某閘樞紐工程屬某市城市防洪骨干工程，站址位于某市龍溪港和三里橋港交叉處，其主要功能是抵擋某城外水系的洪水來襲，并將城區(qū)澇水及時向外排出，對某城區(qū)范圍內(nèi)的防洪、抗?jié)?、抗旱等方面起到重要作用，而其自動化監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)為浙北地區(qū)率先實(shí)現(xiàn)水利現(xiàn)代化邁出了堅實(shí)的步伐。
1. 水閘概況
某閘樞紐工程分為三個相對獨(dú)立部分，一座單孔12米水閘位于中央，閘體兩翼各設(shè)有3臺1200ZLB軸流泵的排澇泵站；閘門采用平板鋼閘門，啟閉形式采用上提式雙頂點(diǎn)垂直液壓式啟閉機(jī)QPPYI—2X340（兩只液壓缸操作一扇門），兩套液壓泵組配套異步電動機(jī)Y180L——4（—380V，2X22KW），且為一開一備；泵站為拍門斷流形式，水泵配套電機(jī)為異步電動機(jī)JSL-14-12（~380V/6X210KW）。某閘樞紐工程的設(shè)計起點(diǎn)高、標(biāo)準(zhǔn)高為實(shí)現(xiàn)閘門及泵站的自動化監(jiān)控提供了有利條件。
2.自動化監(jiān)控設(shè)計
2.1某閘樞紐工程的自動化監(jiān)控的技術(shù)指標(biāo)：
1） 實(shí)現(xiàn)閘門及6臺軸流泵的遠(yuǎn)程監(jiān)控
2）實(shí)現(xiàn)閘門的自動開啟、關(guān)閉。閘門開度控制精度為+1厘米，左右雙吊點(diǎn)油缸偏差不超過5厘米。
3） 運(yùn)行過程中嚴(yán)密監(jiān)視、監(jiān)測變壓器、電機(jī)、直流系統(tǒng)、技術(shù)供水系統(tǒng)、內(nèi)外河水位、河道暢通情況等關(guān)鍵部位的運(yùn)行狀況及重要電量、非電量參數(shù)等實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)的保存。
4） 按照正常、報警、跳閘三級設(shè)定機(jī)組的保護(hù)要求，防止失誤操作。
5） 系統(tǒng)故障自診。
2.2自動化監(jiān)控設(shè)計
3. 自動化監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成
3.1設(shè)備配置
某閘樞紐工程自動化系統(tǒng)主要由下列設(shè)備組成：計算機(jī)監(jiān)控臺，7套控制單元（LCU），6套電機(jī)軟啟動控制柜及電纜 ，1套現(xiàn)場圖象監(jiān)控系統(tǒng) ，水位傳感器及其他。
3.2系統(tǒng)構(gòu)成
計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用符合國際開放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的開放、分層分布式計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為主，常規(guī)設(shè)備控制為輔的監(jiān)控方式。計算機(jī)系統(tǒng)預(yù)留遙控、遙調(diào)的功能接口，以保證系統(tǒng)中采用不同計算機(jī)時的互操作性和系統(tǒng)擴(kuò)展、設(shè)備更新時的可移植性。
監(jiān)控系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可分為主控制級和現(xiàn)地控制單元級。主控制級負(fù)責(zé)完成泵站機(jī)組、工作閘門、供配電設(shè)備、公用設(shè)備和水閘等的監(jiān)視和控制；各現(xiàn)地控制單元能對所管轄的生產(chǎn)過程進(jìn)行完善的監(jiān)控，它們通過輸入、輸出接口與生產(chǎn)過程相連；通過通訊接口及相關(guān)設(shè)備與主控制層交換信息?，F(xiàn)地控制單元對主控制層具有相對獨(dú)立性，能脫離主控制層直接完成生產(chǎn)過程實(shí)時數(shù)據(jù)的采集和預(yù)處理，各設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、調(diào)整和控制等功能。
3.3基本功能
A.數(shù)據(jù)采集與處理功能
對輸入模擬量、輸入開關(guān)量、溫度量、保護(hù)事件、電氣量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。具體功能包括：
① 光電隔離，接點(diǎn)防抖動處理功能；
② 具有硬件和軟件濾波，基準(zhǔn)時間補(bǔ)償功能；
③ 數(shù)據(jù)有效性、合理性判斷；
④ 啟動相關(guān)量功能（如啟動事故數(shù)學(xué)順序記錄、發(fā)生事故報警音響，畫面自動推出以及自動停機(jī)等），
⑤格式化處理及存儲實(shí)時數(shù)據(jù)功能
B.運(yùn)行監(jiān)控和事件報警
