中小型水利閘站群監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(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，具有操作簡單、穩(wěn)定可靠和維護簡單的作用。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，水利行業(yè)也逐步開始采用計算機技術(shù)和先進信息技術(shù)。閘站群監(jiān)控系統(tǒng)是在舊閘的基礎(chǔ)上進行改造，此系統(tǒng)具有動態(tài)性和實用性，可以進行遠程監(jiān)控、實時傳輸和自動采集等，對水利工程的現(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議室舉行單位工程驗收。

1 中小型水利閘站群監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的目標

以順德區(qū)為監(jiān)控單位，對已建立的電排站和工程水閘為對象，對監(jiān)控系統(tǒng)進行自動化設(shè)計。在各個電排站、水閘站安裝視頻監(jiān)控，利用光纖對現(xiàn)場電排站和水閘站進行實時監(jiān)控，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行存儲；在各個電排站和水閘站安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對運行狀態(tài)和情況進行監(jiān)控[1]。

2 設(shè)計原則

2.1 系統(tǒng)總述

該監(jiān)控中心設(shè)立在順德區(qū)是整個項目的調(diào)度管理層，負責(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對點的方式與遠程閘站就地控制站進行連接。監(jiān)控中心掌握各閘站的水位以及運行工況，并將采集到的各閘站信息加以處理進行顯示和存儲，將其作為調(diào)度各個閘站運行的依據(jù)。

該計算機監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)需要隨時擴展，是基于太網(wǎng)的機構(gòu)設(shè)計的，傳輸速度快，數(shù)據(jù)的可靠性和實時性高[2]。

2.2 監(jiān)控對象

該監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視對象為順德區(qū)大良水利閘站的主要機械設(shè)備、配電設(shè)備、電器設(shè)備、閘門和水利項目設(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)計總體原則

該檢測系統(tǒng)包含3個方面：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)計總原則是穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)開放、易于維護、實用經(jīng)濟、技術(shù)先進。

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

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)，實現(xiàn)了遙測、遙調(diào)、遙控和遙信功能。日常運行可以完全采用監(jiān)控系統(tǒng)進行監(jiān)控。

3)系統(tǒng)采用業(yè)界流行的控制模式，配置先進、可擴充性強，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，同時還加強了屏幕的美觀程度。以進口名牌作為主要硬件設(shè)備，在配以其他國內(nèi)名牌以及中外合資產(chǎn)品作為備選硬件。

4)系統(tǒng)具有友好的人機界面，可維護性較好、標準一致。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)計與實現(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)控人員可以通過計算機網(wǎng)絡(luò)平臺實時監(jiān)測閘站的具體情況。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。該部分主要負責(zé)視頻信息編碼以及傳輸工作，由通信網(wǎng)絡(luò)和計算機網(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)庫處理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控主機和視頻處理器，監(jiān)控人員可以通過手機等對設(shè)備進行實時監(jiān)控。

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

3.2 入侵報警系統(tǒng)

入侵報警系統(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)備運行狀況提供依據(jù)，前端設(shè)備會將空氣流通情況、現(xiàn)場的溫濕度、能量及氣味等物理量變化轉(zhuǎn)化成電信號，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)對現(xiàn)場資源進行整合，是一項集網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、數(shù)據(jù)整合和會議通訊技術(shù)為一體的平臺。其起到的作用如表2所示。可以整合現(xiàn)場資源并將其通過計算機平臺展現(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)對閘站的26個站點進行改造(自動化監(jiān)控設(shè)備)。其中新增的站點有7個，其他的只需要更換現(xiàn)有設(shè)備和對設(shè)備進行升級。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個站點進行升級改造。

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

4 結(jié) 語

順德區(qū)大良水利閘站群監(jiān)控系統(tǒng)升級改造工程已按批準的設(shè)計內(nèi)容按期完成全部工程項目，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、有效運行的基礎(chǔ)。因此，對閘站群監(jiān)控系統(tǒng)進行設(shè)計可以充分發(fā)揮監(jiān)控在水利工程運行中的作用，確保閘站監(jiān)控具有一定的實用性和先進性，提高了閘站的現(xiàn)代化管理效率和自動化水平。