資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。荊江大堤觀音寺閘遠程控制系統(tǒng)建設楊俊(湖北省荊州市長江河道管理局江陵分局,湖北荊州434000)摘要:采用先進的電子、計算機、通信等技述對涵閘進行技術改造,實施遠程監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)對涵閘進行三級控制,提高涵閘現(xiàn)代化管理水平。關鍵詞:涵閘;遠程控制系統(tǒng);建設1、概述為了實現(xiàn)對水閘管理規(guī)范化、自動化和數字化,合理利用長江水資源,確保水閘運行安全,實現(xiàn)對水閘的自動化遠程控制管理,荊州市長江河道管理局11月決定對觀音寺閘控制系統(tǒng)進行自動化改造。觀音寺引水閘是江陵縣荊江大堤上最早的引水閘,位于荊江大堤樁號740+750處,是一座由新老閘組成的套閘,鋼筋混凝土結構。老閘系拱涵式,1960年2月建成,為三級水工建筑物。因不符合大堤防洪要求,后在老閘前另建新閘。新閘于1961年11月動工,1962年4月建成,屬一級水工建筑物,開敞式三孔,每孔寬3米,高3.3米,閘底高程31.76米,閘室裝有蝸殼螺桿式啟閉機3臺,啟閉能力30噸,閘后消力池長29米,控制運用閘前水位42.07米,設計最大流量77立方米/秒。1997年又對該閘進行了加固處理。觀音寺閘控制系統(tǒng)自動化改造工程11月動工,主要改造項目有安裝現(xiàn)地控制屏、上位機、閘門監(jiān)控系統(tǒng)、水情自動測報系統(tǒng)、建控制中心,工程總投資80多萬元。5月初該工程經過竣工驗收投入運行。2、系統(tǒng)組成及建設目標2．1水情自動測報系統(tǒng)主要包括水情自動測報系統(tǒng)、供水計量在線監(jiān)測系統(tǒng)、供水預報系統(tǒng)。水情自動測報系統(tǒng)是在觀音寺灌區(qū)建設水位遙測站,包括2個水位遙測站,滿足水閘供水優(yōu)化調度自動監(jiān)測的需求。2．2閘門監(jiān)控系統(tǒng)主要由觀音寺引水水閘3孔閘門現(xiàn)地站組成。對現(xiàn)地站進行可靠有效的控制,將采集的數據信息準確無誤地上送至共享數據庫,并能根據上級調度指令,完成閘門的啟閉控制。2．3在荊江大堤引水閘自動化試點改造工程中裝設1個工業(yè)電視系統(tǒng)的監(jiān)視點,可使運行值班人員在調度控制室和防汛值班室隨時獲得現(xiàn)場啟閉機設備運行、現(xiàn)地機房設備狀態(tài)等場景的實時圖像,并可對現(xiàn)場圖像進行錄像、存檔與再現(xiàn)?？蓪崿F(xiàn)對引水閘設備以數據、圖像等綜合信息的全方位監(jiān)控,保障水閘安全運行、加快設備事故故障處理,方便水閘設備調試、維護、檢修工作,減輕值班人員的勞動強度。2．4在已建成的荊江大堤通信系統(tǒng)基礎上,增加觀音寺堤防管理段光纖通信傳輸設備,組建荊江大堤引水閘光纖傳輸通信系統(tǒng)平臺,作為荊江大堤引水閘自動化系統(tǒng)改造試點項目工程的通信子系統(tǒng)。2．5在觀音寺管理段建設指揮調度會商室。在會商室內,設置一套觸摸控制一體機。操作員可經過一體機上高亮度、高分辨率的計算機監(jiān)控畫面顯示了解整個引水閘調度概貌,設備狀態(tài),指揮操作和對所有參數包括圖像、閘門開度、離合狀態(tài)、安全監(jiān)測的控制及現(xiàn)地圖像監(jiān)視;系統(tǒng)能實現(xiàn)信號剪切、縮放、大小調整等多功能處理。3、系統(tǒng)設計及功能3．1系統(tǒng)總體設計本系統(tǒng)包含各種專業(yè)監(jiān)控、通信、控制、圖像顯示系統(tǒng),從不同方面和專業(yè)角度對閘站系統(tǒng)進行全方位的運行監(jiān)視與控制。引水閘自動化監(jiān)控系統(tǒng)是整個工程原始數據的主要來源,同時也決定了系統(tǒng)的信息源是多方面的。各監(jiān)控系統(tǒng)分別采集和存儲了各自的原始專業(yè)數據,這些數據服務于各自的專業(yè)系統(tǒng)以完成對應的功能,并在各自的系統(tǒng)范圍內是完備和自包含的。