論微機綜合自動化系統(tǒng)在梅子箐水庫擴建工程中的應(yīng)用

【摘要】本文主要介紹微機綜合自動化系統(tǒng)在攀枝花西區(qū)梅子箐水庫擴建工程中的總體設(shè)計及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，微機綜合自動化系統(tǒng)包含相關(guān)計算機監(jiān)控系統(tǒng)、水情測報系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)、閘門及泵站現(xiàn)地控制系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、輔助支撐系統(tǒng)等子系統(tǒng)，并重點對計算機監(jiān)控子系統(tǒng)在工程中的應(yīng)用進行闡述。

【關(guān)鍵詞】水庫 泵站 閘門；微機綜合自動化系統(tǒng) ；計算機監(jiān)控系統(tǒng) 水情測報系統(tǒng)；大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)；閘門及泵站現(xiàn)地控制系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)；輔助支撐系統(tǒng)

1、工程概況

梅子箐水庫擴建工程位于攀枝花市西區(qū)和仁和區(qū)，工程包括水庫樞紐工程、補水工程、梅子箐灌區(qū)工程和福田灌區(qū)工程組成。

水庫樞紐工程包括三座水庫工程，即梅子箐水庫擴建工程、高澗溝水庫擴建工程、三洞橋水庫工程。水庫設(shè)備設(shè)施情況為：梅子箐水庫設(shè)有放水洞，閘室段設(shè)工作閘門和檢修閘門各一扇，量水堰一處；高澗溝水庫設(shè)有放水洞，閘室段設(shè)工作閘門和檢修閘門各一扇；三洞橋水庫設(shè)有取水洞（為梅子箐水庫、高澗溝水庫充水）、沖砂洞、大壩溢洪道，取水洞設(shè)有工作閘門和檢修閘門各一扇、沖沙洞設(shè)有工作閘門和檢修閘門各一扇、大壩溢洪道設(shè)有工作閘兩扇。

梅子箐灌區(qū)工程包括干箐溝泵站、梅子箐庫區(qū)一級、二級泵站。泵站設(shè)備設(shè)施情況為：干箐溝泵站設(shè)有水泵機組兩臺（10KV、800KW/臺、一用一備）；梅子箐庫區(qū)一級泵站設(shè)有水泵機組兩臺（6KV、355KW/臺）；梅子箐庫區(qū)二級泵站設(shè)有水泵機組兩臺（6KV、185KW/臺、一用一備）。

本文主要介紹微機綜合自動化系統(tǒng)在本工程中的總體設(shè)計及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，重點闡述計算機監(jiān)控系統(tǒng)在梅子箐水庫擴建工程中的應(yīng)用，對相關(guān)水情測報系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)、閘門及泵站現(xiàn)地控制系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、輔助支撐系統(tǒng)等技術(shù)要求不作過多闡述。

2、總體設(shè)計

梅子箐水庫擴建工程微機綜合自動化系統(tǒng)的建設(shè)水平與質(zhì)量直接關(guān)系到整個灌溉工程自動化與信息化的預(yù)期效果。其總體設(shè)計思路為：

全線遠程自動控制，實現(xiàn)全線現(xiàn)地站無人值守

在現(xiàn)場站配置可靠的現(xiàn)地監(jiān)控系統(tǒng)（含現(xiàn)地各水庫閘門啟閉機控制系統(tǒng)、干箐溝及梅子箐一二級泵站控制系統(tǒng)）、水情測報系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)等，獲取全面、可靠的原始數(shù)據(jù)，實現(xiàn)可靠的遠程控制。并在現(xiàn)場設(shè)置可靠的視頻圖像采集、梅子箐大小會議室液晶屏系統(tǒng)、UPS電源系統(tǒng)、程控電話對講通訊系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)等輔助支撐系統(tǒng)，為實現(xiàn)遠程控制提供保證。

采用統(tǒng)一平臺，實現(xiàn)各類應(yīng)用的一體化管控

系統(tǒng)采用一體化管控平臺，該平臺融合了計算機監(jiān)控系統(tǒng)、水情測報系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)、閘門監(jiān)控系統(tǒng)、泵站監(jiān)控系統(tǒng)等測控自動化系統(tǒng)的所有應(yīng)用功能，同時各子系統(tǒng)又分別獨立，充分保障系統(tǒng)的可靠性。

