(nèi)旱情情況，并為水閘泵站管理和考核的依據(jù)。泵站水閘自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)完成后，也從根本上改變了原有的調(diào)水以及各種的水閘管理方式，減少了人力資源的投入，使得泵站水閘管理更加的高效，提升了行業(yè)管理的現(xiàn)代化水平。自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)也加快了現(xiàn)代化調(diào)水指令的相應(yīng)速度，提升了河道泵站水閘管理部門(mén)的社會(huì)影響力。

3.3 水資源調(diào)度

泵站水閘自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)幾乎覆蓋了整個(gè)區(qū)域內(nèi)的水資源量，通過(guò)多個(gè)實(shí)地檢測(cè)點(diǎn)的布設(shè)以及 GIS 地理信息系統(tǒng)等的假設(shè)，實(shí)現(xiàn)了水體流向的監(jiān)控。通過(guò)每一個(gè)實(shí)地檢測(cè)點(diǎn)反饋的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)泵站水閘運(yùn)行狀況、河水位檢測(cè)等，極大的提升了水資源的現(xiàn)代化調(diào)度，提高了水資源的利用效率。

3.4 水務(wù)規(guī)劃和信息化

通過(guò)水閘泵站自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)，能夠在水閘泵站監(jiān)控中心中了解河道主干道以及支流的詳細(xì)狀況，通過(guò)計(jì)算技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了水情信息、河流信息等多個(gè)信息的處理，全面的提升了水務(wù)管理的信息化。

4、結(jié)語(yǔ)

泵站水閘自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)為防汛抗早、水資源管理、水工程應(yīng)用等提供各類(lèi)信息規(guī)范險(xiǎn)情、災(zāi)情信息的上報(bào)流程和制度實(shí)現(xiàn)及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的信息采集、管理和傳輸。通過(guò)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，減少了人力資源的投入，提高了泵站水閘的現(xiàn)代化管理，總之泵站水閘自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用是水利系統(tǒng)建設(shè)的重要基礎(chǔ)，在抗旱救災(zāi)中體現(xiàn)著極其重要的角色。