①計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以使運(yùn)行人員通過CRT對全站各主設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及停運(yùn)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視、實(shí)時顯示。
②監(jiān)控系統(tǒng)對越限及復(fù)限參數(shù)數(shù)據(jù)作相應(yīng)的處理、自動顯示、記錄和打印；對于重要數(shù)據(jù)的存儲及召喚顯示：啟動相關(guān)量分析功能，作故障原因提示，具有趨勢報警功能。
③事故順序記錄、追憶及相關(guān)量記錄。
C.控制與調(diào)節(jié)
中控室值班人員通過主控機(jī)人機(jī)接口對設(shè)備進(jìn)行自動完成開、停 機(jī)；調(diào)節(jié)機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行的投/切；根據(jù)內(nèi)、外河水位和排澇時間推薦機(jī)組佳、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。
D.人機(jī)接口，數(shù)據(jù)通信
畫面顯示是計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能。它通過包括樞紐主布置圖、單線圖、泵站剖面圖、電器主接線圖、棒形圖、曲線、各種語句、表格等各種動態(tài)的圖形來表示整個閘站各設(shè)備的實(shí)時狀態(tài)，給人以生動、直觀的操作效果，并使運(yùn)行人員在線調(diào)整畫面、投退測點(diǎn)，修改參數(shù)等，對于每個操作對象都有對應(yīng)的彈出操作面板，有口令方能進(jìn)行操作，防止誤操作。
預(yù)留與調(diào)度中心的通信接口，將來可以實(shí)現(xiàn)遙視、遙測、遙調(diào)、遙信、遙控的五遙功能。并利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)“遙診”的第六大功能。
4.實(shí)際運(yùn)用
1.由于該操作系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)的WINDOWS操作系統(tǒng)，界面采用全中文式，所有工藝過程均有生動的動畫展示，操作員很方便上手、發(fā)布操作指令、排除故障。并且可以自教自學(xué)，縮短了人員培訓(xùn)時間。
2.由于該系統(tǒng)采用六畫面監(jiān)控圖象并且可放大縮小畫面，使操作員很容易統(tǒng)覽全局，與傳統(tǒng)人工觀察相比，即減少人力又使安全系數(shù)大大提高。
3.與傳統(tǒng)控制相比，該系統(tǒng)自動生成各類運(yùn)行記錄報表，減少了工作量，使運(yùn)行資料進(jìn)一步規(guī)范化，管理工作上了一個新臺階。
4.與傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)元件相對減少，故障點(diǎn)少，維護(hù)更方便，減輕了主汛期的維護(hù)養(yǎng)護(hù)壓力。
5.某閘樞紐工程在完成自動化建設(shè)后，綜合效益明顯，尤其在運(yùn)行管理過程中。
并在后來城北、城南水閘的改擴(kuò)建工程中綜合效益得到了充分體現(xiàn)，城區(qū)水、旱澇等基本信息得到及時反饋，并大大節(jié)省了人事編制和運(yùn)行管理成本，基本消除了信息在運(yùn)行管理過程中的時間差，真正做到了實(shí)時監(jiān)控和決策。
5.結(jié)論
1.計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用，對傳統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行了改造，實(shí)現(xiàn)了水閘、水泵的自動化控制，極大的提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。
2.監(jiān)控系統(tǒng)自建成投運(yùn)以來，按照水管工程“管養(yǎng)分離”的體制要求實(shí)現(xiàn)了“無人值班，少人值班”的基本目標(biāo)。取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。
3.監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用，為全市防汛系統(tǒng)的自動化、信息化建設(shè)進(jìn)行了有益的探索，為同類工程建設(shè)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，并且在城北、城南水閘的改擴(kuò)建中該新技術(shù)得到了推廣和運(yùn)用。