但各監(jiān)控系統(tǒng)間還需要根據應用需求相互集成,最終形成一個有機整體,以便提供統(tǒng)一集中的系統(tǒng)監(jiān)控和管理手段,并為全局性的高級分析決策應用提供一致的綜合性數據,避免形成各專業(yè)信息孤島。因此從總體邏輯看,系統(tǒng)的層次結構如圖所示。4、分析決策層高級應用、綜合分析、輔助決策工程運行聯(lián)合調度決策、工程檢測、事故運行緊急決策預案3、數據支撐層圖像、表格、曲線、報表等數據中心關聯(lián)、匯總、二次加工數據庫2、數據傳輸層傳輸通道、通信網絡數據通道現(xiàn)地站網絡中心及分中心網絡1、數據采集層傳感器數據采集監(jiān)控子系統(tǒng)綜合以上系統(tǒng)范圍,功能要求和層次化管理格局,荊江大堤引水閘自動化改造試點項目系統(tǒng)總體結構應分下述子系統(tǒng)結構。3．1．1網絡通信系統(tǒng)對應層次化設計,將整個網絡根據管理層次劃分為中心站、分中心站、現(xiàn)地站3級,分別對應邏輯上的核心層、匯聚層、接入層。⑴、中心站級。荊州中心站,對應于核心層。核心層將各種多媒體業(yè)務分配到分布層的各個節(jié)點,為各業(yè)務節(jié)點之間的通訊提供一個高性能的IP通路。⑵、分中心站級。江陵分中心控制站,對應于匯聚層。匯聚層經過光纖網絡向上連接核心層,同時向下連接接入層的區(qū)域核心節(jié)點。⑶、現(xiàn)地站級。觀音寺管理段,對應于接入層,接入層為用戶提供豐富的業(yè)務接口,實現(xiàn)綜合業(yè)務接入,完成多種業(yè)務流的適配和數據分布功能,接入層經過光纖網絡方式與匯聚層進行連接。網絡的層次結構如圖所示。核心層荊州中心站基于SDH光纖通訊系統(tǒng)核心層荊州中心站基于SDH光纖通訊系統(tǒng)匯聚層江陵分中心匯聚層江陵分中心基于SDH光纖通訊系統(tǒng)接入層觀音寺現(xiàn)地站接入層觀音寺現(xiàn)地站基于本地/遠程接入核心層、匯聚層、接入層通信建設,主要是把分離的專業(yè)性應用系統(tǒng)集成在同一信息平臺上,使各部門和各級管理單位能對信息資源充分共享和合理利用,最大限度地發(fā)揮科學調度的綜合經濟效益和社會效益。該網絡對安全性及實時性要求較高,在確保網絡的可靠性與穩(wěn)定性的同時,為各項水利監(jiān)控業(yè)務提供高速寬帶。采用VLAN技術組網,網絡按照不同的水利監(jiān)控業(yè)務劃分不同的VLAN,不同的監(jiān)控系統(tǒng)在不同的VLAN內運行,實現(xiàn)各種監(jiān)控業(yè)務在傳輸時的安全隔離。采用Qos技術,保障在網絡發(fā)生擁塞時關鍵業(yè)務的數據流量依然不受影響。在重要節(jié)點建立備用的2M鏈路,由于本工程的網絡為星型,如果某節(jié)點的光纖發(fā)生故障,將會引起一系列管理站點的數據無法監(jiān)控。建立備用的2M鏈路后,在主鏈路發(fā)展故障時,數據流量會快速定向至備份鏈路,由備用鏈路2M傳至角美中心站。這樣能夠大大提高該網絡的可靠性。3．1．2現(xiàn)地站控制系統(tǒng)觀音寺閘現(xiàn)地站由螺桿式啟閉機操作,每臺啟閉機由一臺電機驅動。根據引水閘設備布置和閘門運行的要求及特點對現(xiàn)地站3扇閘門開度、上下限位、閘前水位、閘后水位、流量、故障等信號采集處理,并可經過遠程、現(xiàn)地控制調節(jié)實現(xiàn)人工或遠程啟閉機控制。設置1套公共控制單元及3套機組現(xiàn)地控制單元(每個現(xiàn)地站1套公共控制單元,每個閘孔1套現(xiàn)地控制單元),每套機組現(xiàn)地控制單元采用1套可編程控制器(PLC),輔以繼電器、接觸器等開關元器件組成控制系統(tǒng)。機組現(xiàn)地控制單元經過以網絡通訊模塊接入現(xiàn)地站網絡系統(tǒng)。現(xiàn)地站控制系統(tǒng)能夠實現(xiàn)現(xiàn)地手動控制、現(xiàn)地程序控制和遠程控制。3．1．