徐朝旺 李 虎

（南京南瑞集團(tuán)公司，江蘇 南京210003）

0 引言

近年來，隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，各種性能先進(jìn)的、現(xiàn)代化的電子設(shè)備正被國內(nèi)的大中型泵站信息化、自動化系統(tǒng)廣泛采用。南水北調(diào)洪澤站作為一座大（1）型泵站，包含了計算機(jī)監(jiān)控、安全監(jiān)測、視頻監(jiān)控、信息管理等與泵站日常管理密切相關(guān)的自動化系統(tǒng)，并為泵站日常辦公配置了辦公自動化系統(tǒng)，其不但是一個典型的泵站管理自動化系統(tǒng)，也是管理現(xiàn)代化的范例。

1 工程概況

洪澤站位于淮安市洪澤縣境內(nèi)的三河輸水線上，是南水北調(diào)東線多級提水系統(tǒng)的第三梯級，其作用是抽引金湖站來水入洪澤湖向北調(diào)水和結(jié)合抽排寶應(yīng)湖、白馬湖地區(qū)的澇水。該站位于蔣壩鎮(zhèn)北約1km 處，介于洪金洞和三河船閘之間，緊鄰洪澤湖。洪澤站設(shè)計規(guī)模為150m3/s，設(shè)計凈揚(yáng)程為6.0m，裝有5臺套立式液壓全調(diào)節(jié)混流泵，單機(jī)流量37.5m3/s，配套3 550kW立式同步電機(jī)（具備反向發(fā)電功能），額定電壓10kV。

2 系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)

如圖1所示，洪澤站自動化系統(tǒng)由計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、工程安全監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)及信息管理系統(tǒng)4 個子系統(tǒng)組成。在控制室設(shè)置監(jiān)控工作站、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器以及中心環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，與南水北調(diào)東線一期工程調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)連接，實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)度、控制運(yùn)行和管理。

圖1 自動化系統(tǒng)組成及總體架構(gòu)圖

計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對泵站主機(jī)組、公用及輔機(jī)、變電所高低壓配電設(shè)備、水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，并提供設(shè)備運(yùn)行統(tǒng)計、操作指導(dǎo)等輔助功能；洪澤站安全監(jiān)測子系統(tǒng)實現(xiàn)主廠房、各涵閘等建筑物底板及翼墻滲流壓力的監(jiān)測自動化；視頻監(jiān)視系統(tǒng)對工程主要部位進(jìn)行實時圖像監(jiān)視，并具有歷史圖像信息查詢等功能，輔助工程安全運(yùn)行及管理；信息管理系統(tǒng)構(gòu)建泵站運(yùn)行管理單位辦公局域網(wǎng)的硬件平臺，完成生產(chǎn)運(yùn)行和管理信息的存儲和發(fā)布，并提供數(shù)據(jù)查詢和外傳的接口。

泵站自動化系統(tǒng)采用開放的、分層分布式體系結(jié)構(gòu)，自下而上分成現(xiàn)地級、站控級、管理級以及調(diào)度級。（1）現(xiàn)地級主要通過各種測量和控制裝置就地對泵站主機(jī)組、公用及輔機(jī)設(shè)備、變電所變配電設(shè)備、水輪發(fā)電機(jī)組以及涵閘配套建筑物等對象進(jìn)行測量、監(jiān)視和控制。（2）站控級由控制室內(nèi)的多臺計算機(jī)、服務(wù)器等組成，負(fù)責(zé)全站性運(yùn)行監(jiān)控事務(wù)。（3）管理級是泵站管理單位實施信息管理的平臺，它與計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)相連，獲取泵站運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)和信息，向外與Internet網(wǎng)和南水北調(diào)信息管理系統(tǒng)連接，對外提供經(jīng)授權(quán)可查詢的泵站運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)。（4）調(diào)度級是與泵站運(yùn)行管理相關(guān)的上級調(diào)度管理系統(tǒng)，包括南水北調(diào)東線工程調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對泵站的運(yùn)行進(jìn)行相關(guān)調(diào)度。

圖2為自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D。

圖2 自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

為了保證泵站自動化系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行，本自動化系統(tǒng)采取如下網(wǎng)絡(luò)安全策略：（1）計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與泵站信息管理系統(tǒng)連接時設(shè)置網(wǎng)絡(luò)安全隔離裝置，只允許計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)向外傳輸數(shù)據(jù)，確保計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等主要業(yè)務(wù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)不受外來侵襲。計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和信息管理網(wǎng)絡(luò)之間采用硬件隔離裝置進(jìn)行物理方式隔離。（2）視頻監(jiān)視系統(tǒng)與計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)立?？紤]到信息管理系統(tǒng)對視頻圖像的瀏覽需求，視頻監(jiān)視系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng)直接相連。（3）泵站信息管理系統(tǒng)采用硬件防火墻設(shè)備與外網(wǎng)（Internet網(wǎng)）和南水北調(diào)信息管理系統(tǒng)連接。（4）計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用硬件防火墻設(shè)備與南水北調(diào)東線一期工程調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)連接，實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)度、控制運(yùn)行和管理。（5）計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與電力調(diào)度系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)104進(jìn)行連接。

