周曉宏，丁 睿

（江蘇省張家港市水利局，215600，張家港）

江蘇蘇南地區(qū)是中國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的搖籃，是中國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，隨著水利信息化工作逐步推進(jìn)，該地區(qū)市縣兩級水利信息化工作發(fā)展迅速，但廣大鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)才剛剛起步。本文以張家港市塘橋鎮(zhèn)為例進(jìn)行了深入研究。塘橋鎮(zhèn)位于張家港市東南部，土地面積94.4 km2，人口約20萬人，是典型的蘇南經(jīng)濟(jì)強(qiáng)鎮(zhèn)。區(qū)域內(nèi)河網(wǎng)密布，具有鎮(zhèn)級河道31條，村級河道數(shù)以千計，汛期防洪壓力大，加上主要支柱產(chǎn)業(yè)為新能源化工與紡織印染，供水需求大，矛盾突出，進(jìn)行水利信息化建設(shè)，構(gòu)建現(xiàn)代化的水利綜合信息平臺顯得尤為重要。

水利信息化平臺的建設(shè)，既可以告別傳統(tǒng)的防汛模式，能夠真正實現(xiàn)“無人值班、少人值守”，又能增強(qiáng)如供水、水質(zhì)監(jiān)測的監(jiān)管力度，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

一、水利信息化平臺的構(gòu)想

張家港市塘橋鎮(zhèn)早在2010年就開始了水利信息化建設(shè)，于2011年年初步建成了圩區(qū)排澇站視頻監(jiān)控系統(tǒng)。結(jié)合塘橋鎮(zhèn)多年實際工作，初步設(shè)想水利信息化平臺的建設(shè)將納入已建成的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并結(jié)合汛期防洪、水資源利用的現(xiàn)狀及發(fā)展，在一定條件下考慮水質(zhì)情況。按照“重點突出、分步實施”原則，平臺以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，包括信息采集、控制、傳輸?shù)?，進(jìn)行分類存儲與管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)及信息的共享。

因此，針對塘橋鎮(zhèn)監(jiān)控站（主要指排澇泵站）與監(jiān)測站（主要指水資源利用管理）的不同，水利信息化平臺進(jìn)行分類建設(shè)，從而有效實現(xiàn)水位、工情、流量等數(shù)據(jù)的采集，實現(xiàn)重點閘站的遠(yuǎn)程控制，減少人力資源成本，提高管理水平。

①塘橋鎮(zhèn)現(xiàn)有排澇站17座、工作泵29臺、閘門8座，站點較多，站群監(jiān)控與自動化控制系統(tǒng)的建設(shè)需層次設(shè)計，突出重點。8座閘門進(jìn)行實時監(jiān)控設(shè)計，至少需布置4個開關(guān)量、模擬量信號（分別為閘門啟閉、閘門前后水位、閘門開度信號），其中監(jiān)控站17座；排澇工作泵已完成電氣化改造，擁有電氣設(shè)備，具備實現(xiàn)自動控制的基礎(chǔ)條件。

②在構(gòu)建水利信息化平臺時，先從用水大戶開始試點，在企事業(yè)單位取水口設(shè)立監(jiān)測站，這類監(jiān)測站規(guī)模小，設(shè)備簡單，易于聯(lián)網(wǎng)，從而對用水戶進(jìn)行有效監(jiān)管，以保障最嚴(yán)格水資源管理制度的實施。

二、水利信息化平臺建設(shè)技術(shù)探討

水利信息化平臺建設(shè)相關(guān)技術(shù)已日趨穩(wěn)定，工程成本也逐漸降低。就塘橋鎮(zhèn)來講，可將控制中心設(shè)在鎮(zhèn)中心水利服務(wù)管理站，控制中心布設(shè)網(wǎng)絡(luò)柜 （包含各類網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備）、上位機(jī)（含組態(tài)軟件）以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)；在各監(jiān)控站和監(jiān)測站安放現(xiàn)地控制單元LCU（含觸摸屏），并預(yù)留通信接口。

1.上位機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)建

控制中心核心為上位機(jī)系統(tǒng)，上位機(jī)硬件部分考慮成本，選擇小型工作站，如惠普420等型號工作站，此類工作站足夠滿足性能要求。組態(tài)軟件國內(nèi)外都已經(jīng)很成熟，如南瑞NC2000監(jiān)控軟件、水科院H9000監(jiān)控軟件等，考慮鄉(xiāng)鎮(zhèn)財力盡量選擇國產(chǎn)軟件。通過組態(tài)軟件，接進(jìn)所需要的各種信號量，對各排澇站和監(jiān)測點進(jìn)行實時監(jiān)測和控制。上位機(jī)系統(tǒng)應(yīng)能夠滿足以下性能：

