蒙城樞紐智能控制系統方案設計

宣 政 梁小剛

（1.安徽省水利水電勘測設計研究總院有限公司 合肥 230088 2.安徽省淮河河道管理局 蚌埠233000）

1 樞紐調度系統總體結構

蒙城樞紐工程總體調度系統采用分區分層進行系統設計。縱向分層包括：第一層，總調中心—樞紐管理處；第二層，現地層—節制閘、船閘現地控制系統。橫向上，按安全等級的不同分為內網和外網，內網分為管理區和控制區，兩區通過物理隔離裝置進行隔離，以避免低安全區系統影響高安全區系統的正常運行。

2 智能控制系統方案設計

2.1 系統結構組成

現地層蒙城樞紐船閘、節制閘智能控制系統由計算機監控系統、視頻系統、在線監測系統、船閘收費系統及通信系統等組成。樞紐調度中心設置在樞紐管理處，分別對節制閘及船閘智能控制系統進行統一管理調度。

2.2 計算機監控系統

2.2.1 系統網絡結構

網絡系統采用分層分布、開放式系統。系統分為集控中心控制級、站控級和現地控制級。控制優先權順序為現地級、站控級、集控中心控制級。每層功能相對獨立，下層設備脫離上層后能獨立完成自己的功能。

2.2.2 系統網絡配置

管理處集控中心控制層設置相互冗余的計算機操作員工作站、視頻服務器、通訊服務器，數據庫服務器及不間斷電源裝置（UPS）等設備。

節制閘站控制層設置操作員工作站、節制閘安全監測數據采集主機、視頻工作站、網絡打印機及不間斷電源裝置（UPS）等設備。閘門計算機監控系統在橋頭堡控制室對現場各閘門進行遠程監控，同時還能監視各閘門的位置以及運行情況，當出現閘門故障時系統能及時報警。計算機監控系統采用開放式全分布系統結構，由主控級和現地控制單元級組成。主控制級設置兩臺主機兼操作員工作站，放置在節制閘控制室內，二機互為冗余熱備用，作為閘門控制系統的控制核心。系統按被控對象設置8 套現地控制單元（其中1 套兼做公共LCU 站，主要負責供監控節制閘供配電設備及柴油發電機），每套閘門現地控制LCU 監控2 孔工作門。在現地控制LCU 箱上每個閘門都配有閘門開度、荷重顯示儀和常規控制按鈕，使運行人員能獨立于PLC 直接對閘門進行操作。閘室底板測壓管揚壓力計接入數據采集單元MCU 箱，根據揚壓力計分布位置選用2 套數據采集單元，MCU 接入閘門監控系統。

船閘站控層設置操作員工作站、船閘收費主機、視頻工作站、網絡打印機及不間斷電源裝置（UPS）等設備。船閘系統按被控對象設置5套現地控制單元，其中1 套公用設備控制LCU 監控船閘配電設備和柴油發電機，2 套為上閘首液壓啟閉機控制站，主要監控上閘首工作門、輸水洞閘門和液壓站運行，2 套為下閘首液壓啟閉機控制站，主要監控下閘首工作門、輸水洞閘門和液壓站運行。上閘首與下閘首液壓站現地控制系統由廠家成套提供。在上閘首與下閘首閘門兩側分別設置水位傳感器1 套，用以監測水位落差，水位信號接入液壓站現地控制屏。在現地控制LCU屏上每個閘門都配有閘門開度顯示儀和常規控制按鈕，使運行人員能獨立于PLC 直接對閘門進行操作。

節制閘、船閘主控級和現地單元級之間采用以太網相連接。控制層實現操作閉鎖，現地單元控制級優先主控級。系統具有數據采集與處理、安全監視及事件報警、運行指導、控制調節、統計記錄、數據庫、人機聯系、系統通信等功能。

站控層與集控層之間通過以太網實現信息交換，同時集控中心與上級網絡聯網，通過網絡向上級發送本樞紐實時運行信息及各項監測數據。

2.2.3 系統的功能

系統功能設置如下：數據采集與處理；控制與調節；人機接口；數據通訊功能；系統自診斷功能；軟件開發功能等。

2.3 視頻系統

2.3.1 視頻系統結構

蒙城樞紐視頻監視系統由前端攝像機設備、傳輸設備、存儲設備、監控中心設備等四部分組成。

前端設備：主要由網絡攝像機、防雷器等組成。

在節制閘的柴油發電機房、高壓配電室、低壓配電間、控制室、啟閉機房、閘門側等處設置監控攝像機。在船閘上下閘首啟閉機房、控制室、配電室、閘室、液壓人字門兩側等處設置監控攝像機。

傳輸及存儲設備：根據傳輸距離和圖像質量的要求選用各種不同的線纜、接口設備，分別在節制閘中控室船閘中控室設置監視網絡設備屏，屏內安裝以太網交換機，若干臺網絡硬盤錄像機，負責采集前端設備的監控圖像并錄像。

監控中心設備：分別在節制閘、船閘中央控制室安裝視頻工作站作為控制和管理設備，視頻工作站上安裝視頻監控管理平臺。控制設備還負責完成前端設備和圖像切換的控制、鏡頭的控制。

2.3.2 視頻系統功能

現場攝像機可實時獲得監控區域內清晰的監控圖像，實現24h 不間斷監控。存儲可支持錄像調用，支持電腦客戶端、WEB、移動客戶端錄像回放。系統需支持報警聯動，包括客戶端、錄像、云臺、報警輸出、報警上墻、短信、郵件等聯動方式。

2.4 在線監測系統

樞紐船閘上、下閘首人字閘門實時在線監測系統可以實現自動監測船閘上、下閘首人字閘門的開啟、關閉運行過程中，受水流擾動以及結構受力不均衡所引起的結構振動，可進行持久性地采集人字閘門結構的振動信息，掌握門體結構的動態特性，實現主要構件的靜應力、動應力、動態特性、運行姿態和頂底樞磨損、門軸柱與支枕墊摩擦運行狀態的實時在線監測，通過技術分析手段，及時發現和預警故障發生的隱患、判斷分析影響結構安全因素的變化趨勢，并運用現代互聯網技術平臺，實現樞紐工程信息化、大數據管理，并可及時向工程管理單位提供維護、運行的優化措施和設備的安全評價。

2.5 通信

蒙城樞紐通信系統主要為節制閘、船閘與樞紐管理處控制中心的通訊，以及集控中心與上級管理系統的調度通信。管理處辦公樓集控中心為淮河河道局運行調度管理系統的一個節點，配置有網絡通信設備。通過樞紐公網專線可以與上級調度部門實現高速寬帶的數字傳輸，將樞紐所轄節制閘、船閘的設備的運行狀態、運行參數以及視頻圖像傳送至上級調度部門，實現集控中心與上級調度的實時數據、視頻圖像及語音的傳輸。

3 結論

蒙城樞紐智能控制系統實現信息采集、存儲及智能控制，運用現代通信網絡和信息處理技術，對整個工程資源實施合理調配，保障工程安全、可靠、穩定的運行，對有效提高樞紐工程管理水平及運行維護能力具有重要的理論基礎和經濟價值■