中小型水利閘站群監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

黃莉娜

(佛山市順德區(qū)水利投資建設(shè)有限公司，廣東 順德 528300)

0 引 言

閘站群監(jiān)控系統(tǒng)在水里工程中可以滿足管理單位的使用需求，具有操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠和維護(hù)簡(jiǎn)單的作用。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，水利行業(yè)也逐步開始采用計(jì)算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)信息技術(shù)。閘站群監(jiān)控系統(tǒng)是在舊閘的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，此系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)性和實(shí)用性，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、實(shí)時(shí)傳輸和自動(dòng)采集等，對(duì)水利工程的現(xiàn)代化管理起到了重大作用。順德區(qū)大良水利閘站群監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造工程已于2017月8月15日全部完工，依據(jù)《水利水電建設(shè)工程驗(yàn)收規(guī)程》(SL223-2008)的有關(guān)規(guī)定于2018年1月4日在佛山市順德區(qū)大良街道三防指揮所會(huì)議室舉行單位工程驗(yàn)收。

1 中小型水利閘站群監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)

以順德區(qū)為監(jiān)控單位，對(duì)已建立的電排站和工程水閘為對(duì)象，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)。在各個(gè)電排站、水閘站安裝視頻監(jiān)控，利用光纖對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電排站和水閘站進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；在各個(gè)電排站和水閘站安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)運(yùn)行狀態(tài)和情況進(jìn)行監(jiān)控[1]。

2 設(shè)計(jì)原則

2.1 系統(tǒng)總述

該監(jiān)控中心設(shè)立在順德區(qū)是整個(gè)項(xiàng)目的調(diào)度管理層，負(fù)責(zé)所有潮頃聯(lián)安圍上由順德區(qū)大良水利閘站的監(jiān)視監(jiān)控和調(diào)度管理。其組成部分如圖1所示。

監(jiān)控中心采用光纜或者無線通訊點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式與遠(yuǎn)程閘站就地控制站進(jìn)行連接。監(jiān)控中心掌握各閘站的水位以及運(yùn)行工況，并將采集到的各閘站信息加以處理進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)，將其作為調(diào)度各個(gè)閘站運(yùn)行的依據(jù)。

該計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)需要隨時(shí)擴(kuò)展，是基于太網(wǎng)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的，傳輸速度快，數(shù)據(jù)的可靠性和實(shí)時(shí)性高[2]。

2.2 監(jiān)控對(duì)象

該監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視對(duì)象為順德區(qū)大良水利閘站的主要機(jī)械設(shè)備、配電設(shè)備、電器設(shè)備、閘門和水利項(xiàng)目設(shè)施。水利閘站包含船閘、座水涵、通航，座電排站留出光纜芯線和接口，其中3座電排為規(guī)劃或重建。

圖1 監(jiān)控中心的組成部分

2.3 設(shè)計(jì)總體原則

該檢測(cè)系統(tǒng)包含3個(gè)方面：圖像監(jiān)控系統(tǒng)、現(xiàn)地監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控控制中心系統(tǒng)，設(shè)計(jì)總原則是穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)開放、易于維護(hù)、實(shí)用經(jīng)濟(jì)、技術(shù)先進(jìn)。

1)在發(fā)生報(bào)警時(shí)，可以根據(jù)不同的語(yǔ)音和音響報(bào)警，還有不同顏色的閃光燈來分辨不同的報(bào)警級(jí)別，同時(shí)屏幕上也會(huì)給出報(bào)警信息，系統(tǒng)也會(huì)保存和記錄發(fā)生報(bào)警信息的類別、站名、設(shè)備名以及報(bào)警的時(shí)間等。當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)退出運(yùn)行時(shí)，在具備開機(jī)條件下，可由人工觀察現(xiàn)場(chǎng)，通過操作來控制機(jī)組運(yùn)行。

2)監(jiān)控系統(tǒng)包括現(xiàn)地監(jiān)控層和集中監(jiān)控層兩層，系統(tǒng)呈分層分布式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了遙測(cè)、遙調(diào)、遙控和遙信功能。日常運(yùn)行可以完全采用監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。

3)系統(tǒng)采用業(yè)界流行的控制模式，配置先進(jìn)、可擴(kuò)充性強(qiáng)，再加上流行通用的組態(tài)軟件，大大的提高了信息量和使用畫面的可操作性，同時(shí)還加強(qiáng)了屏幕的美觀程度。以進(jìn)口名牌作為主要硬件設(shè)備，在配以其他國(guó)內(nèi)名牌以及中外合資產(chǎn)品作為備選硬件。

4)系統(tǒng)具有友好的人機(jī)界面，可維護(hù)性較好、標(biāo)準(zhǔn)一致。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)呈全漢化圖形界面，采用通用轉(zhuǎn)件，給用戶提供各種使用資源，操作具有提示非常方便。

5)該系統(tǒng)具有良好的防雷電破壞和抗干擾能力[3]。

6)監(jiān)控室模擬屏系統(tǒng)數(shù)據(jù)直接來源于監(jiān)控系統(tǒng),響應(yīng)速度快。

7)系統(tǒng)具有自我診斷功能，安全系數(shù)高。

3 水利閘站群監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)借助無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化監(jiān)控，并采用多媒體信息壓縮和解壓技術(shù)，監(jiān)控人員可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閘站的具體情況。視頻監(jiān)控系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸、視頻監(jiān)控中心和視頻采集系統(tǒng)三部分構(gòu)成如圖2所示[4]。

