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一、概述

　　泵站是水利樞紐工程的主要設(shè)施，泵站設(shè)施為城市防洪排澇和農(nóng)村引水排灌起到關(guān)鍵作用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，對(duì)水利設(shè)施和水環(huán)境提出了更高的要求。城市防汛排澇、城鎮(zhèn)水環(huán)境、深水井群和排水設(shè)施均面臨著采用現(xiàn)代信息化技術(shù)來(lái)進(jìn)一步提升設(shè)施的要求。實(shí)現(xiàn)排水、井群、擋潮、排澇、引水等泵站自動(dòng)化監(jiān)控和集中調(diào)度管理，實(shí)時(shí)采集各種水情、工情數(shù)據(jù)是信息化建設(shè)的基礎(chǔ)。目前，大部分泵站還是采用傳統(tǒng)的管理和操作方式，主要由人工完成，而城市排水泵站也需要進(jìn)一步提升自動(dòng)化設(shè)施水平。

　　泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)主要應(yīng)用于各種水利設(shè)施的泵站自動(dòng)化監(jiān)控。包括供水泵站、排水泵站、河道防汛排澇泵站、深水井群取水泵站等等。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　泵站自動(dòng)化系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、大屏幕電視系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)組成，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵機(jī)組、水閘、配電系統(tǒng)、進(jìn)出水池、直流系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、技術(shù)供水系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及其它泵站運(yùn)行重要部位與關(guān)鍵對(duì)象、參數(shù)進(jìn)行有效監(jiān)視、監(jiān)測(cè)，并做到必要數(shù)據(jù)、圖像、指令的上傳和接收。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

　　系統(tǒng)采用Client/Browser/Server/體系結(jié)構(gòu)的分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)環(huán)境，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中將采用先進(jìn)的GIS、數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、軟件工程、信息工程、多媒體、Web技術(shù)，使系統(tǒng)平臺(tái)具有“實(shí)用、先進(jìn)、實(shí)時(shí)、可靠、開(kāi)放、規(guī)范、界面友好和便于擴(kuò)展”等突出特點(diǎn)。

　　系統(tǒng)可分為四個(gè)層次，第一層為現(xiàn)場(chǎng)控制層，主要包括現(xiàn)場(chǎng)硬件PLC、儀表等設(shè)備；第二層為SCADA監(jiān)控層，包括中控室SCADA工程師站和操作員站；第三層為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層，主要包括工業(yè)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器；第四層是數(shù)據(jù)應(yīng)用層，主要包括調(diào)度分析平臺(tái)、web發(fā)布服務(wù)器、大屏幕展示系統(tǒng)等。

三、系統(tǒng)功能

功能概述

　　通過(guò)SCADA軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站龐大的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)高性能的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視，以實(shí)時(shí)的水情（以水文總站的水文水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)為主要依據(jù)）、雨情（就近的雨量觀測(cè)站，加載降雨產(chǎn)流模型進(jìn)行計(jì)算）、工情（水閘泵站自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供的閘門、水泵、電機(jī)、電源信息）為決策的主要依據(jù)，同時(shí)綜合其他系統(tǒng)信息（如排水的信息系統(tǒng)、水資源普查的地理信息系統(tǒng)、內(nèi)河防汛墻的地理信息系統(tǒng)以及河道縱橫斷面情況等）并結(jié)合最新或預(yù)報(bào)的氣象信息，在專家系統(tǒng)的作用下生成不同操作控制下的模擬運(yùn)行結(jié)果，以確定最佳的防汛和引清調(diào)水方案，并以形象直觀的WEB方式顯示出來(lái)；結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)并輔以水位、水質(zhì)、閘位、河道槽蓄容量、流量、引排水量、防汛墻高度、區(qū)域積水深度等三維空間參數(shù)，充分利用完整的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和報(bào)警事件數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，基于所存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)方便的進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)、事故分析和追憶，實(shí)現(xiàn)大型泵站設(shè)施的智能化運(yùn)行。

圖2系統(tǒng)功能架構(gòu)圖

四、系統(tǒng)特點(diǎn)

?　先進(jìn)性

　　系統(tǒng)的高度集成：借助力控SCADA軟件強(qiáng)大的圖形組態(tài)功能、系統(tǒng)集成功能，可以將絢爛、逼真的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)畫面、視頻影像、GIS信息高度集成在SCADA系統(tǒng)上顯示，形成數(shù)據(jù)模擬與視頻影像、GIS系統(tǒng)無(wú)縫集成的監(jiān)控方式。

