北渠水工程自动监控系统及在调度管理中的应用效果

2012-07-31吴飞宏

中国水能及电气化 2012年7期

吴飞宏

（泉州市北渠管理处，福建泉州 362000）

北渠水工程是泉州山美灌区配套的重要水利设施，流经5个镇，全长24.8km，设计最大流量为22.5m3/s。随着泉州市经济建设的迅速发展，北渠水工程的功能已由以农业灌溉及防洪排涝为主转变为以城市生活、工业、市区卫生用水及防洪排涝为主。目前，其承担着供应5个水厂用水、湄洲湾南岸城市生活及工业用水、泉州市区工业用水、市区内沟河冲污用水、沿途5万亩农田灌溉用水以及清源山南麓89.6km2防洪排涝等重要任务。为了切实做好北渠水工程的管理工作，根据水资源优化配置和防洪减灾的功能要求，并针对北渠水工程由诸多位置分散且各自独立的水工程组成的特点，泉州市北渠管理处开发了北渠水工程自动化监控系统。

1 北渠水工程自动化监控系统的构成

北渠水工程自动化监控系统的结构如图1所示。以北渠管理处监控系统为核心，下设四个监控子系统，分别为东海管理站子系统、法石管理站子系统、北峰管理站子系统及城东管理站子系统，构成分层次的监控管理体系。由北渠管理处监控系统对北渠水工程进行统一决策和调度，并将视频监测信息上传至泉州市水利局，将北渠水工程自动化监控调度纳入全市水资源综合调度和管理系统。各个监控子系统作为北渠水工程自动化监控系统的终端，监控信息（包括控制命令、控制信息、调度命令和监视图像）通过高速光纤网络通道进行传输。监控子系统结构如图2所示。

北渠水工程自动化监控系统主要由计算机网络、闸门监控和视频监控三部分组成。计算机网络部分以北渠管理处为中心，主要负责对自动化系统的统一监控和调度，建立以光纤为主通道的局域网，沿北渠各闸建立闸门监控和视频监视的计算机工作站，全网计算机可实时观察各闸站闸门状态和监视图像画面，并可进行信息的传输和共享。闸门监控子系统是在闸站建立现地监控单元，根据上位机指令对闸门进行控制操作。视频监控子系统通过对现场的实时监视，确保闸门控制、主要渠段和设备的安全。

2 北渠水工程自动监控系统的功能

北渠水工程自动化监控系统以北渠管理处监控系统为核心，设有系统网络服务器、网络控制设备、电视墙和UPS，北渠管理处下辖各站的闸门控制信息和视频监视图像均汇总到这里，由北渠管理处监控系统统一进行控制和管理。北渠管理处设有一个会商室，北渠水工程自动化监控管理系统和泉州市水利局的联网信息在此投影显示，可全盘掌握泉州市防汛和供水调度的实时信息，为北渠水工程调度管理工作提供充分的决策支持。北渠水工程自动化监控管理系统的主要功能如下：

1）手动控制柜功能。手动控制柜是对应于每个闸门的控制单元，可以手动实现闸门上升、停止、下降的控制，在分层分布式控制系统中属于最底层。

2）现地监控单元功能。现地控制单元是对应于每个闸站的集中控制单元，该控制单元具备闸站所有闸门的手动上升、停止、下降按钮及闸门的开度显示。机柜内包含DC24V、DC12V开关电源、PLC模块、继电器等电气元件，其中PLC模块提供闸位、水位、雨量等信号的采集，接收上位机指令然后按照存储在模块内的逻辑程序对闸门运行过程进行实时监视和控制，并输出控制信号。现地控制单元在分层分布式控制系统中属于第二层。

3）上位机功能。通过上位机界面对PLC发出闸门控制指令，可以实现闸门的远程控制。上位机采集PLC的实时数据并进行数据存储，通过上位机可查询闸站的实时信息和历史信息，从而更好地进行管理。上位机在分层分布式控制系统中属于第三层。

4）视频监控功能。通过视频监控系统可以实时观测到闸门上下游渠道情况以及闸室内情况，保证了闸门启闭、闸室内设备及主要渠段运行的安全。

5）网络联网及查询功能。通过网络联网及查询系统，水利局和北渠管理处可以对下属各闸站的运行情况和水情进行实时信息查询和历史信息查询，这些信息可以为上级管理部门进行水资源调度及市区防洪排涝的决策提供数据支撑，可以实现全市水工程的联合调度，并可实现各水工程之间的数据共享。

6）夜间监视及实时总览功能。设置了灯控程序和灯控控制柜，可使包括井山、后山等站点实现远程灯控。对查询系统进行完善，在web浏览页面增设实时总览功能，使系统更具实用性。

7）闸门上下限位双重保护功能。北渠水工程自动监控管理系统中，被控闸门均为螺杆启闭机闸门，这类闸门在无人值守和远程控制的条件下，对其可靠性影响最大的是闸门的上下限位控制。为了确保闸门控制的可靠性，经过试验采用了上下限位双重保护控制技术。第一级保护采用机械触电式限位，第二级保护采用霍尔信号进行限位，并将这两种限位信号送至闸门的手动控制柜进行联锁限位保护，同时送至计算机进行系统软件的闭锁限位保护。