一、概述

　　泵站是水利樞紐工程的主要設施，泵站設施為城市防洪排澇和農(nóng)村引水排灌起到關鍵作用。隨著我國經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，對水利設施和水環(huán)境提出了更高的要求。城市防汛排澇、城鎮(zhèn)水環(huán)境、深水井群和排水設施均面臨著采用現(xiàn)代信息化技術(shù)來進一步提升設施的要求。實現(xiàn)排水、井群、擋潮、排澇、引水等泵站自動化監(jiān)控和集中調(diào)度管理，實時采集各種水情、工情數(shù)據(jù)是信息化建設的基礎。目前，大部分泵站還是采用傳統(tǒng)的管理和操作方式，主要由人工完成，而城市排水泵站也需要進一步提升自動化設施水平。

　　泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)主要應用于各種水利設施的泵站自動化監(jiān)控。包括供水泵站、排水泵站、河道防汛排澇泵站、深水井群取水泵站等等。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　泵站自動化系統(tǒng)由計算機監(jiān)控系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)、大屏幕電視系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)以及網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)組成，主要實現(xiàn)對水泵機組、水閘、配電系統(tǒng)、進出水池、直流系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、技術(shù)供水系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及其它泵站運行重要部位與關鍵對象、參數(shù)進行有效監(jiān)視、監(jiān)測，并做到必要數(shù)據(jù)、圖像、指令的上傳和接收。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

　　系統(tǒng)采用Client/Browser/Server/體系結(jié)構(gòu)的分布式計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)環(huán)境，設計開發(fā)過程中將采用先進的GIS、數(shù)據(jù)庫、計算機網(wǎng)絡、軟件工程、信息工程、多媒體、Web技術(shù)，使系統(tǒng)平臺具有“實用、先進、實時、可靠、開放、規(guī)范、界面友好和便于擴展”等突出特點。

　　系統(tǒng)可分為四個層次，第一層為現(xiàn)場控制層，主要包括現(xiàn)場硬件PLC、儀表等設備；第二層為SCADA監(jiān)控層，包括中控室SCADA工程師站和操作員站；第三層為數(shù)據(jù)存儲層，主要包括工業(yè)歷史數(shù)據(jù)庫服務器；第四層是數(shù)據(jù)應用層，主要包括調(diào)度分析平臺、web發(fā)布服務器、大屏幕展示系統(tǒng)等。

三、系統(tǒng)功能

功能概述

　　通過SCADA軟件實現(xiàn)對泵站龐大的現(xiàn)場數(shù)據(jù)高性能的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視，以實時的水情（以水文總站的水文水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)為主要依據(jù)）、雨情（就近的雨量觀測站，加載降雨產(chǎn)流模型進行計算）、工情（水閘泵站自動監(jiān)測系統(tǒng)提供的閘門、水泵、電機、電源信息）為決策的主要依據(jù)，同時綜合其他系統(tǒng)信息（如排水的信息系統(tǒng)、水資源普查的地理信息系統(tǒng)、內(nèi)河防汛墻的地理信息系統(tǒng)以及河道縱橫斷面情況等）并結(jié)合最新或預報的氣象信息，在專家系統(tǒng)的作用下生成不同操作控制下的模擬運行結(jié)果，以確定最佳的防汛和引清調(diào)水方案，并以形象直觀的WEB方式顯示出來；結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)并輔以水位、水質(zhì)、閘位、河道槽蓄容量、流量、引排水量、防汛墻高度、區(qū)域積水深度等三維空間參數(shù)，充分利用完整的實時數(shù)據(jù)庫和報警事件數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，基于所存儲的歷史數(shù)據(jù)方便的進行分析統(tǒng)計、事故分析和追憶，實現(xiàn)大型泵站設施的智能化運行。

