一、概述
泵站是水利樞紐工程的主要設(shè)施，泵站設(shè)施為城市防洪排澇和農(nóng)村引水排灌起到關(guān)鍵作用。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，對水利設(shè)施和水環(huán)境提出了更高的要求。城市防汛排澇、城鎮(zhèn)水環(huán)境、深水井群和排水設(shè)施均面臨著采用現(xiàn)代信息化技術(shù)來進(jìn)一步提升設(shè)施的要求。實(shí)現(xiàn)排水、井群、擋潮、排澇、引水等泵站自動化監(jiān)控和集中調(diào)度管理，實(shí)時采集各種水情、工情數(shù)據(jù)是信息化建設(shè)的基礎(chǔ)。目前，大部分泵站還是采用傳統(tǒng)的管理和操作方式，主要由人工完成，而城市排水泵站也需要進(jìn)一步提升自動化設(shè)施水平。
泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)主要應(yīng)用于各種水利設(shè)施的泵站自動化監(jiān)控。包括供水泵站、排水泵站、河道防汛排澇泵站、深水井群取水泵站等等。
二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
泵站自動化系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、大屏幕電視系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)組成，主要實(shí)現(xiàn)對水泵機(jī)組、水閘、配電系統(tǒng)、進(jìn)出水池、直流系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、技術(shù)供水系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及其它泵站運(yùn)行重要部位與關(guān)鍵對象、參數(shù)進(jìn)行有效監(jiān)視、監(jiān)測，并做到必要數(shù)據(jù)、圖像、指令的上傳和接收。
圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖
系統(tǒng)采用Client/Browser/Server/體系結(jié)構(gòu)的分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)環(huán)境，設(shè)計(jì)開發(fā)過程中將采用先進(jìn)的GIS、數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、軟件工程、信息工程、多媒體、Web技術(shù)，使系統(tǒng)平臺具有“實(shí)用、先進(jìn)、實(shí)時、可靠、開放、規(guī)范、界面友好和便于擴(kuò)展”等突出特點(diǎn)。
系統(tǒng)可分為四個層次，第一層為現(xiàn)場控制層，主要包括現(xiàn)場硬件PLC、儀表等設(shè)備；第二層為SCADA監(jiān)控層，包括中控室SCADA工程師站和操作員站；第三層為數(shù)據(jù)存儲層，主要包括工業(yè)歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；第四層是數(shù)據(jù)應(yīng)用層，主要包括調(diào)度分析平臺、web發(fā)布服務(wù)器、大屏幕展示系統(tǒng)等。
三、系統(tǒng)功能
功能概述
通過SCADA軟件實(shí)現(xiàn)對泵站龐大的現(xiàn)場數(shù)據(jù)高性能的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視，以實(shí)時的水情（以水文總站的水文水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)為主要依據(jù)）、雨情（就近的雨量觀測站，加載降雨產(chǎn)流模型進(jìn)行計(jì)算）、工情（水閘泵站自動監(jiān)測系統(tǒng)提供的閘門、水泵、電機(jī)、電源信息）為決策的主要依據(jù)，同時綜合其他系統(tǒng)信息（如排水的信息系統(tǒng)、水資源普查的地理信息系統(tǒng)、內(nèi)河防汛墻的地理信息系統(tǒng)以及河道縱橫斷面情況等）并結(jié)合最新或預(yù)報(bào)的氣象信息，在專家系統(tǒng)的作用下生成不同操作控制下的模擬運(yùn)行結(jié)果，以確定最佳的防汛和引清調(diào)水方案，并以形象直觀的WEB方式顯示出來；結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)并輔以水位、水質(zhì)、閘位、河道槽蓄容量、流量、引排水量、防汛墻高度、區(qū)域積水深度等三維空間參數(shù)，充分利用完整的實(shí)時數(shù)據(jù)庫和報(bào)警事件數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，基于所存儲的歷史數(shù)據(jù)方便的進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)、事故分析和追憶，實(shí)現(xiàn)大型泵站設(shè)施的智能化運(yùn)行。
圖2系統(tǒng)功能架構(gòu)圖