3高清網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)高清網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)為閘站提供工業(yè)級的視頻監(jiān)控。在引水閘啟閉機室安裝1臺工業(yè)級高清網絡攝像機。視頻監(jiān)控系統(tǒng)為調度人員提供了足不出戶就能夠直接監(jiān)視重點位置內、外情況,現(xiàn)場設備運行情況的手段,使調度人員在控制中心便可監(jiān)視整個調度的全過程,從而大大提高了閘站控制的安全性。高清網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)除起到正常的監(jiān)視作用外,還可與控制系統(tǒng)聯(lián)動,及時發(fā)現(xiàn)故障點和提醒調度人員,觀察并錄下報警時相關的現(xiàn)場及設備運行情況,對可能出現(xiàn)的任何異常情況盡早發(fā)現(xiàn)、盡早處理、并在事后重放分析。視頻圖像信息可上傳至調度指揮中心。3．1．4水情自動測報系統(tǒng)建設引水閘灌區(qū)遙測站點,經過遙測站點實時反映內河干渠水位信息。在工作站上對采集的數據進行分析和上傳給上一級部門。經過引水閘自動化系統(tǒng)分析可自動調度閘門啟閉,達到科學調水及防汛抗洪目的。本方案只建立閘前、閘后水位測報站,不涉及雨量站的建設。3．2系統(tǒng)主要功能3．2．1實現(xiàn)涵閘啟閉機的實時控制及啟閉狀態(tài)監(jiān)測;3．2．2實現(xiàn)涵閘閘前、閘后水位及閘室內內環(huán)境的實時監(jiān)測;3．2．3實現(xiàn)閘前、閘后、閘室及周邊環(huán)境的現(xiàn)地和遠程監(jiān)視;3．2．4實現(xiàn)啟閉機的限位、過載等安全保護。4、系統(tǒng)運用及特點觀音寺閘自動化遠程控制系統(tǒng)是在充分考慮涵閘運行安全和可靠性的前提下,采用先進的傳感器技術、電子技術、網絡與通信技術等現(xiàn)代化技術,來完成涵閘的自動精確啟閉、信息采集、數據計算和記錄,以及全天候、多方位涵閘現(xiàn)象圖像的數字傳輸與實時監(jiān)控,其現(xiàn)代化、自動化、科學化的監(jiān)控手段大大提高了該涵閘的控制及管理水平。遠程監(jiān)控端以電子地圖為背景,根據實時圖像顯示以及相關環(huán)境參數提示,實現(xiàn)對相應涵閘運行的有效控制,涵閘安全狀況的實時監(jiān)測。并具有以下特點:4．1功能綜合化。自動化控制系統(tǒng)是各種技術密集、多種專業(yè)技術相互交叉、相互融合的系統(tǒng)。它是建立在計算機技術、數據通信技術基礎上發(fā)展起來的。是現(xiàn)代技術綜合功能在涵閘運行管理中的運用。4．2測量數據自動化。日常的水情測報、引水計量可經過自動化系統(tǒng),可遠程監(jiān)控自動獲取。4．3操作監(jiān)視屏幕化。執(zhí)行上級調度指令進行開閘或關閘的操作,被屏幕上的鼠標操作或鍵盤操作所取代。而且經過計算機上的顯示器,能夠監(jiān)視涵閘的實時運行情況和對涵閘啟閉進行操作控制。4．4運行管理智能化。智能化的含義不但是能實現(xiàn)許多自動化的功能。比如,系統(tǒng)可對閘門運行狀態(tài)信號、各設備運行參數及故障報警信號進行采集,并將采集的信息上送中心主控級計算機,實現(xiàn)與主控級計算機的實時通訊,系統(tǒng)設置了各類故障的檢測、報警和處理功能,對異常情況能自動轉入相應的事故處理程序。它的運用取代了運行工作中的各種人工作業(yè),從而提高了涵閘的運行管理水平。5、結束語觀音寺閘自動化遠程控制系統(tǒng)工程完工后,已實現(xiàn)荊州中心站(荊州市長江河道管理局所在地)、江陵分中心站(江陵分局所在地)、觀音寺段閘站三級監(jiān)控,同步處理閘站所有監(jiān)測、監(jiān)控數據,實時接收視頻圖像信息,實施自動化遠程控制功能。這標志著荊州市長江河道管理局為”提高水資源調控、水利管理和工程運行的信息化水平,以水利信息化帶動水利