揚州市烏塔溝分洪道工程自動化系統(tǒng)設計概述

許媛 陳丹 唐亮

揚州市烏塔溝分洪道工程自動化系統(tǒng)設計概述

許媛 陳丹 唐亮

一、系統(tǒng)概述

揚州市烏塔溝分洪道工程位于揚州市開發(fā)區(qū)和邗江區(qū)交界處，是揚州市城市防洪重點工程之一，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。本項目將在烏塔溝沿線建立一套自動控制、視頻監(jiān)視與局域網(wǎng)系統(tǒng)，適用于工程的運行，能夠實現(xiàn)對分洪道閘、東閘和8座泵站的自動控制及視頻監(jiān)視，滿足“無人值班、少人值守”的要求，達到遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享、圖像遠傳瀏覽的水平。

二、自動控制系統(tǒng)

1.系統(tǒng)結構

烏塔溝分洪道工程自動控制系統(tǒng)采用分層分布開放式結構，分為“遠控、現(xiàn)控”二級。

第一級為現(xiàn)控級，現(xiàn)地控制級由10

套現(xiàn)地控制單元LCU（PLC控制柜）組成。分洪道閘、東閘和8座泵站各安裝一臺施耐德Premium系列PLC，負責對節(jié)制閘閘門、泵站機組的運行狀態(tài)及上下游水位、閘門開高、電氣量等數(shù)據(jù)進行實時采集，并將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到遠控級，同時可接收遠控級的自動命令，執(zhí)行相應的控制操作。

第二級為遠控級，遠程控制級設在分洪道閘控制中心內，由兩臺監(jiān)控主機、數(shù)據(jù)庫服務器、打印機等組成。監(jiān)控主機是整個自動控制系統(tǒng)的上位機，上位機按雙機冗余設計，運行值班主機可預先任意選定，雙機通過以太網(wǎng)通訊。系統(tǒng)軟件根據(jù)值班主機的通訊、硬件、軟件等狀態(tài)，進行跟蹤判別。一旦值班主機出現(xiàn)異常，系統(tǒng)可給出切換信號，由備用機代替值班主機，同時給出主機故障提示。監(jiān)控主機與PLC之間通過以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通訊，負責對PLC提供的信息進行綜合處理、顯示、存儲、打印、設備保護報警等；同時根據(jù)水情、工情直接對分洪道閘、東閘、8座泵站PLC下達有關控制命令。

2.系統(tǒng)功能

自動控制系統(tǒng)具有以下主要功能：

（1）數(shù)據(jù)采集與處理

系統(tǒng)巡測節(jié)制閘、泵站的各種實時數(shù)據(jù)與狀態(tài)信號，進行必要的數(shù)據(jù)預處理并建立當?shù)貙崟r數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫。

（2）參數(shù)在線修改

系統(tǒng)可在線對運行狀態(tài)判別條件、預置參數(shù)進行在線修改。

（3）控制與調節(jié)

系統(tǒng)可對節(jié)制閘閘門進行升、降、停控制，對泵站機組進行啟、停控制。

（4）報警與保護

系統(tǒng)對各設備的狀態(tài)及參數(shù)進行不正常報警，如閘位計故障、限位失常等。系統(tǒng)跟蹤測試運行過程中的情況，發(fā)現(xiàn)異常分別作出處理，保證設備安全，防止事故擴大，并及時推出報警窗口畫面和報警聲音，提示報警原因。

（5）設備運行統(tǒng)計記錄

系統(tǒng)對各設備的運行情況進行統(tǒng)計記錄，某些信息自動提示給值班人員。系統(tǒng)還將對參數(shù)越復限及定值變更等情況作出統(tǒng)計記錄，并自動生成各類報表。

（6）打印

系統(tǒng)配置一臺打印機，可打印各類報表、圖形、記錄等。

三、視頻監(jiān)視系統(tǒng)

1.系統(tǒng)結構

烏塔溝分洪道工程視頻監(jiān)視系統(tǒng)將實現(xiàn)對分洪道閘、東閘、8座泵站的視頻監(jiān)視。該系統(tǒng)按照四部分設計，即前端設備、傳輸設備、控制設備、客戶端設備。

前端設備由安裝于各監(jiān)控點的全方位攝像機和定點攝像機組成，負責圖像和數(shù)據(jù)的采集與處理。分洪道閘、東閘監(jiān)控點分布于上游、下游、控制室等部位，8座泵站監(jiān)控點分布于泵房、出水口。

傳輸設備由網(wǎng)線和接口設備組成，負責將攝像機的信號傳輸?shù)揭曨l服務器上。網(wǎng)絡攝像機通過網(wǎng)絡直接將現(xiàn)場信號傳輸?shù)揭曨l服務器，方便、快捷、穩(wěn)定。

控制設備由安裝于分洪道閘控制中心的視頻服務器組成，負責接收局域網(wǎng)上各監(jiān)控點的信號，存儲視頻錄像，并負責完成云臺和鏡頭的控制、系統(tǒng)分區(qū)控制和分組同步控制以及圖像檢索與處理。

客戶端設備由客戶端計算機組成，值班人員通過客戶端計算機訪問視頻服務器，能夠查看來自各監(jiān)控點的任意圖像，并可根據(jù)需要實現(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)可對攝像機的焦距、光圈，云臺的上、下、左、右進行控制和操作，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)能夠實現(xiàn)對多個監(jiān)控點的圖像同時進行觀察，并以任意組合多畫面方式顯示。

（3）圖像存儲和回放

系統(tǒng)自動將圖像存儲到硬盤上，并可通過系統(tǒng)播放軟件播放圖像。

（4）多級口令設置及操作設置

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

（5）設備自身維護和檢測

系統(tǒng)軟硬件具備自動通訊監(jiān)測和自我維護功能，對系統(tǒng)自身故障能及時告警和記錄，同時誤操作部分故障不會導致系統(tǒng)崩潰。

（6）系統(tǒng)可分區(qū)控制

系統(tǒng)可通過系統(tǒng)應用軟件對用戶的要求按權限進行分區(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，為自動控制及視頻監(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，勝利、焦莊、石街河泵站位于分洪道西側。分洪道閘、東閘、8座泵站各安裝一臺環(huán)網(wǎng)交換機，并在分洪道東、西大堤上各敷設一根光纖，構成一個千兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)。

五、結語

揚州市烏塔溝分洪道工程自動化系統(tǒng)運行穩(wěn)定、質量可靠、技術先進、操作簡單、維護方便，提高了水利工程的現(xiàn)代化管理水平，為工程的安全運行提供了強有力的保障■

（作者單位：江蘇省江都水利工程管理處 225200）