李建強(qiáng)

肇慶市景豐聯(lián)圍管理局 廣東 肇慶 526000

正文：

1 泵站信息化建設(shè)目標(biāo)

隨著近年來(lái)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，城市澇區(qū)內(nèi)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展壯大，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，城市建設(shè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)工程管理的信息化要求也越來(lái)越高，信息化的提高一方面可以提高泵站的管理工作效率，另一方面也能對(duì)泵站進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)的監(jiān)控和掌握運(yùn)行情況。對(duì)于景豐聯(lián)圍11座泵站樞紐工程，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與信息化、自動(dòng)化建設(shè)，進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度和高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、降低機(jī)組事故率，研究部署整個(gè)景豐聯(lián)圍加固工程建設(shè)后的信息化系統(tǒng)建設(shè)、監(jiān)控、調(diào)度的體系，并逐年完善、投入運(yùn)行。

泵站信息化建設(shè)主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：一是選用技術(shù)的先進(jìn)，系統(tǒng)采用了先進(jìn)的GIS技術(shù)、GPRS無(wú)線傳輸技術(shù)和成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等；二是系統(tǒng)的構(gòu)架先進(jìn)，系統(tǒng)以B/S和C/S相結(jié)合的體系架構(gòu)建設(shè)，從而擴(kuò)大系統(tǒng)應(yīng)用的覆蓋面和提高系統(tǒng)的可維護(hù)性；三是系統(tǒng)維護(hù)方式先進(jìn)，方便實(shí)用，系統(tǒng)通過(guò)分級(jí)授權(quán)，以水庫(kù)管理所、電排站等實(shí)現(xiàn)在線維護(hù)，確保數(shù)據(jù)的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，保證了系統(tǒng)有較長(zhǎng)的生命周期。

2 泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)

景豐聯(lián)圍加固工程包含更新改造8座泵站，在工程建設(shè)中同時(shí)實(shí)施了8座泵站各自的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)。泵站自動(dòng)控制及保護(hù)系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及微機(jī)型保護(hù)裝置，對(duì)全站主要電氣設(shè)備，公用設(shè)備等進(jìn)行集中監(jiān)視和保護(hù)控制，并實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化。包括了：微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)、視頻圖像系統(tǒng)、直流電源系統(tǒng)綜合自動(dòng)化（信號(hào)的采集、傳輸及處理部分）。景豐聯(lián)圍堤壩安全監(jiān)測(cè)工程，主要由監(jiān)測(cè)儀器（傳感器）、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)（包括分布式網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控單元及中央控制設(shè)備）、雨、水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等組成。通過(guò)采集工程中的閘、站主機(jī)組、高低電氣和輔機(jī)等設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息，進(jìn)行科學(xué)的分析和診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除工程設(shè)備運(yùn)行隱患和故障，同時(shí)利用信息化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)泵站樞紐工程遠(yuǎn)程管理，提高泵站運(yùn)行可靠性。通過(guò)實(shí)時(shí)采集電量、溫度、壓力、水位、流量等數(shù)據(jù)，綜合分析工程內(nèi)各站及其他配套工程數(shù)據(jù)，建設(shè)科學(xué)的運(yùn)行模型，優(yōu)化運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)調(diào)度優(yōu)化。

3 西區(qū)泵站自動(dòng)化建設(shè)案例

西區(qū)泵站是城區(qū)西部唯一的一級(jí)排澇泵站，坐落在景豐聯(lián)圍景福圍堤段樁號(hào)4+000處，擔(dān)負(fù)著城區(qū)13.5平方公里范圍內(nèi)的排澇任務(wù)，是重要的防洪工程。該泵站等別為Ⅲ等，規(guī)模中型，設(shè)計(jì)排澇標(biāo)準(zhǔn)按10年一遇24小時(shí)暴雨一天排干，設(shè)計(jì)排水流量為38m3/s，工程總裝機(jī)容量為6500kW。

西區(qū)泵站的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)根據(jù)國(guó)家部頒有關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程要求，做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，工程采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，按照“無(wú)人值班、少人值守”原則，綜合利用自動(dòng)化控制、微機(jī)保護(hù)、圖像監(jiān)視和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)，建立先進(jìn)的自動(dòng)化監(jiān)視和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在本工程的中控室監(jiān)控，遠(yuǎn)期通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與水利局信息監(jiān)控中心的遙測(cè)、遙控、遙訊、遙調(diào)目的，提高整個(gè)工程的安全性和可靠性，充分發(fā)揮工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，促進(jìn)工程管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化。

1）監(jiān)控對(duì)象

微機(jī)監(jiān)控對(duì)象有站用變壓器、10kV進(jìn)線、10kV 斷路器、0.4kV斷路器、防洪閘門、直流系統(tǒng)等，見(jiàn)下表1。

表1 主要監(jiān)控對(duì)象

2）系統(tǒng)要求

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用星型單以太網(wǎng)絡(luò)、分層分布開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，由主控層和現(xiàn)地控制層組成。主控層與現(xiàn)地LCU層采用以太網(wǎng)通訊；現(xiàn)地LCU層與對(duì)象單元采用RS485總線通訊，通訊介質(zhì)采用雙絞線電纜。

