周偉良 高強(qiáng) 唐清華 孟慶強(qiáng) 李泉

摘 要：海珠區(qū)水務(wù)工程信息化智慧監(jiān)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)海珠區(qū)調(diào)水補(bǔ)水總承包工程目標(biāo)最關(guān)鍵的一環(huán)，項(xiàng)目建設(shè)1個(gè)總控中心、4個(gè)分控中心、40座閘泵站點(diǎn)的水務(wù)信息采集系統(tǒng)（包括視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、水雨情監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)廣播子系統(tǒng)、防入侵子系統(tǒng)）、閘門(mén)及水泵的控制系統(tǒng)、聯(lián)合遠(yuǎn)程控制平臺(tái)、視頻圖像中控平臺(tái)及聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：信息化；調(diào)水補(bǔ)水；信息采集；聯(lián)合自動(dòng)調(diào)度；優(yōu)化方案

1 概述

海珠區(qū)由珠江前、后航道所環(huán)繞，區(qū)內(nèi)河網(wǎng)密布，具有南方水鄉(xiāng)特色，河涌全部為感潮河涌，較大的河涌有石榴崗河、黃埔涌、赤沙涌、海珠涌、北濠涌、土華涌等[1]。

隨著城市化進(jìn)程的加快，由于人們對(duì)環(huán)保工作不夠重視，加上環(huán)境保護(hù)投入不足，截污措施相對(duì)滯后等原因，大量污水沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理直接排入河涌，受珠江的潮汐影響，內(nèi)河涌水體往復(fù)回蕩，不能及時(shí)排出，導(dǎo)致河涌水質(zhì)惡化，乃至黑臭[2]。為此，海珠區(qū)河涌管理所開(kāi)展《海珠區(qū)引水補(bǔ)水工程規(guī)劃深化實(shí)施方案》，把珠江前、后航道作為引水水源，通過(guò)群閘聯(lián)控，落潮排水漲潮引水，利用黃埔涌、赤崗涌、赤沙涌、石榴崗河、海珠涌等作為引清通道，采取連通斷頭涌、新建水閘或泵站、清淤等措施為河涌進(jìn)行補(bǔ)水，把雙向流的河涌變成單向流，以達(dá)到?jīng)_污換水的目的。

工程信息化建設(shè)主要集中在廣州市海珠區(qū)調(diào)水補(bǔ)水工程設(shè)計(jì)采購(gòu)施工總承包項(xiàng)目標(biāo)段三，項(xiàng)目的主要內(nèi)容為海珠區(qū)閘群自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱系統(tǒng)），涉及46座水閘及泵站、1個(gè)總控制中心、4個(gè)分控制中心、全區(qū)重要水閘、泵站的聯(lián)合自動(dòng)化控制、聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度子系統(tǒng)的建設(shè)。項(xiàng)目包括：（1）信息源子系統(tǒng)建設(shè)，包括水情、雨情、工情、災(zāi)情采集及水利工程自動(dòng)化監(jiān)控的建設(shè)。（2）通訊和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的建設(shè)，為各種水利信息的傳輸和共享提供平臺(tái)。（3）信息管理、優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)和決策支持子系統(tǒng)建設(shè)。

2 信息化設(shè)計(jì)

2.1 總體架構(gòu)

系統(tǒng)建設(shè)覆蓋地域?yàn)楹Ｖ閰^(qū)全區(qū)閘泵站，共有水閘40座。根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)的總體任務(wù)、設(shè)計(jì)原則、需求分析及信息流程分析，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，總體上可將系統(tǒng)建設(shè)分為1個(gè)總控制中心、4個(gè)分控制中心、40個(gè)水閘站控子系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)軟件平臺(tái)建設(shè)部分。

2.2 水閘現(xiàn)場(chǎng)站控子系統(tǒng)

站控子系統(tǒng)是海珠區(qū)閘群自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成單位，主要負(fù)責(zé)各種信號(hào)（信息）的采集和執(zhí)行各種控制指令，具備嚴(yán)格按照操作規(guī)程自主運(yùn)行或手動(dòng)操作運(yùn)行的功能，是智能化的系統(tǒng)。

2.3 通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)

通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)是系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵。主要由光端機(jī)、工業(yè)光纖交換機(jī)、匯聚交換機(jī)、核心交換機(jī)、路由器、防火墻、光纖、無(wú)線網(wǎng)橋、必要的光纖跳線及連接設(shè)備、天線等構(gòu)成。其中總控制中心和4個(gè)分控制中心交換機(jī)組成星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，構(gòu)成海珠區(qū)閘群自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)主干網(wǎng)，為各種信號(hào)傳輸提供高速、穩(wěn)定的通信鏈路，滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求。

2.4 分控制中心

分控制中心是海珠區(qū)閘群自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)信息匯聚和監(jiān)控處理中心，擔(dān)負(fù)相關(guān)水系監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行管理、數(shù)據(jù)分析處理、信息發(fā)布等任務(wù)。

2.5 總控制中心

總控制中心是海珠區(qū)閘群自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的核心，擔(dān)負(fù)閘群自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行管理、數(shù)據(jù)分析處理、信息發(fā)布及數(shù)據(jù)共享、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理、綜合數(shù)據(jù)管理等任務(wù)。

2.6 系統(tǒng)軟件平臺(tái)

由數(shù)據(jù)庫(kù)和各種管理軟件、控制軟件聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)軟件構(gòu)成的系統(tǒng)軟件平臺(tái)是閘群自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的靈魂，是系統(tǒng)運(yùn)行的根據(jù)，是系統(tǒng)功能的集中體現(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)站控子系統(tǒng)包括PLC運(yùn)行監(jiān)控程序（編制）、監(jiān)控計(jì)算機(jī)內(nèi)置組態(tài)軟件和視頻服務(wù)器客戶端軟件為現(xiàn)場(chǎng)操作提供圖形化功能；分控制中心主要有高性能數(shù)據(jù)采集軟件、工控組態(tài)軟件、實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、管理分析軟件、視頻服務(wù)器軟件及各種軟件平臺(tái)；總控制中心主要有高性能數(shù)據(jù)采集軟件、工控組態(tài)軟件、實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、WEB應(yīng)用服務(wù)軟件、管理分析軟件、聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)軟件、視頻服務(wù)器軟件、網(wǎng)絡(luò)版殺毒軟件、GPS時(shí)間同步軟件及各種軟件平臺(tái)。

3 應(yīng)用效果

目前廣州市海珠區(qū)調(diào)水補(bǔ)水工程項(xiàng)目已實(shí)施了1個(gè)總控中心、1個(gè)會(huì)商室、4個(gè)分控中心、40座閘泵站點(diǎn)的現(xiàn)地監(jiān)控子系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)軟件平臺(tái)等的建設(shè)，基本建成了可靠實(shí)用、自動(dòng)規(guī)范、信息共享、擴(kuò)展靈活的系統(tǒng)。

2013年9月至2014年8月，系統(tǒng)完成了試運(yùn)行，試運(yùn)行內(nèi)容如下：（1）遠(yuǎn)程自動(dòng)控制系統(tǒng)：管理人員在控制中心通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)，操作軟件的閘門(mén)、水泵、清污機(jī)的控制器面板，現(xiàn)場(chǎng)的水閘、水泵、清污機(jī)等機(jī)電設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人操作的情況下啟動(dòng)停止。（2）視頻安防系統(tǒng)：遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)顯示水閘周?chē)退娴汝P(guān)鍵部位情況，圖像清晰，控制中心及授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)用戶可以對(duì)云臺(tái)鏡頭和輔助開(kāi)關(guān)控制等功能，并能儲(chǔ)存錄像。（3）水雨情監(jiān)測(cè)：顯示各閘泵站的工情、水情、雨情等信息，數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)讀數(shù)一致，并按照設(shè)計(jì)要求的頻率存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。（4）網(wǎng)絡(luò)廣播、對(duì)講及安防：管理人員在控制中心可以呼叫現(xiàn)場(chǎng)操作人員并與之對(duì)講，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人的情況下可以由控制中心播放廣播，閘泵站發(fā)生非法侵入的情況時(shí)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出聲光報(bào)警。（5）系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)度：根據(jù)海珠區(qū)河網(wǎng)及閘泵站工程實(shí)施的實(shí)際情況，選取有代表性的石榴崗河流域中的閘泵站，在總控制中心值班人員的監(jiān)控下，進(jìn)行計(jì)算機(jī)全自動(dòng)控制。

試運(yùn)行期間，計(jì)算機(jī)自動(dòng)判斷外江漲退潮準(zhǔn)確，基本上能按照事先制定的調(diào)度規(guī)則對(duì)水閘閘門(mén)進(jìn)行自動(dòng)啟閉，相對(duì)于人工操作閘門(mén)的粗放性，計(jì)算機(jī)自動(dòng)啟閉閘門(mén)能實(shí)現(xiàn)較為精細(xì)化的管理。通過(guò)以后不斷的運(yùn)行完善，計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)度還有很大的完善空間。海珠區(qū)石榴崗河流域調(diào)水補(bǔ)水方案在計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步優(yōu)化完善，調(diào)度的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)計(jì)算結(jié)果能更為精確。

4 結(jié)束語(yǔ)

歷經(jīng)一年試運(yùn)行的完善，系統(tǒng)的調(diào)度方案和效果已經(jīng)基本滿足了日常調(diào)度的需要，雖然沒(méi)有流速儀無(wú)法自動(dòng)計(jì)算污水是否倒流，但可以通過(guò)漲退潮、外江水閘的關(guān)閉等條件來(lái)完成內(nèi)涌水閘的關(guān)閉。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理意外事件（如工廠偷排等）以及保證水閘機(jī)械設(shè)備的安全，不建議在中控室或現(xiàn)場(chǎng)采用無(wú)人值守的方式進(jìn)行調(diào)度管理。此外，水閘閘門(mén)計(jì)算機(jī)全自動(dòng)啟閉是建立在日常良好維護(hù)基礎(chǔ)上的。

參考文獻(xiàn)

[1]廣州市水務(wù)局.廣州市市區(qū)河涌整治規(guī)劃[Z].2007.

[2]海珠區(qū)河涌管理所.海珠區(qū)引水補(bǔ)水工程規(guī)劃深化實(shí)施方案[Z].2008.