建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)，保障綜合信息暢通

保障數(shù)據(jù)傳輸及時、信息暢通，是實現(xiàn)本工程自動化綜合通信的基礎(chǔ)，各閘門、水泵監(jiān)控信息及控制指令的瞬時性要求，建設(shè)高性能的專用通信傳輸系統(tǒng)是保證自動化綜合信息暢通，支撐應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)安全穩(wěn)定可靠的綜合目標。

計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是自動化綜合系統(tǒng)的載體，根據(jù)各個應(yīng)用系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)實時性、安全可靠性、帶寬要求建設(shè)計算機網(wǎng)絡(luò)。通過有線、無線方式組網(wǎng)連接。

3、一體化管控平臺必要性

整個工程的綜合自動化系統(tǒng)建設(shè)需將所有子系統(tǒng)進行有效整合并形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心和應(yīng)用軟件平臺，高效的服務(wù)于工程各級管理部門的日常業(yè)務(wù)應(yīng)用，系統(tǒng)建設(shè)效果才能最大發(fā)揮。

為了使系統(tǒng)能夠靈活適應(yīng)業(yè)務(wù)需求的變化，面對新應(yīng)用具有可擴展性，信息和應(yīng)用資源方面高度共享，避免出現(xiàn)信息孤島，系統(tǒng)建設(shè)采用一體化管控平臺化的設(shè)計思路，綜合集成現(xiàn)有各類信息化系統(tǒng)，打通這些信息孤島，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心和一體化應(yīng)用系統(tǒng)，并提供統(tǒng)一的訪問機制，實現(xiàn)不同權(quán)限用戶的數(shù)據(jù)訪問和業(yè)務(wù)應(yīng)用，達到信息資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)同的目標。

4、標準、開放建設(shè)思路

標準，是系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)，標準體系是規(guī)范、統(tǒng)一系統(tǒng)建設(shè)管理和運行管理的重要基礎(chǔ)，也是系統(tǒng)信息和軟、硬件資源共享、系統(tǒng)有效開發(fā)和順利集成、系統(tǒng)安全運行和平穩(wěn)更新完善，以及后續(xù)擴展升級的重要保證，系統(tǒng)建設(shè)標準先行。

在開放、標準的支撐下，在一體化管控平臺的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)建設(shè)采用開放的建設(shè)策略，系統(tǒng)可以集成不同廠家的不同環(huán)境的產(chǎn)品，可以容納各類資源集成為一體，最終達到設(shè)計建設(shè)目標。

5、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本工程綜合自動化系統(tǒng)采用開放式分層分布系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由主控級計算機應(yīng)用系統(tǒng)和現(xiàn)地監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)組成，采用100Mbps光纖以太網(wǎng)和北斗衛(wèi)星與無線GPRS/GSM方式連接。

架構(gòu)中三洞橋水庫、高澗溝水庫、梅子箐水庫計算機監(jiān)控中心分別作為對各自所轄灌區(qū)和現(xiàn)地泵站、閘門（除檢修閘門啟閉機控制外）、大壩安全、水情測報等進行運行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視及管理，同時數(shù)據(jù)信息進行共享；梅子箐水庫計算機監(jiān)控系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)的總調(diào)度監(jiān)控中心；現(xiàn)地層則包括各啟閉機控制、各泵站控制、水情測報、安全監(jiān)測、視頻監(jiān)視等現(xiàn)地采集設(shè)備。

圖1為本工程總體計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

平臺基礎(chǔ)上實現(xiàn)閘門監(jiān)控、泵站控制、水情測報、安全監(jiān)測等各類專業(yè)業(yè)務(wù)的綜合應(yīng)用；以及供水灌溉綜合、事故應(yīng)急處理預(yù)案、工程安全分析與評估等綜合決策應(yīng)用，為工程輸水灌溉綜合運行提供決策支持。