　　強(qiáng)大的報(bào)表功能：通過(guò)所存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)可以方便生成各種值班報(bào)表、操作報(bào)表、報(bào)警報(bào)表以及日月年報(bào)表。

　　方便的報(bào)警輸出：支持多媒體語(yǔ)音、視頻、文本語(yǔ)音轉(zhuǎn)換、郵件和短信等實(shí)時(shí)方式的報(bào)警通知與輸出。

　　歷史追憶（事故追憶）：通過(guò)定義事故追憶條件和追憶變量，以及追憶時(shí)間的設(shè)置，當(dāng)追憶條件滿足的時(shí)候產(chǎn)生追憶指示，用戶可以通過(guò)追憶組件查看事故回放。回放的過(guò)程支持曲線和表格，并支持打印和存盤等。

?　安全性

　　在操作上嚴(yán)格權(quán)限管理。系統(tǒng)應(yīng)提供審計(jì)跟蹤功能，記錄所有用戶操作過(guò)程，對(duì)出現(xiàn)的系統(tǒng)安全問(wèn)題提供調(diào)查的依據(jù)和手段；系統(tǒng)應(yīng)具備事務(wù)日志功能。為了保證系統(tǒng)采集、控制的安全可靠性，該方案采用SCADA操作員站雙機(jī)熱備、雙網(wǎng)冗余配置。

?　實(shí)時(shí)性

　　實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)中的水情、工情、雨情等信息，并將其存在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)中。具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性和較高的處理效率，對(duì)訪問(wèn)的響應(yīng)時(shí)間要短；采集接口的實(shí)時(shí)性好，能滿足其應(yīng)用的需要；采集接口的采集周期在5秒到5分鐘之間（可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定）；采集接口的實(shí)時(shí)性不能影響生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)的性能。

圖3 力控?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)

圖4 力控實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面

?　實(shí)用性

　　操作界面簡(jiǎn)單，易于理解；系統(tǒng)維護(hù)方便快捷；二次開(kāi)發(fā)接口必須標(biāo)準(zhǔn)化；災(zāi)難性故障的恢復(fù)要簡(jiǎn)單、可靠。

?　容錯(cuò)、冗余

　　采集接口在具備條件的場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)冗余；采集軟件要有容錯(cuò)處理機(jī)制；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具有容錯(cuò)能力，根據(jù)具體的硬件條件實(shí)現(xiàn)冗余。

?　擴(kuò)展性

　　建立一個(gè)開(kāi)放的、標(biāo)準(zhǔn)的、可擴(kuò)充、易管理的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，把各子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，充分考慮將來(lái)需求的成長(zhǎng)空間。

五、總結(jié)

　　泵閘自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)水利信息化的重要環(huán)節(jié)之一，采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)監(jiān)控組態(tài)軟件力控ForceControl軟件數(shù)據(jù)平臺(tái)，利用自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算機(jī)以及GIS等信息技術(shù)構(gòu)建大型泵站信息化系統(tǒng)，建設(shè)能夠掌握雨情、工情、水情、墑情、災(zāi)情的信息基礎(chǔ)平臺(tái)和重點(diǎn)信息化應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了防洪、抗旱、排澇和市區(qū)內(nèi)溝河系納潮沖污的自動(dòng)化集中監(jiān)控運(yùn)行管理，完成所管轄區(qū)域內(nèi)所有泵站設(shè)備的現(xiàn)地和遠(yuǎn)方控制操作、主要設(shè)備參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警、運(yùn)行過(guò)程模擬顯示以及當(dāng)?shù)貓D像監(jiān)視等功能；能有效地提高泵站設(shè)備的可靠性、安全性、可維護(hù)性以及控制操作的自動(dòng)化水平；能夠?qū)崟r(shí)對(duì)設(shè)備參數(shù)和運(yùn)行工況進(jìn)行監(jiān)視，消除設(shè)備運(yùn)行隱患，確保主設(shè)備的完好率和可調(diào)率，減輕運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到“無(wú)人值班、少人值守”的運(yùn)行管理要求，進(jìn)一步提高泵閘調(diào)度的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。順應(yīng)我國(guó)水利行業(yè)運(yùn)行管理現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢(shì)。