4.計算機(jī)通信技術(shù)、多媒體圖象、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字技術(shù)等高科技技術(shù)以及自動化控制技術(shù)的運(yùn)用，提高了全市水利建設(shè)與工程管理的水平，為某市城市防洪工程建設(shè)自動化、現(xiàn)代化奠定了良好的基礎(chǔ)。
1. 水閘概況
某閘樞紐工程分為三個相對獨(dú)立部分，一座單孔12米水閘位于中央，閘體兩翼各設(shè)有3臺1200ZLB軸流泵的排澇泵站；閘門采用平板鋼閘門，啟閉形式采用上提式雙頂點(diǎn)垂直液壓式啟閉機(jī)QPPYI—2X340（兩只液壓缸操作一扇門），兩套液壓泵組配套異步電動機(jī)Y180L——4（—380V，2X22KW），且為一開一備；泵站為拍門斷流形式，水泵配套電機(jī)為異步電動機(jī)JSL-14-12（~380V/6X210KW）。某閘樞紐工程的設(shè)計起點(diǎn)高、標(biāo)準(zhǔn)高為實(shí)現(xiàn)閘門及泵站的自動化監(jiān)控提供了有利條件。
2.自動化監(jiān)控設(shè)計
2.1某閘樞紐工程的自動化監(jiān)控的技術(shù)指標(biāo)：
1） 實(shí)現(xiàn)閘門及6臺軸流泵的遠(yuǎn)程監(jiān)控
2）實(shí)現(xiàn)閘門的自動開啟、關(guān)閉。閘門開度控制精度為+1厘米，左右雙吊點(diǎn)油缸偏差不超過5厘米。
3） 運(yùn)行過程中嚴(yán)密監(jiān)視、監(jiān)測變壓器、電機(jī)、直流系統(tǒng)、技術(shù)供水系統(tǒng)、內(nèi)外河水位、河道暢通情況等關(guān)鍵部位的運(yùn)行狀況及重要電量、非電量參數(shù)等實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)的保存。
4） 按照正常、報警、跳閘三級設(shè)定機(jī)組的保護(hù)要求，防止失誤操作。
5） 系統(tǒng)故障自診。
2.2自動化監(jiān)控設(shè)計
3. 自動化監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成
3.1設(shè)備配置
某閘樞紐工程自動化系統(tǒng)主要由下列設(shè)備組成：計算機(jī)監(jiān)控臺，7套控制單元（LCU），6套電機(jī)軟啟動控制柜及電纜 ，1套現(xiàn)場圖象監(jiān)控系統(tǒng) ，水位傳感器及其他。
3.2系統(tǒng)構(gòu)成
計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用符合國際開放系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的開放、分層分布式計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為主，常規(guī)設(shè)備控制為輔的監(jiān)控方式。計算機(jī)系統(tǒng)預(yù)留遙控、遙調(diào)的功能接口，以保證系統(tǒng)中采用不同計算機(jī)時的互操作性和系統(tǒng)擴(kuò)展、設(shè)備更新時的可移植性。
監(jiān)控系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可分為主控制級和現(xiàn)地控制單元級。主控制級負(fù)責(zé)完成泵站機(jī)組、工作閘門、供配電設(shè)備、公用設(shè)備和水閘等的監(jiān)視和控制；各現(xiàn)地控制單元能對所管轄的生產(chǎn)過程進(jìn)行完善的監(jiān)控，它們通過輸入、輸出接口與生產(chǎn)過程相連；通過通訊接口及相關(guān)設(shè)備與主控制層交換信息?，F(xiàn)地控制單元對主控制層具有相對獨(dú)立性，能脫離主控制層直接完成生產(chǎn)過程實(shí)時數(shù)據(jù)的采集和預(yù)處理，各設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、調(diào)整和控制等功能。
3.3基本功能
A.數(shù)據(jù)采集與處理功能
對輸入模擬量、輸入開關(guān)量、溫度量、保護(hù)事件、電氣量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。具體功能包括：
① 光電隔離，接點(diǎn)防抖動處理功能；
② 具有硬件和軟件濾波，基準(zhǔn)時間補(bǔ)償功能；
③ 數(shù)據(jù)有效性、合理性判斷；
④ 啟動相關(guān)量功能（如啟動事故數(shù)學(xué)順序記錄、發(fā)生事故報警音響，畫面自動推出以及自動停機(jī)等），
⑤格式化處理及存儲實(shí)時數(shù)據(jù)功能
B.運(yùn)行監(jiān)控和事件報警
①計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以使運(yùn)行人員通過CRT對全站各主設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及停運(yùn)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視、實(shí)時顯示。