四、系統(tǒng)特點(diǎn)
? 先進(jìn)性
系統(tǒng)的高度集成：借助力控SCADA軟件強(qiáng)大的圖形組態(tài)功能、系統(tǒng)集成功能，可以將絢爛、逼真的動態(tài)實(shí)時畫面、視頻影像、GIS信息高度集成在SCADA系統(tǒng)上顯示，形成數(shù)據(jù)模擬與視頻影像、GIS系統(tǒng)無縫集成的監(jiān)控方式。
強(qiáng)大的報(bào)表功能：通過所存儲的歷史數(shù)據(jù)可以方便生成各種值班報(bào)表、操作報(bào)表、報(bào)警報(bào)表以及日月年報(bào)表。
方便的報(bào)警輸出：支持多媒體語音、視頻、文本語音轉(zhuǎn)換、郵件和短信等實(shí)時方式的報(bào)警通知與輸出。
歷史追憶（事故追憶）：通過定義事故追憶條件和追憶變量，以及追憶時間的設(shè)置，當(dāng)追憶條件滿足的時候產(chǎn)生追憶指示，用戶可以通過追憶組件查看事故回放。回放的過程支持曲線和表格，并支持打印和存盤等。
? 安全性
在操作上嚴(yán)格權(quán)限管理。系統(tǒng)應(yīng)提供審計(jì)跟蹤功能，記錄所有用戶操作過程，對出現(xiàn)的系統(tǒng)安全問題提供調(diào)查的依據(jù)和手段；系統(tǒng)應(yīng)具備事務(wù)日志功能。為了保證系統(tǒng)采集、控制的安全可靠性，該方案采用SCADA操作員站雙機(jī)熱備、雙網(wǎng)冗余配置。
? 實(shí)時性
實(shí)時采集現(xiàn)場中的水情、工情、雨情等信息，并將其存在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫中。具有較強(qiáng)的實(shí)時性和較高的處理效率，對訪問的響應(yīng)時間要短；采集接口的實(shí)時性好，能滿足其應(yīng)用的需要；采集接口的采集周期在5秒到5分鐘之間（可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定）；采集接口的實(shí)時性不能影響生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的性能。
圖3 力控?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)
圖4 力控實(shí)時監(jiān)控畫面
? 實(shí)用性
操作界面簡單，易于理解；系統(tǒng)維護(hù)方便快捷；二次開發(fā)接口必須標(biāo)準(zhǔn)化；災(zāi)難性故障的恢復(fù)要簡單、可靠。
? 容錯、冗余
采集接口在具備條件的場合，實(shí)現(xiàn)冗余；采集軟件要有容錯處理機(jī)制；實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有容錯能力，根據(jù)具體的硬件條件實(shí)現(xiàn)冗余。
? 擴(kuò)展性
建立一個開放的、標(biāo)準(zhǔn)的、可擴(kuò)充、易管理的實(shí)時數(shù)據(jù)庫平臺，把各子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來，充分考慮將來需求的成長空間。
五、總結(jié)
泵閘自動化監(jiān)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)水利信息化的重要環(huán)節(jié)之一，采用國內(nèi)先進(jìn)監(jiān)控組態(tài)軟件力控ForceControl軟件數(shù)據(jù)平臺，利用自動控制、網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算機(jī)以及GIS等信息技術(shù)構(gòu)建大型泵站信息化系統(tǒng)，建設(shè)能夠掌握雨情、工情、水情、墑情、災(zāi)情的信息基礎(chǔ)平臺和重點(diǎn)信息化應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了防洪、抗旱、排澇和市區(qū)內(nèi)溝河系納潮沖污的自動化集中監(jiān)控運(yùn)行管理，完成所管轄區(qū)域內(nèi)所有泵站設(shè)備的現(xiàn)地和遠(yuǎn)方控制操作、主要設(shè)備參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測、故障報(bào)警、運(yùn)行過程模擬顯示以及當(dāng)?shù)貓D像監(jiān)視等功能；能有效地提高泵站設(shè)備的可靠性、安全性、可維護(hù)性以及控制操作的自動化水平；能夠?qū)崟r對設(shè)備參數(shù)和運(yùn)行工況進(jìn)行監(jiān)視，消除設(shè)備運(yùn)行隱患，確保主設(shè)備的完好率和可調(diào)率，減輕運(yùn)行人員勞動強(qiáng)度，達(dá)到“無人值班、少人值守”的運(yùn)行管理要求，進(jìn)一步提高泵閘調(diào)度的及時性和準(zhǔn)確性。順應(yīng)我國水利行業(yè)運(yùn)行管理現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢。
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