揚州市烏塔溝分洪道工程自動化系統設計概述

許媛 陳丹 唐亮

揚州市烏塔溝分洪道工程自動化系統設計概述

許媛 陳丹 唐亮

一、系統概述

揚州市烏塔溝分洪道工程位于揚州市開發區和邗江區交界處，是揚州市城市防洪重點工程之一，由分洪道（含河道、沿線8座泵站等）、分洪道閘、東閘三部分組成。本項目將在烏塔溝沿線建立一套自動控制、視頻監視與局域網系統，適用于工程的運行，能夠實現對分洪道閘、東閘和8座泵站的自動控制及視頻監視，滿足“無人值班、少人值守”的要求，達到遠程監控、數據共享、圖像遠傳瀏覽的水平。

二、自動控制系統

1.系統結構

烏塔溝分洪道工程自動控制系統采用分層分布開放式結構，分為“遠控、現控”二級。

第一級為現控級，現地控制級由10

套現地控制單元LCU（PLC控制柜）組成。分洪道閘、東閘和8座泵站各安裝一臺施耐德Premium系列PLC，負責對節制閘閘門、泵站機組的運行狀態及上下游水位、閘門開高、電氣量等數據進行實時采集，并將這些數據發送到遠控級，同時可接收遠控級的自動命令，執行相應的控制操作。

第二級為遠控級，遠程控制級設在分洪道閘控制中心內，由兩臺監控主機、數據庫服務器、打印機等組成。監控主機是整個自動控制系統的上位機，上位機按雙機冗余設計，運行值班主機可預先任意選定，雙機通過以太網通訊。系統軟件根據值班主機的通訊、硬件、軟件等狀態，進行跟蹤判別。一旦值班主機出現異常，系統可給出切換信號，由備用機代替值班主機，同時給出主機故障提示。監控主機與PLC之間通過以太網進行數據通訊，負責對PLC提供的信息進行綜合處理、顯示、存儲、打印、設備保護報警等；同時根據水情、工情直接對分洪道閘、東閘、8座泵站PLC下達有關控制命令。

2.系統功能

自動控制系統具有以下主要功能：

（1）數據采集與處理

系統巡測節制閘、泵站的各種實時數據與狀態信號，進行必要的數據預處理并建立當地實時數據庫和歷史數據庫。

（2）參數在線修改

系統可在線對運行狀態判別條件、預置參數進行在線修改。

（3）控制與調節

系統可對節制閘閘門進行升、降、停控制，對泵站機組進行啟、停控制。

（4）報警與保護

系統對各設備的狀態及參數進行不正常報警，如閘位計故障、限位失常等。系統跟蹤測試運行過程中的情況，發現異常分別作出處理，保證設備安全，防止事故擴大，并及時推出報警窗口畫面和報警聲音，提示報警原因。

（5）設備運行統計記錄

系統對各設備的運行情況進行統計記錄，某些信息自動提示給值班人員。系統還將對參數越復限及定值變更等情況作出統計記錄，并自動生成各類報表。

（6）打印

系統配置一臺打印機，可打印各類報表、圖形、記錄等。

三、視頻監視系統

1.系統結構

烏塔溝分洪道工程視頻監視系統將實現對分洪道閘、東閘、8座泵站的視頻監視。該系統按照四部分設計，即前端設備、傳輸設備、控制設備、客戶端設備。

前端設備由安裝于各監控點的全方位攝像機和定點攝像機組成，負責圖像和數據的采集與處理。分洪道閘、東閘監控點分布于上游、下游、控制室等部位，8座泵站監控點分布于泵房、出水口。

傳輸設備由網線和接口設備組成，負責將攝像機的信號傳輸到視頻服務器上。網絡攝像機通過網絡直接將現場信號傳輸到視頻服務器，方便、快捷、穩定。

控制設備由安裝于分洪道閘控制中心的視頻服務器組成，負責接收局域網上各監控點的信號，存儲視頻錄像，并負責完成云臺和鏡頭的控制、系統分區控制和分組同步控制以及圖像檢索與處理。

客戶端設備由客戶端計算機組成，值班人員通過客戶端計算機訪問視頻服務器，能夠查看來自各監控點的任意圖像，并可根據需要實現畫面分割顯示功能。

2.系統功能

視頻監視系統具有以下主要功能：

（1）圖像控制

系統可對攝像機的焦距、光圈，云臺的上、下、左、右進行控制和操作，使用戶能夠得到自己滿意的圖像效果。

（2）多畫面分割

系統能夠實現對多個監控點的圖像同時進行觀察，并以任意組合多畫面方式顯示。

（3）圖像存儲和回放

系統自動將圖像存儲到硬盤上，并可通過系統播放軟件播放圖像。

（4）多級口令設置及操作設置

系統中提供三級安全和保密控制：一是一般查詢功能；二是操作功能，既可以進行查詢，也可以進行控制；三是系統管理員，除了具有操作員的一切功能外，還能對系統進行修改和擴充。為了保證系統安全性，各種登錄都需要口令。

（5）設備自身維護和檢測

系統軟硬件具備自動通訊監測和自我維護功能，對系統自身故障能及時告警和記錄，同時誤操作部分故障不會導致系統崩潰。

（6）系統可分區控制

系統可通過系統應用軟件對用戶的要求按權限進行分區控制及分組同步切換。

四、局域網系統

烏塔溝分洪道工程局域網系統將分洪道閘、東閘、8座泵站連接起來，為自動控制及視頻監視系統提供數據通訊通道。烏塔溝分洪道為南北走向，全長8.24km，東閘建于分洪道最北端河道上，分洪道閘建于分洪道最南端河道上；由北向南在分洪道沿線建有勝利、徐莊、王莊、焦莊、軍橋西、石街河、大灣東、灘田河8座泵站，其中徐莊、王莊、軍橋西、大灣東、灘田河泵站位于分洪道東側，勝利、焦莊、石街河泵站位于分洪道西側。分洪道閘、東閘、8座泵站各安裝一臺環網交換機，并在分洪道東、西大堤上各敷設一根光纖，構成一個千兆工業環網。

五、結語

揚州市烏塔溝分洪道工程自動化系統運行穩定、質量可靠、技術先進、操作簡單、維護方便，提高了水利工程的現代化管理水平，為工程的安全運行提供了強有力的保障■

（作者單位：江蘇省江都水利工程管理處 225200）