①控制應(yīng)用軟件能滿足系統(tǒng)控制要求，使系統(tǒng)安全、可靠運行。

②監(jiān)控軟件通過TCP/IP接口能采集底層控制器PLC的全部現(xiàn)場數(shù)據(jù)，如：中斷開關(guān)量、狀態(tài)開關(guān)量、模擬量、數(shù)字量、綜合量計算等。

排澇站上位機(jī)應(yīng)能采集閘門位置狀態(tài)、啟閉機(jī)運行狀態(tài)、工作泵運行狀態(tài)、控制方式及閘位、水位等數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)柜實時從現(xiàn)地控制單元傳送至控制中心，并能實施水泵的遠(yuǎn)程啟?？刂啤ＫY源監(jiān)測站還應(yīng)能夠?qū)崟r監(jiān)測取水口水位、供水泵流速、總?cè)∷?，并可預(yù)留水質(zhì)監(jiān)測信號，通過網(wǎng)絡(luò)實時傳送至控制中心。

③能建立數(shù)據(jù)庫，自動生成各個參數(shù)的動態(tài)趨勢曲線及歷史趨勢曲線。制表打印功能自動生成各類工情的日、月、年報表，報表以橫向顯示項目（如水位、流量等），縱向以顯示時間周期內(nèi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的二維表方式為主（日報以24小時為單位、月報以31天為單位等）。

2.現(xiàn)地控制單元L C U的選型

現(xiàn)地控制單元具有現(xiàn)地集中控制功能，可安放在排澇站泵站層。操作員在現(xiàn)地控制單元上可集中控制該監(jiān)控站的所有閘門、工作泵，可以顯示每個閘門、工作泵的運行狀態(tài)和閘門位置，可以在現(xiàn)地控制單元上進(jìn)行手動控制/自動控制的切換。

現(xiàn)地控制單元還具有泵站運行控制功能，操作員在現(xiàn)地控制單元上可對泵的正反轉(zhuǎn)、停進(jìn)行控制，還可對水泵運行過程中的電機(jī)電壓、電流、溫度、報警等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測并通過觸摸屏進(jìn)行現(xiàn)地控制。

現(xiàn)地控制單元以PLC為基礎(chǔ)，在實際實施過程中應(yīng)選擇具有優(yōu)良性能的PLC。PLC具有過程輸入/輸出、數(shù)據(jù)處理和外部通信功能。PLC在脫離主控級及網(wǎng)絡(luò)后，仍能對所控制的水泵或閘門進(jìn)行正確操作。在選擇時，應(yīng)當(dāng)選擇具有自診斷功能的PLC，在任一模塊故障時不影響整個自動化控制系統(tǒng)的正常工作。目前水利系統(tǒng)常用的 PLC有施耐德、GE、ABB、國產(chǎn)的MB系列等。

3.通信系統(tǒng)組建

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以選用MOXA的工業(yè)級交換機(jī)，應(yīng)滿足網(wǎng)絡(luò)采用的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，速率為10/100 Mbps自適應(yīng)，協(xié)議采用TCP/IP，預(yù)留多個光口和電口。為實現(xiàn)系統(tǒng)各站點數(shù)據(jù)傳輸，需要建立專門的通信通道，可以通過光纖連接；若路程較遠(yuǎn)，可租用公用的通信網(wǎng)絡(luò)，如移動光纜和電信光纜等。在整個通信系統(tǒng)的建立過程中，應(yīng)當(dāng)注意數(shù)據(jù)功能區(qū)域的區(qū)分，將數(shù)據(jù)按照安全級別分為不同的域，運用物理隔離和防火墻等技術(shù)手段實現(xiàn)，以保證數(shù)據(jù)暢通及數(shù)據(jù)安全。

表1 排澇監(jiān)控站測點統(tǒng)計表

表2 供水監(jiān)測站測點統(tǒng)計表

三、結(jié) 語

塘橋鎮(zhèn)所屬排澇站工作泵臺數(shù)都在3臺以內(nèi)，根據(jù)前面所統(tǒng)計的測點數(shù)量，1個監(jiān)控站需1臺盤柜，PLC模件配置也較少，所以現(xiàn)地控制單元部分費用可大大降低，初步估算1個排澇站改造、設(shè)備購置加上人力資源，成本大概在5萬元左右。加上控制中心的建設(shè)，整個信息平臺的費用預(yù)計在200萬元左右。張家港各鎮(zhèn)大部分已經(jīng)實施過防汛視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，可以節(jié)余部分資金。考慮鄉(xiāng)鎮(zhèn)財力因素，應(yīng)按照整體規(guī)劃、分布實施的原則進(jìn)行建設(shè)，選擇鎮(zhèn)區(qū)排澇站和重點圩區(qū)排澇站進(jìn)行先期建設(shè)，其余再按計劃分布實施。市縣兩級財政應(yīng)積極推動、支持鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利信息化建設(shè)。

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