宣 政 梁小剛

（1.安徽省水利水電勘測設(shè)計研究總院有限公司 合肥 230088 2.安徽省淮河河道管理局 蚌埠233000）

1 樞紐調(diào)度系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

蒙城樞紐工程總體調(diào)度系統(tǒng)采用分區(qū)分層進行系統(tǒng)設(shè)計。縱向分層包括：第一層，總調(diào)中心—樞紐管理處；第二層，現(xiàn)地層—節(jié)制閘、船閘現(xiàn)地控制系統(tǒng)。橫向上，按安全等級的不同分為內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)，內(nèi)網(wǎng)分為管理區(qū)和控制區(qū)，兩區(qū)通過物理隔離裝置進行隔離，以避免低安全區(qū)系統(tǒng)影響高安全區(qū)系統(tǒng)的正常運行。

2 智能控制系統(tǒng)方案設(shè)計

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

現(xiàn)地層蒙城樞紐船閘、節(jié)制閘智能控制系統(tǒng)由計算機監(jiān)控系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、在線監(jiān)測系統(tǒng)、船閘收費系統(tǒng)及通信系統(tǒng)等組成。樞紐調(diào)度中心設(shè)置在樞紐管理處，分別對節(jié)制閘及船閘智能控制系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理調(diào)度。

2.2 計算機監(jiān)控系統(tǒng)

2.2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用分層分布、開放式系統(tǒng)。系統(tǒng)分為集控中心控制級、站控級和現(xiàn)地控制級。控制優(yōu)先權(quán)順序為現(xiàn)地級、站控級、集控中心控制級。每層功能相對獨立，下層設(shè)備脫離上層后能獨立完成自己的功能。

2.2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置

管理處集控中心控制層設(shè)置相互冗余的計算機操作員工作站、視頻服務(wù)器、通訊服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及不間斷電源裝置（UPS）等設(shè)備。

節(jié)制閘站控制層設(shè)置操作員工作站、節(jié)制閘安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集主機、視頻工作站、網(wǎng)絡(luò)打印機及不間斷電源裝置（UPS）等設(shè)備。閘門計算機監(jiān)控系統(tǒng)在橋頭堡控制室對現(xiàn)場各閘門進行遠程監(jiān)控，同時還能監(jiān)視各閘門的位置以及運行情況，當(dāng)出現(xiàn)閘門故障時系統(tǒng)能及時報警。計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用開放式全分布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，由主控級和現(xiàn)地控制單元級組成。主控制級設(shè)置兩臺主機兼操作員工作站，放置在節(jié)制閘控制室內(nèi)，二機互為冗余熱備用，作為閘門控制系統(tǒng)的控制核心。系統(tǒng)按被控對象設(shè)置8 套現(xiàn)地控制單元（其中1 套兼做公共LCU 站，主要負責(zé)供監(jiān)控節(jié)制閘供配電設(shè)備及柴油發(fā)電機），每套閘門現(xiàn)地控制LCU 監(jiān)控2 孔工作門。在現(xiàn)地控制LCU 箱上每個閘門都配有閘門開度、荷重顯示儀和常規(guī)控制按鈕，使運行人員能獨立于PLC 直接對閘門進行操作。閘室底板測壓管揚壓力計接入數(shù)據(jù)采集單元MCU 箱，根據(jù)揚壓力計分布位置選用2 套數(shù)據(jù)采集單元，MCU 接入閘門監(jiān)控系統(tǒng)。

船閘站控層設(shè)置操作員工作站、船閘收費主機、視頻工作站、網(wǎng)絡(luò)打印機及不間斷電源裝置（UPS）等設(shè)備。船閘系統(tǒng)按被控對象設(shè)置5套現(xiàn)地控制單元，其中1 套公用設(shè)備控制LCU 監(jiān)控船閘配電設(shè)備和柴油發(fā)電機，2 套為上閘首液壓啟閉機控制站，主要監(jiān)控上閘首工作門、輸水洞閘門和液壓站運行，2 套為下閘首液壓啟閉機控制站，主要監(jiān)控下閘首工作門、輸水洞閘門和液壓站運行。上閘首與下閘首液壓站現(xiàn)地控制系統(tǒng)由廠家成套提供。在上閘首與下閘首閘門兩側(cè)分別設(shè)置水位傳感器1 套，用以監(jiān)測水位落差，水位信號接入液壓站現(xiàn)地控制屏。在現(xiàn)地控制LCU屏上每個閘門都配有閘門開度顯示儀和常規(guī)控制按鈕，使運行人員能獨立于PLC 直接對閘門進行操作。

節(jié)制閘、船閘主控級和現(xiàn)地單元級之間采用以太網(wǎng)相連接?？刂茖訉崿F(xiàn)操作閉鎖，現(xiàn)地單元控制級優(yōu)先主控級。系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集與處理、安全監(jiān)視及事件報警、運行指導(dǎo)、控制調(diào)節(jié)、統(tǒng)計記錄、數(shù)據(jù)庫、人機聯(lián)系、系統(tǒng)通信等功能。