3）泵站主控層

主控層設(shè)有兩套操作員工作站、一套工程師兼通訊管理站、10/100M快速以太網(wǎng)交換機(jī)、語(yǔ)音報(bào)警裝置、GPS及打印機(jī)、顯示器、鍵盤等設(shè)備。操作員工作站負(fù)責(zé)整個(gè)泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的管理，數(shù)據(jù)庫(kù)管理，在線及離線計(jì)算功能，各種圖表、曲線的生成，事故和故障信號(hào)的分析處理。工作站采用雙機(jī)冗余配置熱備份工作方式，自動(dòng)完成雙機(jī)無(wú)擾動(dòng)切換，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在主控層操作員集中監(jiān)視泵站所有設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的條件（水位、流量、雨量等）和調(diào)度要求，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)順序向泵組本地控制單元發(fā)布控制命令，指示和監(jiān)測(cè)各泵組的執(zhí)行和運(yùn)行情況，保證泵站優(yōu)化運(yùn)行。

4）現(xiàn)地控制單元(LCU)

現(xiàn)地控制層根據(jù)系統(tǒng)功能分布的特性與要求，每臺(tái)機(jī)設(shè)置一套現(xiàn)地控制單元（LCU），全站設(shè)5套機(jī)組LCU和1套公用LCU。機(jī)組LCU完成機(jī)組、機(jī)組輔機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、調(diào)整、控制、保護(hù)、狀態(tài)監(jiān)視及與上位機(jī)的通信聯(lián)絡(luò)。機(jī)組現(xiàn)地控制單元配置液晶顯示屏作為人機(jī)接口，屏面配置機(jī)組的電流表、電壓表、功率表、機(jī)組斷路器的操作開(kāi)關(guān)、停機(jī)按鈕等。

公用LCU主要負(fù)責(zé)對(duì)10kV進(jìn)線、10kV母線聯(lián)絡(luò)、站用電系統(tǒng)及輔助設(shè)備的電量、非電量、開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)的采集與控制管理，對(duì)內(nèi)外河水情的監(jiān)測(cè)，及與保護(hù)上位機(jī)的通信聯(lián)絡(luò)。外江閘門和節(jié)制閘設(shè)閘門控制箱，內(nèi)裝PLC并與公用LCU通訊。輔機(jī)系統(tǒng)采用常規(guī)繼電器控制回路，僅將報(bào)警和遠(yuǎn)程控制信號(hào)接到公用LCU，通過(guò)公用PLC與管理層相連。

現(xiàn)地控制單元要求能保證當(dāng)它與上位機(jī)斷開(kāi)聯(lián)系時(shí)仍能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組進(jìn)行必要的監(jiān)控功能，當(dāng)它與上位機(jī)恢復(fù)聯(lián)系后又能自動(dòng)的服從上位機(jī)的控制和管理。設(shè)備的遠(yuǎn)方控制與現(xiàn)地控制二者之間既可通過(guò)上位機(jī)自動(dòng)切換，也可在現(xiàn)地手動(dòng)切換。以手動(dòng)優(yōu)先、下層優(yōu)先的方式或者其它用戶指定的方式，使運(yùn)行操作人員能方便地在各控制層之間選定對(duì)設(shè)備的控制權(quán)，對(duì)無(wú)控制權(quán)的控制設(shè)備進(jìn)行閉鎖。

4 泵站互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

景豐聯(lián)圍泵站工程的布置情況，沿線共有11座排澇泵站、60 km的堤圍，對(duì)電排站的監(jiān)控系統(tǒng)采用光纜與景豐聯(lián)圍防洪調(diào)度中心連接，并對(duì)堤壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行集中、統(tǒng)一管理。由于各泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中使用的本地電腦老化，經(jīng)常出現(xiàn)故障，造成數(shù)據(jù)儲(chǔ)存?zhèn)鬏敭惓?。而且?shù)據(jù)傳輸光纜經(jīng)常被施工挖斷損壞造成通訊中斷導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸丟失。為此，本人建議增設(shè)一套OPC服務(wù)器，用于泵站數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集直接采集PLC數(shù)據(jù)，每個(gè)泵站增加兩套CIMCITY/IFIX/INTOUCH，避免電腦損壞等故障造成數(shù)據(jù)傳輸丟失，大大增加數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)傳輸方面，采用租用電信光纖的方式進(jìn)行通信傳輸，基本很少出現(xiàn)故障。為對(duì)管理平臺(tái)進(jìn)行升級(jí)，使相關(guān)管理單位可通過(guò)外網(wǎng)網(wǎng)址登陸方式看到發(fā)布信息，開(kāi)發(fā)微信管理平臺(tái)APP，方便技術(shù)人員、三防管理人員可以在移動(dòng)端登陸辦公；增設(shè)OPC服務(wù)器，用于泵站數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集。

5 結(jié)語(yǔ)

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、WEBGIS技術(shù)、JAVA或.NET技術(shù)、BIM技術(shù)、GPRS無(wú)線傳輸技術(shù)、水量、水位等的量測(cè)技術(shù)等，基本為成熟技術(shù)，性能穩(wěn)定，具有較好的適應(yīng)性，為景豐聯(lián)圍防汛調(diào)度中心信息化建設(shè)提供了良好的技術(shù)環(huán)境。同時(shí)，借助網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)，建立業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)泵站樞紐工程綜合運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和報(bào)表的自動(dòng)生成，達(dá)到辦公自動(dòng)化、管理規(guī)范化，提高樞紐運(yùn)行和管理效率。