灌区供水调度控制系统的应用

2013-07-12邓云香夏学涛陈镭

四川水力发电 2013年2期

邓云香，夏学涛，陈镭

(1.四川省都江堰人民渠二处，四川德阳618000;2.中石化西南油气分公司元坝气田项目部，四川阆中 637400)

1 概述

灌区供水调度是灌区实施计划供水的重要环节，是实施灌区水资源优化配置的重要保障措施。由于灌区范围大，工程分散，区内气候存在差异等，若用传统的人工采集及传递信息的方法来决策调度方案，往往使灌区水资源调配滞后于客观实际的变化，很难满足优化调配的要求。因此，为优化调配灌区水资源，提高调水的时效性，只有建设一套灌区供水调度系统，才能做到水资源的合理优化利用。

笔者介绍了具有自主知识产权的RTU(远程终端单元)，基于互联网通讯，建立起了供(用)水调度系统，实现了对都江堰人民渠二处灌区下设置30个配水站的自动控制;同时，与视频监控系统配套，实现了整个灌区调水的集中可控与可视化，为灌区优化调配水资源、决策调度方案提供了依据。

2 系统概况

都江堰人民渠二处灌区供水调度系统由30座现场控制站、1个中心监控站、1个视频监控站组成。通过互联网，不仅可以实现分站点与中心调度站高效数据交换，同时亦可远程移动化管理。真正意义上构建起了“分散控制，集中管理”的管控平台(图1)。

2.1 硬件构成

现场控制站所设的测量仪表包括:①1台在线式多普勒流量水深仪，同时测量流量和水位;②1台闸门开度仪，用于测量闸门开度;③1台变频器，用于驱动闸门电机。

图1 灌区供水调度系统构成图

控制系统的构成:

现场控制站系统包括:I/O 模块、信息安全控制器LP-2GraphX、ADSL 宽带路由器。

调度中心系统包括:操作员站(兼工程师站)、辅助操作台、网络路由器、打印机。

2.2 软件构成

软件构成包括:

SuperCX 3.1上位机组态软件包;

fToolsGraph 2.1控制器在线组态软件包;

NVS CENTER 视频监控管理软件包;

LP2G-LDV 型客户端加密狗;

LP2G-LCFG 型控制器在线组态加密狗。

2.3 控制站通讯网络构成(图2)

图2 控制站通讯网络图

各现场视频监控摄像头可直接连接到现场控制箱内的视频服务器上，由ADSL 宽带路由器连接到视频监控站。

具有自主知识产权的现场安全控制器LP-2GraphX 具有2个隔离的RS232/RS485串口。支持主/从工作模式，既可以对智能仪表、PLC 等进行数据采集和控制，也可以外接本地触摸操作屏对控制器进行监控操作。串口工作模式和参数可由组态软件设置，通信协议为Modbus RTU。

网络通信服务器支持16个并发服务数，内部网络客户访问时使用基于TCP/IP 的Modbus通信协议，调度中心配安全授权U 盾，由SuperCX实时监控软件和通信安全组件与控制站通信。外部网络客户访问时使用动态安全保密协议并需授权认证，利用IE 浏览器访问现场闸门配水站的实时监控状态，控制器内置的DeviceView 实时安全监控组件与现场闸门配水站进行安全通信，调取控制器内部的实时监控画面，实现数据采集和监控操作。

2.4 系统功能及特点

都江堰人民渠二处灌区供水调度系统的核心专用设备完全具有独立自主的知识产权。软件开发灵活、简便，以便捷、直观的组态界面操作呈现于用户。基于互联网的网络传输协议，有效的解决了远距离传输、通讯的客观要求，同时为远程便捷监控、管理提供了条件。良好的安全加密机制为灌区安全运行提供了可靠保障。视频监控作为辅助调水的手段，为灌区调水提供了可视化服务，有效地解决了灌区调水可视与可控的生产要求。主要体现在以下几点:

控制中心实现了远程采集各配水站的流量、水位、闸门的过程参数，并实现了对闸门实时的远程控制。

调度中心SuperCX 3.1实时监控软件友好的人机界面、丰富的流程图库、稳定的过程参数连接、实时动态的指示、历史记录、报警、报表打印，为自动化调水提供了便捷。

与控制器配套的fToolsGraph 组态工具可实现远程/超远程在线组态、编程、维护等工作。软件工具包中的fToolsDraw 操作画面，可对实时操作画面进行在线开发，并实时下装到控制器中，为远端管控提供了便捷。

采用基于动态密钥组的非对称加密算法，有效保障了在开放网络环境下对控制权的严密管理，构筑起了完善的安全操作管理机制。

控制器内置PID 算法模块，快速配置PID 控制回路。内部的I/O 卡件均可在线插拔更换且方便更换。EBx 扩展模块可对控制器进行I/O 扩展或智能串口的扩展。

fToolsDraw 画面开发软件能通过VBScript 脚本控制、触发对应事件。可根据需要对数据源直接连接，也可实现画面局部变量的连接。

视频监控管理软件NVS CENTER 可实现多达16路的实时视频图像监控，可单画面、多画面分割、轮巡切换显示。在授权许可内，可对前端云台和镜头实施控制。支持视频文件存储，实时抓拍与回放，为控制提供了强大的可视化功能。

3 讨论

随着RTU(远程终端单元)广泛的应用于大型水利灌区的自动化控制，对构建以RTU(远程终端单元)为核心的自动控制系统提出了更高的要求，针对系统的可靠性与兼容性有了更多且具体的理念，要求其具有更强大的处理数据和存储数据的能力，有更强的自适应能力，有更为精确的数据运算、处理能力，以适应大型水利灌区向网络化、一体化、高精度的发展需求。可实现向下、向上的多方兼容。LP-2系列安全RTU 控制器正在向这些方向发展。