圖2系統(tǒng)功能架構(gòu)圖

四、系統(tǒng)特點

?　先進性

　　系統(tǒng)的高度集成：借助力控SCADA軟件強大的圖形組態(tài)功能、系統(tǒng)集成功能，可以將絢爛、逼真的動態(tài)實時畫面、視頻影像、GIS信息高度集成在SCADA系統(tǒng)上顯示，形成數(shù)據(jù)模擬與視頻影像、GIS系統(tǒng)無縫集成的監(jiān)控方式。

　　強大的報表功能：通過所存儲的歷史數(shù)據(jù)可以方便生成各種值班報表、操作報表、報警報表以及日月年報表。

　　方便的報警輸出：支持多媒體語音、視頻、文本語音轉(zhuǎn)換、郵件和短信等實時方式的報警通知與輸出。

　　歷史追憶（事故追憶）：通過定義事故追憶條件和追憶變量，以及追憶時間的設置，當追憶條件滿足的時候產(chǎn)生追憶指示，用戶可以通過追憶組件查看事故回放?；胤诺倪^程支持曲線和表格，并支持打印和存盤等。

?　安全性

　　在操作上嚴格權(quán)限管理。系統(tǒng)應提供審計跟蹤功能，記錄所有用戶操作過程，對出現(xiàn)的系統(tǒng)安全問題提供調(diào)查的依據(jù)和手段；系統(tǒng)應具備事務日志功能。為了保證系統(tǒng)采集、控制的安全可靠性，該方案采用SCADA操作員站雙機熱備、雙網(wǎng)冗余配置。

?　實時性

　　實時采集現(xiàn)場中的水情、工情、雨情等信息，并將其存在業(yè)務數(shù)據(jù)庫中。具有較強的實時性和較高的處理效率，對訪問的響應時間要短；采集接口的實時性好，能滿足其應用的需要；采集接口的采集周期在5秒到5分鐘之間（可根據(jù)需要進行設定）；采集接口的實時性不能影響生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的性能。

圖3 力控數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

圖4 力控實時監(jiān)控畫面

?　實用性

　　操作界面簡單，易于理解；系統(tǒng)維護方便快捷；二次開發(fā)接口必須標準化；災難性故障的恢復要簡單、可靠。

?　容錯、冗余

　　采集接口在具備條件的場合，實現(xiàn)冗余；采集軟件要有容錯處理機制；實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有容錯能力，根據(jù)具體的硬件條件實現(xiàn)冗余。

?　擴展性

　　建立一個開放的、標準的、可擴充、易管理的實時數(shù)據(jù)庫平臺，把各子系統(tǒng)有機結(jié)合起來，充分考慮將來需求的成長空間。

五、總結(jié)

　　泵閘自動化監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)水利信息化的重要環(huán)節(jié)之一，采用國內(nèi)先進監(jiān)控組態(tài)軟件力控ForceControl軟件數(shù)據(jù)平臺，利用自動控制、網(wǎng)絡通信、計算機以及GIS等信息技術(shù)構(gòu)建大型泵站信息化系統(tǒng)，建設能夠掌握雨情、工情、水情、墑情、災情的信息基礎平臺和重點信息化應用系統(tǒng)，實現(xiàn)了防洪、抗旱、排澇和市區(qū)內(nèi)溝河系納潮沖污的自動化集中監(jiān)控運行管理，完成所管轄區(qū)域內(nèi)所有泵站設備的現(xiàn)地和遠方控制操作、主要設備參數(shù)的實時監(jiān)測、故障報警、運行過程模擬顯示以及當?shù)貓D像監(jiān)視等功能；能有效地提高泵站設備的可靠性、安全性、可維護性以及控制操作的自動化水平；能夠?qū)崟r對設備參數(shù)和運行工況進行監(jiān)視，消除設備運行隱患，確保主設備的完好率和可調(diào)率，減輕運行人員勞動強度，達到“無人值班、少人值守”的運行管理要求，進一步提高泵閘調(diào)度的及時性和準確性。順應我國水利行業(yè)運行管理現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢。