望虞河西岸控制工程錫山區遠程集中監控系統設計

王永強

[中圖分類號] TG142.15

[文獻標志碼]A

[文章編號]2095-6487 （2021） 02-0071-03

Design of Remote Centralized Monitoring System in Xishan

District of Wangyu River West Bank Control Project

Wang Yong-qiang

[ Abstract]

Along the Wesr Bank of Wangyu River， there are nine important hydraulic gate buildings in Xishan District of Wuxi City， xvhichare geographically dispersed. Through the construction of remote centralized monitoring system， the unified safe operation momtoring and automaticdispatching control of pumps and gates in Xishan District on the West Bank of Wangyu Rwer are realized， which effectively improves the modernmanagement level， reduces the operation personnel， and greatly reduces the operation cost Down

[ Keywords]

wangyu river west bank control project; automatic management system; PLC Remote centralized Monitoring; VPN nenvork

望虞河位于太湖流域北部、江蘇省無錫市新區、錫…區和蘇州市相城區、常熟市境內。目前是流域洪水外排長江的主要河道，也是唯一一條將長江水源直接引入太湖的通道.具有行洪、排澇、引水、航運等綜合利用功能。望虞河西岸控制工程的主要任務為控制望虞河西岸口門，有效增加“引江濟太”入湖水量，提高太湖水環境容量（納污能力），結合水資源配置、防洪等綜合利用，同時兼顧地區排澇和航運等功能。

虞河西岸工程在無錫市錫山區境內有衛浜樞紐、楊安港樞紐、步槍圩西泵站、黃塘河閘站、界涇河閘站、五暈河閘站、珠橋河閘站北戴河節制閘、北界涇河北出口節制閘等9座口門建筑，通過建設遠程集中監控系統，實現無錫望虞河西岸錫…區境內泵閘統一的安全運行監視與自動化調度控制。

1 建設規模與任務

1.1 建設規模

無錫望虞河西岸控制工程自動化管理系統建設的泵閘點如表1所示。從表中可以看出，實施的泵閘點共有9座，涉及閘門共10孔，泵站共有7座，水泵機組臺數共有19套。

1.2 建設任務

通過建立望虞河西岸控制工程錫…區遠程集中監控系統，實現對錫山區境內望虞河西岸沿線9座水工口門建筑的數據采集、視頻監視以及遠方控制，主要建設任務如下。

（1）建設泵閘計算機自動化管理系統。采用計算機網絡技術、遙測遙控技術及各種傳感器測量技術，實現無錫望虞河西岸錫山區泵閘統一的安全運行監測與自動化調度控制。

（2）建設視頻監視系統。視頻監視子系統是泵閘自動化運行調度系統的有效補充。作為自動化的內容，視頻監視系統為運行調度和管理人員提供一個親臨現場的場景。同時，通過網絡上傳到泵閘自動化管理中心服務器，提供遠程Web瀏覽和移動設備的瀏覽。

（3）建設無錫望虞河西岸集中監控網絡通信系統。網絡通信子系統是實現望虞河西岸錫山區的所有測控點數據傳輸、視頻傳輸以及各級管理部門對水利資源管理、水情調度、運行管理、移動與遠程視頻臨視等功能的必要基礎，是整個自動化管理系統的承載體。

（4）建發無錫望虞河西岸錫山區泵閘自動化管理中心。泵閘自動化管理中心是無錫望虞河西岸錫山區通信網絡匯聚點，是整個系統的數據采集中心，是實施泵閘自動化遠程調度與管理的數據服務與應用中心

2 系統構成

望虞河西岸控制工程錫山區遠程集中監控系統主要由各口門建筑的計算機臨控子系統、系統網絡、視頻臨視系統、集中監控中心組成，集中監控系統結構如圖1所示。

2.1 計算機監控子系統

在錫山區境內望虞河西岸沿線9座水工口門建筑分別建立計算機監控子系統，各子系統均按照“無人值班”原則進行總體設計，采用分層分布結構，分為主控級和現地控制級，監控對象為泵站、節制閘、船鬧及其輔助設備。

主控級設備包括監控主計算機、通信服務器、UPS電源設備、網絡設備、打印機等布置在副廠房控制室。現地控制級土要包括PLC、水位計、閘門開度儀等設備，分布在泵站、節制閘、船閘現場。主控級和現地控制級通過以太網進行通信。

2.2 系統網絡

2.2.1 網絡通信形式的比較

遠程集中監控系統的方案中，網絡構建是保證系統成功的關鍵。從無錫望虞河西岸泵閘地理位置分布來看，其網絡構建形式主要有如下3種方案。

（1）自建光纜。光纜通信是現代通信的主要方式，光纖通信具有傳輸距離遠、通信容量人、信號干擾小、保密性能好等有點。但本工程9座水工口門建筑的地理位置分散，且附近農田較多，如果敷設專用的光纖網絡，還存在征地、補償等各種問題，初期建設成本及后期維護成本較高。

