吳飛宏

（泉州市北渠管理處，福建 泉州 362000）

北渠水工程是泉州山美灌區(qū)配套的重要水利設(shè)施，流經(jīng)5個(gè)鎮(zhèn)，全長(zhǎng)24.8km，設(shè)計(jì)最大流量為22.5m3/s。隨著泉州市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，北渠水工程的功能已由以農(nóng)業(yè)灌溉及防洪排澇為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐猿鞘猩?、工業(yè)、市區(qū)衛(wèi)生用水及防洪排澇為主。目前，其承擔(dān)著供應(yīng)5個(gè)水廠用水、湄洲灣南岸城市生活及工業(yè)用水、泉州市區(qū)工業(yè)用水、市區(qū)內(nèi)溝河沖污用水、沿途5萬(wàn)畝農(nóng)田灌溉用水以及清源山南麓89.6km2防洪排澇等重要任務(wù)。為了切實(shí)做好北渠水工程的管理工作，根據(jù)水資源優(yōu)化配置和防洪減災(zāi)的功能要求，并針對(duì)北渠水工程由諸多位置分散且各自獨(dú)立的水工程組成的特點(diǎn)，泉州市北渠管理處開(kāi)發(fā)了北渠水工程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。

1 北渠水工程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

北渠水工程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。以北渠管理處監(jiān)控系統(tǒng)為核心，下設(shè)四個(gè)監(jiān)控子系統(tǒng)，分別為東海管理站子系統(tǒng)、法石管理站子系統(tǒng)、北峰管理站子系統(tǒng)及城東管理站子系統(tǒng)，構(gòu)成分層次的監(jiān)控管理體系。由北渠管理處監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)北渠水工程進(jìn)行統(tǒng)一決策和調(diào)度，并將視頻監(jiān)測(cè)信息上傳至泉州市水利局，將北渠水工程自動(dòng)化監(jiān)控調(diào)度納入全市水資源綜合調(diào)度和管理系統(tǒng)。各個(gè)監(jiān)控子系統(tǒng)作為北渠水工程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的終端，監(jiān)控信息（包括控制命令、控制信息、調(diào)度命令和監(jiān)視圖像）通過(guò)高速光纖網(wǎng)絡(luò)通道進(jìn)行傳輸。監(jiān)控子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

北渠水工程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、閘門(mén)監(jiān)控和視頻監(jiān)控三部分組成。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)部分以北渠管理處為中心，主要負(fù)責(zé)對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控和調(diào)度，建立以光纖為主通道的局域網(wǎng)，沿北渠各閘建立閘門(mén)監(jiān)控和視頻監(jiān)視的計(jì)算機(jī)工作站，全網(wǎng)計(jì)算機(jī)可實(shí)時(shí)觀察各閘站閘門(mén)狀態(tài)和監(jiān)視圖像畫(huà)面，并可進(jìn)行信息的傳輸和共享。閘門(mén)監(jiān)控子系統(tǒng)是在閘站建立現(xiàn)地監(jiān)控單元，根據(jù)上位機(jī)指令對(duì)閘門(mén)進(jìn)行控制操作。視頻監(jiān)控子系統(tǒng)通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視，確保閘門(mén)控制、主要渠段和設(shè)備的安全。

2 北渠水工程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的功能

北渠水工程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)以北渠管理處監(jiān)控系統(tǒng)為核心，設(shè)有系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備、電視墻和UPS，北渠管理處下轄各站的閘門(mén)控制信息和視頻監(jiān)視圖像均匯總到這里，由北渠管理處監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行控制和管理。北渠管理處設(shè)有一個(gè)會(huì)商室，北渠水工程自動(dòng)化監(jiān)控管理系統(tǒng)和泉州市水利局的聯(lián)網(wǎng)信息在此投影顯示，可全盤(pán)掌握泉州市防汛和供水調(diào)度的實(shí)時(shí)信息，為北渠水工程調(diào)度管理工作提供充分的決策支持。北渠水工程自動(dòng)化監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要功能如下：

1）手動(dòng)控制柜功能。手動(dòng)控制柜是對(duì)應(yīng)于每個(gè)閘門(mén)的控制單元，可以手動(dòng)實(shí)現(xiàn)閘門(mén)上升、停止、下降的控制，在分層分布式控制系統(tǒng)中屬于最底層。

