許媛 陳丹 唐亮

揚(yáng)州市烏塔溝分洪道工程自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

許媛 陳丹 唐亮

一、系統(tǒng)概述

揚(yáng)州市烏塔溝分洪道工程位于揚(yáng)州市開(kāi)發(fā)區(qū)和邗江區(qū)交界處，是揚(yáng)州市城市防洪重點(diǎn)工程之一，由分洪道（含河道、沿線8座泵站等）、分洪道閘、東閘三部分組成。本項(xiàng)目將在烏塔溝沿線建立一套自動(dòng)控制、視頻監(jiān)視與局域網(wǎng)系統(tǒng)，適用于工程的運(yùn)行，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)分洪道閘、東閘和8座泵站的自動(dòng)控制及視頻監(jiān)視，滿足“無(wú)人值班、少人值守”的要求，達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享、圖像遠(yuǎn)傳瀏覽的水平。

二、自動(dòng)控制系統(tǒng)

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

烏塔溝分洪道工程自動(dòng)控制系統(tǒng)采用分層分布開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，分為“遠(yuǎn)控、現(xiàn)控”二級(jí)。

第一級(jí)為現(xiàn)控級(jí)，現(xiàn)地控制級(jí)由10

套現(xiàn)地控制單元LCU（PLC控制柜）組成。分洪道閘、東閘和8座泵站各安裝一臺(tái)施耐德Premium系列PLC，負(fù)責(zé)對(duì)節(jié)制閘閘門、泵站機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)及上下游水位、閘門開(kāi)高、電氣量等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)控級(jí)，同時(shí)可接收遠(yuǎn)控級(jí)的自動(dòng)命令，執(zhí)行相應(yīng)的控制操作。

第二級(jí)為遠(yuǎn)控級(jí)，遠(yuǎn)程控制級(jí)設(shè)在分洪道閘控制中心內(nèi)，由兩臺(tái)監(jiān)控主機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、打印機(jī)等組成。監(jiān)控主機(jī)是整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的上位機(jī)，上位機(jī)按雙機(jī)冗余設(shè)計(jì)，運(yùn)行值班主機(jī)可預(yù)先任意選定，雙機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)通訊。系統(tǒng)軟件根據(jù)值班主機(jī)的通訊、硬件、軟件等狀態(tài)，進(jìn)行跟蹤判別。一旦值班主機(jī)出現(xiàn)異常，系統(tǒng)可給出切換信號(hào)，由備用機(jī)代替值班主機(jī)，同時(shí)給出主機(jī)故障提示。監(jiān)控主機(jī)與PLC之間通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，負(fù)責(zé)對(duì)PLC提供的信息進(jìn)行綜合處理、顯示、存儲(chǔ)、打印、設(shè)備保護(hù)報(bào)警等；同時(shí)根據(jù)水情、工情直接對(duì)分洪道閘、東閘、8座泵站PLC下達(dá)有關(guān)控制命令。

2.系統(tǒng)功能

自動(dòng)控制系統(tǒng)具有以下主要功能：

（1）數(shù)據(jù)采集與處理

系統(tǒng)巡測(cè)節(jié)制閘、泵站的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與狀態(tài)信號(hào)，進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)預(yù)處理并建立當(dāng)?shù)貙?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2）參數(shù)在線修改

系統(tǒng)可在線對(duì)運(yùn)行狀態(tài)判別條件、預(yù)置參數(shù)進(jìn)行在線修改。

（3）控制與調(diào)節(jié)

系統(tǒng)可對(duì)節(jié)制閘閘門進(jìn)行升、降、?？刂疲瑢?duì)泵站機(jī)組進(jìn)行啟、停控制。

（4）報(bào)警與保護(hù)

系統(tǒng)對(duì)各設(shè)備的狀態(tài)及參數(shù)進(jìn)行不正常報(bào)警，如閘位計(jì)故障、限位失常等。系統(tǒng)跟蹤測(cè)試運(yùn)行過(guò)程中的情況，發(fā)現(xiàn)異常分別作出處理，保證設(shè)備安全，防止事故擴(kuò)大，并及時(shí)推出報(bào)警窗口畫面和報(bào)警聲音，提示報(bào)警原因。

（5）設(shè)備運(yùn)行統(tǒng)計(jì)記錄

系統(tǒng)對(duì)各設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)記錄，某些信息自動(dòng)提示給值班人員。系統(tǒng)還將對(duì)參數(shù)越復(fù)限及定值變更等情況作出統(tǒng)計(jì)記錄，并自動(dòng)生成各類報(bào)表。

（6）打印

系統(tǒng)配置一臺(tái)打印機(jī)，可打印各類報(bào)表、圖形、記錄等。

三、視頻監(jiān)視系統(tǒng)