3 計算機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)

洪澤站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元采用施耐德Quantum 及Premium 系列的PLC，控制中心分別設(shè)置工控機(jī)，并組態(tài)安裝了基于WINDOWS SERVER 操作系統(tǒng)的InTouch監(jiān)控軟件。實現(xiàn)了對泵站數(shù)據(jù)的實時監(jiān)視，并設(shè)立現(xiàn)地級、站控級、管理級三個級別，對現(xiàn)場泵組實現(xiàn)自動控制功能。

洪澤站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控內(nèi)容包括：公用LCU 控制單元1套、主機(jī)LCU 控制單元5套、輔機(jī)LCU 控制單元1套、變電所LCU 控制單元1套、擋洪閘LCU 控制單元1 套、進(jìn)水閘LCU 控制單元1套、地涵LCU 控制單元1套、水輪發(fā)電機(jī)組LCU 控制單元1套、主變保護(hù)屏1套、直流屏系統(tǒng)1套。

如圖3所示，設(shè)立于洪澤站監(jiān)控中心的上位機(jī)系統(tǒng)，通過光纖環(huán)網(wǎng)接收各個LCU 采集的數(shù)據(jù)，泵站內(nèi)各處閘門、主輔機(jī)設(shè)備的數(shù)據(jù)均可在集控中心上位機(jī)上顯示，并通過工業(yè)級的SQL數(shù)據(jù)庫軟件進(jìn)行存儲，同時為管理人員提供了歷史報表、歷史曲線的查詢及打印服務(wù)。所有重要數(shù)據(jù)及泵站水位數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)與信息管理系統(tǒng)共享。

圖3 洪澤站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D

4 工程安全監(jiān)測子系統(tǒng)

泵站安全檢測子系統(tǒng)采用南瑞自主開發(fā)的NDSIM 軟件實現(xiàn)對測控單元DAU2000的召喚管理，數(shù)據(jù)鏈路RS485傳輸，系統(tǒng)可以根據(jù)輸入的監(jiān)測儀器布置圖和布置圖中設(shè)置的測點位置，直觀地顯示每一測點的數(shù)據(jù)；創(chuàng)建了常用報表模板和常用過程線模板，用于輸出泵站監(jiān)測數(shù)據(jù)報表和顯示過程線。

洪澤站安全監(jiān)測系統(tǒng)共安裝DAU2000 數(shù)據(jù)采集單元4套，擋洪閘、進(jìn)口閘、地涵及控制樓各一套。各監(jiān)測點通過儀器電纜集中到數(shù)據(jù)采集單元，再通過光纖將數(shù)據(jù)傳輸至泵站監(jiān)控中心的安全監(jiān)測終端服務(wù)器。

5 視頻監(jiān)視子系統(tǒng)

視頻監(jiān)視子系統(tǒng)由前端設(shè)備、傳輸設(shè)備、視頻主機(jī)和顯示設(shè)備四部分組成，視頻監(jiān)視系統(tǒng)具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 洪澤站視頻監(jiān)視系統(tǒng)拓?fù)鋱D

6 信息管理子系統(tǒng)

泵站信息管理系統(tǒng)作為泵站自動化系統(tǒng)的管理應(yīng)用層子系統(tǒng)，建立泵站運(yùn)行管理單位的辦公局域網(wǎng)，配置必要的計算機(jī)設(shè)備，為運(yùn)行管理單位科學(xué)管理工程、實施辦公自動化、實現(xiàn)與外部系統(tǒng)的信息交互提供硬件平臺，具體如圖5所示。

圖5 泵站信息管理系統(tǒng)

7 結(jié)語

洪澤站自動化系統(tǒng)是一個綜合型的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，它包含了計算機(jī)監(jiān)控、安全監(jiān)測、視頻監(jiān)控、信息管理等與泵站日常管理密切相關(guān)的系統(tǒng)，這些自動化系統(tǒng)的投入使用大大提高了泵站管理人員的工作效率，為泵站管理單位的電子化辦公提供了支持，減輕了泵站管理人員的工作強(qiáng)度，滿足了現(xiàn)代泵站管理的各項要求，相信類似的綜合型泵站管理自動化系統(tǒng)肯定會越來越多地在各大中型泵站中得到應(yīng)用和發(fā)展。