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)的分布式計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)環(huán)境,，設(shè)計開發(fā)過程中將采用先進(jìn)的GIS,、數(shù)據(jù)庫、計算機(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“實用、先進(jìn),、實時,、可靠、開放,、規(guī)范,、界面友好和便于擴(kuò)展”等突出特點。
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),，充分利用完整的實時數(shù)據(jù)庫和報警事件數(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、事故分析和追憶,，實現(xiàn)大型泵站設(shè)施的智能化運行,。
圖2系統(tǒng)功能架構(gòu)圖
四、系統(tǒng)特點
? 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表,、操作報表、報警報表以及日月年報表,。
方便的報警輸出：支持多媒體語音,、視頻、文本語音轉(zhuǎn)換,、郵件和短信等實時方式的報警通知與輸出,。
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?；胤诺倪^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,。
? 實時性
實時采集現(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）,；采集接口的實時性不能影響生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的性能,。
圖3 力控數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
圖4 力控實時監(jiān)控畫面
? 實用性
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，實現(xiàn)冗余,；采集軟件要有容錯處理機(jī)制,；實時數(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)平臺和重點信息化應(yīng)用系統(tǒng)，實現(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)的實時監(jiān)測,、故障報警、運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)和運行工況進(jìn)行監(jiān)視,，消除設(shè)備運行隱患，確保主設(shè)備的完好率和可調(diào)率,，減輕運行人員勞動強(qiáng)度,，達(dá)到“無人值班,、少人值守”的運行管理要求，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)運行管理現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢,。
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