②監(jiān)控系統(tǒng)對越限及復(fù)限參數(shù)數(shù)據(jù)作相應(yīng)的處理、自動顯示、記錄和打印；對于重要數(shù)據(jù)的存儲及召喚顯示：啟動相關(guān)量分析功能，作故障原因提示，具有趨勢報警功能。
③事故順序記錄、追憶及相關(guān)量記錄。
C.控制與調(diào)節(jié)
中控室值班人員通過主控機(jī)人機(jī)接口對設(shè)備進(jìn)行自動完成開、停 機(jī)；調(diào)節(jié)機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行的投/切；根據(jù)內(nèi)、外河水位和排澇時間推薦機(jī)組佳、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。
D.人機(jī)接口，數(shù)據(jù)通信
畫面顯示是計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能。它通過包括樞紐主布置圖、單線圖、泵站剖面圖、電器主接線圖、棒形圖、曲線、各種語句、表格等各種動態(tài)的圖形來表示整個閘站各設(shè)備的實(shí)時狀態(tài)，給人以生動、直觀的操作效果，并使運(yùn)行人員在線調(diào)整畫面、投退測點(diǎn)，修改參數(shù)等，對于每個操作對象都有對應(yīng)的彈出操作面板，有口令方能進(jìn)行操作，防止誤操作。
預(yù)留與調(diào)度中心的通信接口，將來可以實(shí)現(xiàn)遙視、遙測、遙調(diào)、遙信、遙控的五遙功能。并利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)“遙診”的第六大功能。
4.實(shí)際運(yùn)用
1.由于該操作系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)的WINDOWS操作系統(tǒng)，界面采用全中文式，所有工藝過程均有生動的動畫展示，操作員很方便上手、發(fā)布操作指令、排除故障。并且可以自教自學(xué)，縮短了人員培訓(xùn)時間。
2.由于該系統(tǒng)采用六畫面監(jiān)控圖象并且可放大縮小畫面，使操作員很容易統(tǒng)覽全局，與傳統(tǒng)人工觀察相比，即減少人力又使安全系數(shù)大大提高。
3.與傳統(tǒng)控制相比，該系統(tǒng)自動生成各類運(yùn)行記錄報表，減少了工作量，使運(yùn)行資料進(jìn)一步規(guī)范化，管理工作上了一個新臺階。
4.與傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)元件相對減少，故障點(diǎn)少，維護(hù)更方便，減輕了主汛期的維護(hù)養(yǎng)護(hù)壓力。
5.某閘樞紐工程在完成自動化建設(shè)后，綜合效益明顯，尤其在運(yùn)行管理過程中。
并在后來城北、城南水閘的改擴(kuò)建工程中綜合效益得到了充分體現(xiàn)，城區(qū)水、旱澇等基本信息得到及時反饋，并大大節(jié)省了人事編制和運(yùn)行管理成本，基本消除了信息在運(yùn)行管理過程中的時間差，真正做到了實(shí)時監(jiān)控和決策。
5.結(jié)論
1.計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用，對傳統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行了改造，實(shí)現(xiàn)了水閘、水泵的自動化控制，極大的提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。
2.監(jiān)控系統(tǒng)自建成投運(yùn)以來，按照水管工程“管養(yǎng)分離”的體制要求實(shí)現(xiàn)了“無人值班，少人值班”的基本目標(biāo)。取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。
3.監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用，為全市防汛系統(tǒng)的自動化、信息化建設(shè)進(jìn)行了有益的探索，為同類工程建設(shè)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，并且在城北、城南水閘的改擴(kuò)建中該新技術(shù)得到了推廣和運(yùn)用。
4.計算機(jī)通信技術(shù)、多媒體圖象、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字技術(shù)等高科技技術(shù)以及自動化控制技術(shù)的運(yùn)用，提高了全市水利建設(shè)與工程管理的水平，為某市城市防洪工程建設(shè)自動化、現(xiàn)代化奠定了良好的基礎(chǔ)。