2）現(xiàn)地監(jiān)控單元功能。現(xiàn)地控制單元是對(duì)應(yīng)于每個(gè)閘站的集中控制單元，該控制單元具備閘站所有閘門(mén)的手動(dòng)上升、停止、下降按鈕及閘門(mén)的開(kāi)度顯示。機(jī)柜內(nèi)包含DC24V、DC12V開(kāi)關(guān)電源、PLC模塊、繼電器等電氣元件，其中PLC模塊提供閘位、水位、雨量等信號(hào)的采集，接收上位機(jī)指令然后按照存儲(chǔ)在模塊內(nèi)的邏輯程序?qū)﹂l門(mén)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制，并輸出控制信號(hào)?，F(xiàn)地控制單元在分層分布式控制系統(tǒng)中屬于第二層。

3）上位機(jī)功能。通過(guò)上位機(jī)界面對(duì)PLC發(fā)出閘門(mén)控制指令，可以實(shí)現(xiàn)閘門(mén)的遠(yuǎn)程控制。上位機(jī)采集PLC的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，通過(guò)上位機(jī)可查詢(xún)閘站的實(shí)時(shí)信息和歷史信息，從而更好地進(jìn)行管理。上位機(jī)在分層分布式控制系統(tǒng)中屬于第三層。

4）視頻監(jiān)控功能。通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)觀測(cè)到閘門(mén)上下游渠道情況以及閘室內(nèi)情況，保證了閘門(mén)啟閉、閘室內(nèi)設(shè)備及主要渠段運(yùn)行的安全。

5）網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)及查詢(xún)功能。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)及查詢(xún)系統(tǒng)，水利局和北渠管理處可以對(duì)下屬各閘站的運(yùn)行情況和水情進(jìn)行實(shí)時(shí)信息查詢(xún)和歷史信息查詢(xún)，這些信息可以為上級(jí)管理部門(mén)進(jìn)行水資源調(diào)度及市區(qū)防洪排澇的決策提供數(shù)據(jù)支撐，可以實(shí)現(xiàn)全市水工程的聯(lián)合調(diào)度，并可實(shí)現(xiàn)各水工程之間的數(shù)據(jù)共享。

6）夜間監(jiān)視及實(shí)時(shí)總覽功能。設(shè)置了燈控程序和燈控控制柜，可使包括井山、后山等站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程燈控。對(duì)查詢(xún)系統(tǒng)進(jìn)行完善，在web瀏覽頁(yè)面增設(shè)實(shí)時(shí)總覽功能，使系統(tǒng)更具實(shí)用性。

7）閘門(mén)上下限位雙重保護(hù)功能。北渠水工程自動(dòng)監(jiān)控管理系統(tǒng)中，被控閘門(mén)均為螺桿啟閉機(jī)閘門(mén)，這類(lèi)閘門(mén)在無(wú)人值守和遠(yuǎn)程控制的條件下，對(duì)其可靠性影響最大的是閘門(mén)的上下限位控制。為了確保閘門(mén)控制的可靠性，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)采用了上下限位雙重保護(hù)控制技術(shù)。第一級(jí)保護(hù)采用機(jī)械觸電式限位，第二級(jí)保護(hù)采用霍爾信號(hào)進(jìn)行限位，并將這兩種限位信號(hào)送至閘門(mén)的手動(dòng)控制柜進(jìn)行聯(lián)鎖限位保護(hù)，同時(shí)送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)軟件的閉鎖限位保護(hù)。

3 北渠水工程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用效果

將自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于北渠水工程調(diào)度管理中，建立了水資源優(yōu)化配置、城區(qū)防洪減災(zāi)的決策調(diào)度與管理機(jī)制。

北渠水工程擔(dān)負(fù)著重要的供水任務(wù)，特別是在每年的枯水季節(jié)，水資源的優(yōu)化配置尤其重要。應(yīng)用自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)各功能閘門(mén)的實(shí)時(shí)控制，綜合調(diào)節(jié)金雞水位、北渠水位、洛陽(yáng)江水位、內(nèi)溝河水位和實(shí)施跨流域調(diào)水，實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置，在確保生活供水的前提下，合理分配工業(yè)用水和環(huán)保用水。

在豐水期，應(yīng)用該監(jiān)控管理系統(tǒng)對(duì)各水工程的水位進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析和對(duì)各功能閘門(mén)的有效控制，進(jìn)行科學(xué)的洪水調(diào)度，實(shí)施適量泄洪，確保市區(qū)安全。同時(shí)，將城市防洪和城市沖污相結(jié)合，充分利用外江潮洪水的沖污能力，為城市的清污和環(huán)保服務(wù)。

[1]韓紅哲, 石連東, 張開(kāi)爾.引灤工程爾王莊泵站輸水調(diào)度集中監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用, 2011(5): 25-38.

[2]宋燁, 程遠(yuǎn)楚.PLC在泵站控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].可編程控制器與工廠自動(dòng)化, 2005(11): 33-35.