淺談景豐聯(lián)圍泵站工程的信息化建設(shè)

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)

隨著近年來經(jīng)濟(jì)社會的飛速發(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，對工程管理的信息化要求也越來越高，信息化的提高一方面可以提高泵站的管理工作效率，另一方面也能對泵站進(jìn)行實時狀態(tài)的監(jiān)控和掌握運行情況。對于景豐聯(lián)圍11座泵站樞紐工程，實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測與信息化、自動化建設(shè)，進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度和高效經(jīng)濟(jì)運行、降低機(jī)組事故率，研究部署整個景豐聯(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、投入運行。

泵站信息化建設(shè)主要表現(xiàn)在三個方面：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無線傳輸技術(shù)和成熟的數(shù)據(jù)庫技術(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)，方便實用，系統(tǒng)通過分級授權(quán)，以水庫管理所、電排站等實現(xiàn)在線維護(hù)，確保數(shù)據(jù)的時效性和準(zhǔn)確性，保證了系統(tǒng)有較長的生命周期。

2 泵站自動化監(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)中同時實施了8座泵站各自的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)。泵站自動控制及保護(hù)系統(tǒng)采用計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及微機(jī)型保護(hù)裝置，對全站主要電氣設(shè)備，公用設(shè)備等進(jìn)行集中監(jiān)視和保護(hù)控制，并實現(xiàn)其自動化。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)綜合自動化（信號的采集、傳輸及處理部分）。景豐聯(lián)圍堤壩安全監(jiān)測工程，主要由監(jiān)測儀器（傳感器）、監(jiān)測數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)（包括分布式網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場測控單元及中央控制設(shè)備）、雨、水情監(jiān)測系統(tǒng)等組成。通過采集工程中的閘、站主機(jī)組、高低電氣和輔機(jī)等設(shè)備實時運行狀態(tài)信息，進(jìn)行科學(xué)的分析和診斷，及時發(fā)現(xiàn)并消除工程設(shè)備運行隱患和故障，同時利用信息化系統(tǒng)，實現(xiàn)泵站樞紐工程遠(yuǎn)程管理，提高泵站運行可靠性。通過實時采集電量、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)的運行模型，優(yōu)化運行工況，實現(xiàn)調(diào)度優(yōu)化。

3 西區(qū)泵站自動化建設(shè)案例

西區(qū)泵站是城區(qū)西部唯一的一級排澇泵站，坐落在景豐聯(lián)圍景福圍堤段樁號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)計排澇標(biāo)準(zhǔn)按10年一遇24小時暴雨一天排干，設(shè)計排水流量為38m3/s，工程總裝機(jī)容量為6500kW。

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

1）監(jiān)控對象

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

表1 主要監(jiān)控對象

2）系統(tǒng)要求

計算機(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)、語音報警裝置、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)整個泵站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的管理，數(shù)據(jù)庫管理，在線及離線計算功能，各種圖表、曲線的生成，事故和故障信號的分析處理。工作站采用雙機(jī)冗余配置熱備份工作方式，自動完成雙機(jī)無擾動切換，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。在主控層操作員集中監(jiān)視泵站所有設(shè)備的實時運行情況，并根據(jù)現(xiàn)場的條件（水位、流量、雨量等）和調(diào)度要求，然后通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動順序向泵組本地控制單元發(fā)布控制命令，指示和監(jiān)測各泵組的執(zhí)行和運行情況，保證泵站優(yōu)化運行。

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)的實時數(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)組斷路器的操作開關(guān)、停機(jī)按鈕等。

公用LCU主要負(fù)責(zé)對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、開關(guān)量數(shù)據(jù)的采集與控制管理，對內(nèi)外河水情的監(jiān)測，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，僅將報警和遠(yuǎn)程控制信號接到公用LCU，通過公用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)斷開聯(lián)系時仍能實現(xiàn)對機(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上位機(jī)自動切換，也可在現(xiàn)地手動切換。以手動優(yōu)先、下層優(yōu)先的方式或者其它用戶指定的方式，使運行操作人員能方便地在各控制層之間選定對設(shè)備的控制權(quán)，對無控制權(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，并對堤壩安全監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行集中、統(tǒng)一管理。由于各泵站計算機(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)儲存?zhèn)鬏敭惓！６覕?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。為對管理平臺進(jìn)行升級，使相關(guān)管理單位可通過外網(wǎng)網(wǎng)址登陸方式看到發(fā)布信息，開發(fā)微信管理平臺APP，方便技術(shù)人員、三防管理人員可以在移動端登陸辦公；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

數(shù)據(jù)庫技術(shù)、WEBGIS技術(shù)、JAVA或.NET技術(shù)、BIM技術(shù)、GPRS無線傳輸技術(shù)、水量、水位等的量測技術(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，借助網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)，建立業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)泵站樞紐工程綜合運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析和報表的自動生成，達(dá)到辦公自動化、管理規(guī)范化，提高樞紐運行和管理效率。