圖2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成及其作用

1)網(wǎng)絡(luò)傳輸。該部分主要負(fù)責(zé)視頻信息編碼以及傳輸工作，由通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成。

2)視頻監(jiān)控中心。該部分主要由信息硬件和軟件組成，主要包含數(shù)據(jù)庫(kù)處理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控主機(jī)和視頻處理器，監(jiān)控人員可以通過手機(jī)等對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3)視頻采集系統(tǒng)。該部分是單點(diǎn)采集系統(tǒng)和車載系統(tǒng)的補(bǔ)充，主要由傳輸模塊和攝像機(jī)組成。

3.2 入侵報(bào)警系統(tǒng)

入侵報(bào)警系統(tǒng)主要由傳輸設(shè)備、前端設(shè)備、顯示記錄設(shè)備和處理控制設(shè)備組成。前端設(shè)備為監(jiān)控中心工作人員判斷閘站設(shè)備運(yùn)行狀況提供依據(jù)，前端設(shè)備會(huì)將空氣流通情況、現(xiàn)場(chǎng)的溫濕度、能量及氣味等物理量變化轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，并將其傳送到控制中心。控制中心人員的狀態(tài)決定著防盜系統(tǒng)的狀態(tài)具體如表1所示。

表1 控制中心人與防盜系統(tǒng)狀態(tài)關(guān)系

3.3 視頻調(diào)度系統(tǒng)

視頻調(diào)度系統(tǒng)是利用分布式系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)和軟交換技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)資源進(jìn)行整合，是一項(xiàng)集網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、數(shù)據(jù)整合和會(huì)議通訊技術(shù)為一體的平臺(tái)。其起到的作用如表2所示。可以整合現(xiàn)場(chǎng)資源并將其通過計(jì)算機(jī)平臺(tái)展現(xiàn)出來，展現(xiàn)的聲音和圖像清晰[5-6]。

表2 視頻調(diào)度系統(tǒng)的作用

3.4 順德區(qū)大良水利閘站群監(jiān)控系統(tǒng)工程的主要建設(shè)內(nèi)容

1)在總長(zhǎng)度控制為19660m的情況下，更換光纜或新建光纜。主要包括：①桂畔海水利樞紐(船閘)至原監(jiān)控中心光纜敷設(shè)600m；②四村水利樞紐至五沙橋頭敷設(shè)4300m；③大門窖船閘至原監(jiān)控中心光纜敷設(shè)8470m；④逢沙電排站至原監(jiān)控中心光纜敷設(shè)6290m。

2)對(duì)閘站的26個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行改造(自動(dòng)化監(jiān)控設(shè)備)。其中新增的站點(diǎn)有7個(gè)，其他的只需要更換現(xiàn)有設(shè)備和對(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)。主要包括：桂畔海水利樞紐(電排站)、桂畔海水利樞紐(船閘)合成電排站、新河水閘、南涌涵閘泵站(舊站)、三村水利樞紐、員工村節(jié)制閘、南涌泵站(新站)、金陡水閘、沙圩涵閘電排站、新河泵站、大門窖船閘、四村水利樞紐、(新增1)新區(qū)引排水閘站(泵站)、金陡電排站、(新增2)新區(qū)引排水閘站(水閘)、逢沙電排站、(新增3)興順河節(jié)制閘、(新增4)東閘水閘、(新增5)一村水閘(泵站)、沙坑節(jié)制閘、桂畔海水利樞紐(水閘)、大門窖電排站、(新增7)石牌節(jié)制、新窖節(jié)制閘、(新增6)河口節(jié)制閘共26個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行升級(jí)改造。

3)群控中心改造主要在：工作站1項(xiàng)安裝調(diào)試和監(jiān)控中心服務(wù)器；監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜1項(xiàng)安裝調(diào)試；會(huì)商系統(tǒng)1項(xiàng)改造單元工程安裝調(diào)試；激光顯示幕墻1項(xiàng)安裝調(diào)試；監(jiān)控中心、會(huì)商室等室內(nèi)裝修；ups電源柜1項(xiàng)安裝調(diào)試；三防信息及防汛雷達(dá)預(yù)警系統(tǒng)1項(xiàng)安裝調(diào)試；監(jiān)控中心音、視頻改造1項(xiàng)安裝調(diào)試。

4 結(jié) 語(yǔ)

順德區(qū)大良水利閘站群監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造工程已按批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)內(nèi)容按期完成全部工程項(xiàng)目，工程質(zhì)量合格，施工中未發(fā)生過工程質(zhì)量事故，施工質(zhì)量資料基本齊全，外觀較好。閘站在水利工程中承擔(dān)著非常關(guān)鍵的作用，其是確保工程安全、有效運(yùn)行的基礎(chǔ)。因此，對(duì)閘站群監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)可以充分發(fā)揮監(jiān)控在水利工程運(yùn)行中的作用，確保閘站監(jiān)控具有一定的實(shí)用性和先進(jìn)性，提高了閘站的現(xiàn)代化管理效率和自動(dòng)化水平。