站控層與集控層之間通過以太網(wǎng)實現(xiàn)信息交換，同時集控中心與上級網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)向上級發(fā)送本樞紐實時運行信息及各項監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2.2.3 系統(tǒng)的功能

系統(tǒng)功能設(shè)置如下：數(shù)據(jù)采集與處理；控制與調(diào)節(jié)；人機接口；數(shù)據(jù)通訊功能；系統(tǒng)自診斷功能；軟件開發(fā)功能等。

2.3 視頻系統(tǒng)

2.3.1 視頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

蒙城樞紐視頻監(jiān)視系統(tǒng)由前端攝像機設(shè)備、傳輸設(shè)備、存儲設(shè)備、監(jiān)控中心設(shè)備等四部分組成。

前端設(shè)備：主要由網(wǎng)絡(luò)攝像機、防雷器等組成。

在節(jié)制閘的柴油發(fā)電機房、高壓配電室、低壓配電間、控制室、啟閉機房、閘門側(cè)等處設(shè)置監(jiān)控攝像機。在船閘上下閘首啟閉機房、控制室、配電室、閘室、液壓人字門兩側(cè)等處設(shè)置監(jiān)控攝像機。

傳輸及存儲設(shè)備：根據(jù)傳輸距離和圖像質(zhì)量的要求選用各種不同的線纜、接口設(shè)備，分別在節(jié)制閘中控室船閘中控室設(shè)置監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)設(shè)備屏，屏內(nèi)安裝以太網(wǎng)交換機，若干臺網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機，負責(zé)采集前端設(shè)備的監(jiān)控圖像并錄像。

監(jiān)控中心設(shè)備：分別在節(jié)制閘、船閘中央控制室安裝視頻工作站作為控制和管理設(shè)備，視頻工作站上安裝視頻監(jiān)控管理平臺。控制設(shè)備還負責(zé)完成前端設(shè)備和圖像切換的控制、鏡頭的控制。

2.3.2 視頻系統(tǒng)功能

現(xiàn)場攝像機可實時獲得監(jiān)控區(qū)域內(nèi)清晰的監(jiān)控圖像，實現(xiàn)24h 不間斷監(jiān)控。存儲可支持錄像調(diào)用，支持電腦客戶端、WEB、移動客戶端錄像回放。系統(tǒng)需支持報警聯(lián)動，包括客戶端、錄像、云臺、報警輸出、報警上墻、短信、郵件等聯(lián)動方式。

2.4 在線監(jiān)測系統(tǒng)

樞紐船閘上、下閘首人字閘門實時在線監(jiān)測系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動監(jiān)測船閘上、下閘首人字閘門的開啟、關(guān)閉運行過程中，受水流擾動以及結(jié)構(gòu)受力不均衡所引起的結(jié)構(gòu)振動，可進行持久性地采集人字閘門結(jié)構(gòu)的振動信息，掌握門體結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性，實現(xiàn)主要構(gòu)件的靜應(yīng)力、動應(yīng)力、動態(tài)特性、運行姿態(tài)和頂?shù)讟心p、門軸柱與支枕墊摩擦運行狀態(tài)的實時在線監(jiān)測，通過技術(shù)分析手段，及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)警故障發(fā)生的隱患、判斷分析影響結(jié)構(gòu)安全因素的變化趨勢，并運用現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺，實現(xiàn)樞紐工程信息化、大數(shù)據(jù)管理，并可及時向工程管理單位提供維護、運行的優(yōu)化措施和設(shè)備的安全評價。

2.5 通信

蒙城樞紐通信系統(tǒng)主要為節(jié)制閘、船閘與樞紐管理處控制中心的通訊，以及集控中心與上級管理系統(tǒng)的調(diào)度通信。管理處辦公樓集控中心為淮河河道局運行調(diào)度管理系統(tǒng)的一個節(jié)點，配置有網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備。通過樞紐公網(wǎng)專線可以與上級調(diào)度部門實現(xiàn)高速寬帶的數(shù)字傳輸，將樞紐所轄節(jié)制閘、船閘的設(shè)備的運行狀態(tài)、運行參數(shù)以及視頻圖像傳送至上級調(diào)度部門，實現(xiàn)集控中心與上級調(diào)度的實時數(shù)據(jù)、視頻圖像及語音的傳輸。

3 結(jié)論

蒙城樞紐智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)信息采集、存儲及智能控制，運用現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)和信息處理技術(shù)，對整個工程資源實施合理調(diào)配，保障工程安全、可靠、穩(wěn)定的運行，對有效提高樞紐工程管理水平及運行維護能力具有重要的理論基礎(chǔ)和經(jīng)濟價值■