（2） VPN網絡。通過在公共網絡（電信、移動、聯通等運行商）上建立專用網絡并進行加密通信，即VPN網絡，國外應用較早。近年來，隨著我國通信事業的發展，電信、移動、聯通運營商的光纖網絡已基本覆蓋到各個行政村，服務質量明顯提高，同時電開通了人量形式多樣的數據業務，各人運營商VPN網絡技術均已成熟。

采用VPN網絡通信可以不用自行敷設光纜，由網絡運營商進行專業維護，維護費用低，但需每年支付租賃費用。在滿足正常數據傳輸帶寬的情況下，采用VPN網絡是一種比較經濟的方案。缺點是如果視頻監控點較多，數據流量人，需要較寬的帶寬完成數據傳送，相應租賃費用就較高。

（3）無線通信。無線GPRS技術與3G、4G移動通信技術具有覆蓋而積廣、可移動、不需要鋪設線路的特點。與GPRS相比，3G、4G在數據的傳送上有了b躍式的進步，可以滿足視頻對數據傳送速度的要求。但是網絡安全方而較為不足，且費用較租用公網帶寬更高。

2.2.2 網絡結構確定

通過現場勘察，根據測控點分布情況，各泵閘現場單元分布范圍較散，由于各信息點地理位置是分散的，并且周圍村莊出地較多，自建光纜敷設困難。因此，我們考慮采用VPN方式實現望虞河錫山段9座泵閘聯網。

綜合利弊，考慮如下租用方式：北界涇河北出口、黃塘河、衛浜、步槍圩、北戴河、珠橋河、五暈河、界涇河各租用公網運營商50～100 Mb不等帶寬光纖網絡，接入到楊安港控制中心。整個系統網絡拓撲結構如圖2所示。

2.3 視頻監視系統

為了改善監視條件，保證泵站、套閘及節制閘的安全可靠運行，實現在楊安港樞紐集中控制中心對各口門建筑進行圖像臨視，在9座口門建筑物的泵房、套閘內外河兩側、套閘閘室、啟閉機房內及其它關鍵部位比如擱門器處均設置全天候彩色攝像機，臨視每座泵站與閘門運行狀態馬劇圍環境安全狀態。

視頻臨控點的設置原則是在現場關鍵點設置定點攝像機與全方位高清攝像機，考慮到整個系統共有98臺套高清攝像監控點，租用的網絡帶寬有限，在楊安港樞紐、衛浜樞紐、黃塘河泵閘、步槍圩西排澇泵站、珠橋河排澇閘站、五星河排澇閘站、界涇河排澇閘站7個點均設置本地硬盤錄像機，負責本地視頻錄像存儲，管理中心需要時候可以直接調取各現場點的視頻資料，也可以有選擇實時嘛控相關點的}汽視圖像。具體配置見表2。

2.4 集控中心

集控中心是望虞河西岸控制工程錫山區遠程集中監控系統數的核心，設在楊安港樞紐管理樓內，土要包括數據服務器、監控系統服務器、操作員工作站、通信服務器、WEB服務器、拼接人屏幕、UPS電源設備、網絡設備、打印機等設備。通過建立集中監控中心，實現對區域內各泵站與閘門的遠程監控和管理，并通過調度控制合理分配排澇指標與要求，保證排澇的安全可靠運行。

2.5 軟件平臺

軟件下臺的具體的功能模塊如下。

（1）泵閘運行實時信息與數據采集模塊。該模塊以區域范圍內泵閘的計算機監控系統為土，依附通信網絡，土要采集的量有土要泵閘機組三相電壓電流、有功無功、功率因數、繞組溫度等實時參數。采集其它參數有壓力、輔機參數、水位、流量、各種閘閥狀態、與各智能儀表通過通信實時監測到的機組運行參數、各斷路器狀態等。狀態量有電源送電狀態、機組啟停狀態、閘閥狀態啟閉狀態、其他設備動作狀態以及保護動作狀態等。

（2）泵閘運行實時信息管理功能模塊。采用計算機軟件開發技術，在自動化管理中心同步實現各泵站主要實時信息的顯示與監視，采用的手段有中心投影大屏實時顯示各泵閘機組主要運行狀況與主要參數，同時，利用實時報表管理，可以組合、查詢、打印任意時刻的泵閘運行參數。

（3）信息管理功能模塊。該模塊是信息管理系統的核心模塊，根據泵閘管理系統的需求與實際應用，未來可以建立泵閘基本信息管理系統、泵閘運行實時信息管理系統、管理中心投影人屏幕災時顯示系統等子系統。3結束語

當前城市水利工程中人多中小型泵閘位置偏遠、分散，運行管理不便而且效率很低，無人值守的遠程集中管理模式成為了水利工程自動化管理的必然發展趨勢。

望虞河西岸控制工程錫山區遠程集中監控系統目前已建設完成并投入運行，極大提高了望虞河西岸錫山區水利工程的運行管理水下，節省了人力成本，為水利工程現代化管理提供了成功借鑒。

參考文獻

[1]王其樂，陸義，付正寧風電場手持輔助檢修系統的研究與實現[J]

風能，2016 （3）：56-57