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

烏塔溝分洪道工程視頻監(jiān)視系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)對(duì)分洪道閘、東閘、8座泵站的視頻監(jiān)視。該系統(tǒng)按照四部分設(shè)計(jì)，即前端設(shè)備、傳輸設(shè)備、控制設(shè)備、客戶端設(shè)備。

前端設(shè)備由安裝于各監(jiān)控點(diǎn)的全方位攝像機(jī)和定點(diǎn)攝像機(jī)組成，負(fù)責(zé)圖像和數(shù)據(jù)的采集與處理。分洪道閘、東閘監(jiān)控點(diǎn)分布于上游、下游、控制室等部位，8座泵站監(jiān)控點(diǎn)分布于泵房、出水口。

傳輸設(shè)備由網(wǎng)線和接口設(shè)備組成，負(fù)責(zé)將攝像機(jī)的信號(hào)傳輸?shù)揭曨l服務(wù)器上。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)傳輸?shù)揭曨l服務(wù)器，方便、快捷、穩(wěn)定。

控制設(shè)備由安裝于分洪道閘控制中心的視頻服務(wù)器組成，負(fù)責(zé)接收局域網(wǎng)上各監(jiān)控點(diǎn)的信號(hào)，存儲(chǔ)視頻錄像，并負(fù)責(zé)完成云臺(tái)和鏡頭的控制、系統(tǒng)分區(qū)控制和分組同步控制以及圖像檢索與處理。

客戶端設(shè)備由客戶端計(jì)算機(jī)組成，值班人員通過(guò)客戶端計(jì)算機(jī)訪問(wèn)視頻服務(wù)器，能夠查看來(lái)自各監(jiān)控點(diǎn)的任意圖像，并可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)畫面分割顯示功能。

2.系統(tǒng)功能

視頻監(jiān)視系統(tǒng)具有以下主要功能：

（1）圖像控制

系統(tǒng)可對(duì)攝像機(jī)的焦距、光圈，云臺(tái)的上、下、左、右進(jìn)行控制和操作，使用戶能夠得到自己滿意的圖像效果。

（2）多畫面分割

系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的圖像同時(shí)進(jìn)行觀察，并以任意組合多畫面方式顯示。

（3）圖像存儲(chǔ)和回放

系統(tǒng)自動(dòng)將圖像存儲(chǔ)到硬盤上，并可通過(guò)系統(tǒng)播放軟件播放圖像。

（4）多級(jí)口令設(shè)置及操作設(shè)置

系統(tǒng)中提供三級(jí)安全和保密控制：一是一般查詢功能；二是操作功能，既可以進(jìn)行查詢，也可以進(jìn)行控制；三是系統(tǒng)管理員，除了具有操作員的一切功能外，還能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修改和擴(kuò)充。為了保證系統(tǒng)安全性，各種登錄都需要口令。

（5）設(shè)備自身維護(hù)和檢測(cè)

系統(tǒng)軟硬件具備自動(dòng)通訊監(jiān)測(cè)和自我維護(hù)功能，對(duì)系統(tǒng)自身故障能及時(shí)告警和記錄，同時(shí)誤操作部分故障不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。

（6）系統(tǒng)可分區(qū)控制

系統(tǒng)可通過(guò)系統(tǒng)應(yīng)用軟件對(duì)用戶的要求按權(quán)限進(jìn)行分區(qū)控制及分組同步切換。

四、局域網(wǎng)系統(tǒng)

烏塔溝分洪道工程局域網(wǎng)系統(tǒng)將分洪道閘、東閘、8座泵站連接起來(lái)，為自動(dòng)控制及視頻監(jiān)視系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)通訊通道。烏塔溝分洪道為南北走向，全長(zhǎng)8.24km，東閘建于分洪道最北端河道上，分洪道閘建于分洪道最南端河道上；由北向南在分洪道沿線建有勝利、徐莊、王莊、焦莊、軍橋西、石街河、大灣東、灘田河8座泵站，其中徐莊、王莊、軍橋西、大灣東、灘田河泵站位于分洪道東側(cè)，勝利、焦莊、石街河泵站位于分洪道西側(cè)。分洪道閘、東閘、8座泵站各安裝一臺(tái)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，并在分洪道東、西大堤上各敷設(shè)一根光纖，構(gòu)成一個(gè)千兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)。

五、結(jié)語(yǔ)

揚(yáng)州市烏塔溝分洪道工程自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、質(zhì)量可靠、技術(shù)先進(jìn)、操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，提高了水利工程的現(xiàn)代化管理水平，為工程的安全運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的保障■

（作者單位：江蘇省江都水利工程管理處 225200）