中小型水利閘站群監控系統的設計與實現

黃莉娜

(佛山市順德區水利投資建設有限公司，廣東 順德 528300)

0 引 言

閘站群監控系統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、穩定可靠和維護簡單的作用。隨著信息技術的發展，水利行業也逐步開始采用計算機技術和先進信息技術。閘站群監控系統是在舊閘的基礎上進行改造，此系統具有動態性和實用性，可以進行遠程監控、實時傳輸和自動采集等，對水利工程的現代化管理起到了重大作用。順德區大良水利閘站群監控系統升級改造工程已于2017月8月15日全部完工，依據《水利水電建設工程驗收規程》(SL223-2008)的有關規定于2018年1月4日在佛山市順德區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控系統設計的目標

以順德區為監控單位，對已建立的電排站和工程水閘為對象，對監控系統進行自動化設計。在各個電排站、水閘站安裝視頻監控，利用光纖對現場電排站和水閘站進行實時監控，并對監測數據進行存儲；在各個電排站和水閘站安裝視頻監控系統，對運行狀態和情況進行監控[1]。

2 設計原則

2.1 系統總述

該監控中心設立在順德區是整個項目的調度管理層，負責所有潮頃聯安圍上由順德區大良水利閘站的監視監控和調度管理。其組成部分如圖1所示。

監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，將其作為調度各個閘站運行的依據。

該計算機監控系統可根據需要隨時擴展，是基于太網的機構設計的，傳輸速度快，數據的可靠性和實時性高[2]。

2.2 監控對象

該監控系統的監視對象為順德區大良水利閘站的主要機械設備、配電設備、電器設備、閘門和水利項目設施。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座電排為規劃或重建。

圖1 監控中心的組成部分

2.3 設計總體原則

該檢測系統包含3個方面：圖像監控系統、現地監控系統和監控控制中心系統，設計總原則是穩定可靠、結構開放、易于維護、實用經濟、技術先進。

1)在發生報警時，可以根據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，系統也會保存和記錄發生報警信息的類別、站名、設備名以及報警的時間等。當監控系統退出運行時，在具備開機條件下，可由人工觀察現場，通過操作來控制機組運行。

2)監控系統包括現地監控層和集中監控層兩層，系統呈分層分布式結構，實現了遙測、遙調、遙控和遙信功能。日常運行可以完全采用監控系統進行監控。

3)系統采用業界流行的控制模式，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備，在配以其他國內名牌以及中外合資產品作為備選硬件。

4)系統具有友好的人機界面，可維護性較好、標準一致。網絡操作系統呈全漢化圖形界面，采用通用轉件，給用戶提供各種使用資源，操作具有提示非常方便。

5)該系統具有良好的防雷電破壞和抗干擾能力[3]。

6)監控室模擬屏系統數據直接來源于監控系統,響應速度快。

7)系統具有自我診斷功能，安全系數高。

3 水利閘站群監控系統的設計與實現

3.1 視頻監控系統

視頻監控系統借助無線通信技術實現數字化監控，并采用多媒體信息壓縮和解壓技術，監控人員可以通過計算機網絡平臺實時監測閘站的具體情況。視頻監控系統由網絡傳輸、視頻監控中心和視頻采集系統三部分構成如圖2所示[4]。

圖2 視頻監控系統的組成及其作用

1)網絡傳輸。該部分主要負責視頻信息編碼以及傳輸工作，由通信網絡和計算機網絡組成。

2)視頻監控中心。該部分主要由信息硬件和軟件組成，主要包含數據庫處理系統、視頻監控主機和視頻處理器，監控人員可以通過手機等對設備進行實時監控。

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

3.2 入侵報警系統

入侵報警系統主要由傳輸設備、前端設備、顯示記錄設備和處理控制設備組成。前端設備為監控中心工作人員判斷閘站設備運行狀況提供依據，前端設備會將空氣流通情況、現場的溫濕度、能量及氣味等物理量變化轉化成電信號，并將其傳送到控制中心。控制中心人員的狀態決定著防盜系統的狀態具體如表1所示。

表1 控制中心人與防盜系統狀態關系

3.3 視頻調度系統

視頻調度系統是利用分布式系統框架結構和軟交換技術對現場資源進行整合，是一項集網絡監控、數據整合和會議通訊技術為一體的平臺。其起到的作用如表2所示。可以整合現場資源并將其通過計算機平臺展現出來，展現的聲音和圖像清晰[5-6]。

表2 視頻調度系統的作用

3.4 順德區大良水利閘站群監控系統工程的主要建設內容

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)至原監控中心光纜敷設600m；②四村水利樞紐至五沙橋頭敷設4300m；③大門窖船閘至原監控中心光纜敷設8470m；④逢沙電排站至原監控中心光纜敷設6290m。

2)對閘站的26個站點進行改造(自動化監控設備)。其中新增的站點有7個，其他的只需要更換現有設備和對設備進行升級。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)新區引排水閘站(泵站)、金陡電排站、(新增2)新區引排水閘站(水閘)、逢沙電排站、(新增3)興順河節制閘、(新增4)東閘水閘、(新增5)一村水閘(泵站)、沙坑節制閘、桂畔海水利樞紐(水閘)、大門窖電排站、(新增7)石牌節制、新窖節制閘、(新增6)河口節制閘共26個站點進行升級改造。

3)群控中心改造主要在：工作站1項安裝調試和監控中心服務器；監控網絡機柜1項安裝調試；會商系統1項改造單元工程安裝調試；激光顯示幕墻1項安裝調試；監控中心、會商室等室內裝修；ups電源柜1項安裝調試；三防信息及防汛雷達預警系統1項安裝調試；監控中心音、視頻改造1項安裝調試。

4 結 語

順德區大良水利閘站群監控系統升級改造工程已按批準的設計內容按期完成全部工程項目，工程質量合格，施工中未發生過工程質量事故，施工質量資料基本齊全，外觀較好。閘站在水利工程中承擔著非常關鍵的作用，其是確保工程安全、有效運行的基礎。因此，對閘站群監控系統進行設計可以充分發揮監控在水利工程運行中的作用，確保閘站監控具有一定的實用性和先進性，提高了閘站的現代化管理效率和自動化水平。