（7）各系統(tǒng)應(yīng)能迅速可靠、準確有效地完成對各被控對象的安全監(jiān)視和控制，以及對整個系統(tǒng)的運行管理，包括對各數(shù)據(jù)量、狀態(tài)量采集及處理、實時控制、安全運行監(jiān)視（如狀變監(jiān)視、過程監(jiān)視、監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視）、事件順序記錄、管理（報表生成及打印、、歷史數(shù)據(jù)存檔、檢索、顯示、報警）、數(shù)據(jù)通信、系統(tǒng)診斷、軟件開發(fā)等。

（3）應(yīng)用系統(tǒng)布置

根據(jù)工程管理機制及應(yīng)用系統(tǒng)特點，梅子箐水庫擴建工程應(yīng)用系統(tǒng)采取各水庫即可獨立實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、管理、監(jiān)控、也可實現(xiàn)各管理中心的數(shù)據(jù)共享、信息交換方式。也即分層分步式應(yīng)用，充分保障系統(tǒng)的安裝可靠，風(fēng)險分散性。

在各水庫管理中心設(shè)置一套完整的應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)對各水庫工程站點數(shù)據(jù)采集與交互、數(shù)據(jù)存儲與管理、一體化應(yīng)用支撐及各類基礎(chǔ)應(yīng)用與決策支持應(yīng)用、視頻圖像的監(jiān)控、存儲與應(yīng)用，并根據(jù)軟件應(yīng)用需求配置相應(yīng)的數(shù)據(jù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、工作站等硬件平臺。

（4）系統(tǒng)主要設(shè)備配置及性能

（1）采用工業(yè)標準架構(gòu)的機架式服務(wù)器，主要性能參數(shù)不低于以下要求：四核Intel Xeon E5-2407 2.4 GHz處理器，高速緩存10MB；8GB ECC DDR3內(nèi)存，最大支持192GB；1塊1TB SATA企業(yè)級硬盤，并可擴展至16TB數(shù)據(jù)存儲空間；2個千兆自適應(yīng)以太網(wǎng)網(wǎng)口，可擴展4個千兆以太網(wǎng)口；800W冗余電源；Windows Server版、Linux等操作系統(tǒng)。

（2）應(yīng)用系統(tǒng)軟件平臺：應(yīng)采用一體化技術(shù)，在同一軟件平臺上實現(xiàn)閘門控制、泵站控制、水情測報、安全監(jiān)測、工業(yè)電視監(jiān)控等業(yè)務(wù)的一體化應(yīng)用，軟件平臺應(yīng)支持跨平臺。

（3）服務(wù)器機柜和網(wǎng)絡(luò)機柜。應(yīng)選用企業(yè)級工業(yè)標準機柜。

（4）網(wǎng)絡(luò)交換機支持多標準多協(xié)議、采用三層交換及沉余、IEEE802.3x流控及背壓式流控、快速及千兆以太網(wǎng)接口、RS-232（RJ45）控制接口、具有報警輸出等。

（5）區(qū)域交換機支持多標準多協(xié)議、IEEE802.3x流控及背壓式流控、100BaseFX光纖接口、RS-232（RJ45）控制接口、具有報警輸出等

（6）GPRS工業(yè)級無線模塊具有支持GSM900/GSM1800MHz雙頻、支持GPRS multi-slot class 10、帶寬：100Kbits>X>20Kbits/s、工業(yè)級ARM7高性能嵌入式CPU（主頻72MPS）；128Kbits內(nèi)存、16KMbits緩存、1個RS232串口、1.8V/3V/5V標準的推桿式UIM卡接口、永遠在線/喚醒在線/按需在線連接模式、支持GPRS及短信協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?/p>

圖2為梅子箐水庫中心站分站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖（三洞橋水庫、高澗溝水庫分中心站類同，不再示出）。

參考文獻：

[1]DL/T5003電力系統(tǒng)綜合自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)范

[2]陳益飛 輔小榮 計算機控制技術(shù) 國防工業(yè)出版社

[3]李臘元 李春林 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 國防工業(yè)出版社

[4]張明光 電力系統(tǒng)遠動及調(diào)度自動化 中國電力出版社

作者簡介：劉泉剛（1975-01），男，重慶市人，工程師，大學(xué)本科，主要從事水利水電工程電氣自動化專業(yè)設(shè)計。