自动化监控系统在锡东新城水利工程管理中的应用

曾磊

（无锡市锡山区水利局，江苏无锡 214101）

自动化监控系统在锡东新城水利工程管理中的应用

曾磊

（无锡市锡山区水利局，江苏无锡 214101）

近年来，随着物联网技术在无锡的普及和发展，锡山区（锡东新城）对水利自动化信息技术提出了更高要求和课题，通过建设5处主要水利控制设施和7处河道水质监测点，以自动化监控系统为手段，设计了自动化控制系统的总体构架、功能特点及应用情况，实现了锡东新城水利工程管理的科学化、精细化和自动化。

自动化 控制 水利 应用

1 工程概况

锡东新城水利自动化监控系统工程位于高铁商务区（安镇街道）范围内，北至锡虞路，东至走马塘，西、南至春丰河，所辖面积45.62平方公里。目前共有5处主要水利控制设施，分别是九里河东枢纽、吼山浜闸站、九里河西钢坝、芙蓉塘闸站及西仓浜节制闸；另外还设有7处河道水质监测点。目前，“重建轻管”、工作效率低、工程信息传送慢且滞后等现象普遍存在。因此，在信息高速发展的今天，充分利用现代物联网技术，建设高标准、科学化、精细化的自动化监控系统既是高铁商务区建设发展的需要，更是保障高铁商务区甚至无锡市运东大包围防洪排涝、水生态和水安全的需要。

2 系统总体构架

监控系统按“无人值班、少人值守”进行总体设计，本着安全可靠、技术先进、经济、实用的原则进行配置。自动化监控系统主要分为九里河东枢纽东、西闸首闸门、吼山浜闸站闸门及泵站、芙蓉塘闸站闸门及泵站、九里河西钢坝闸门、西仓浜节制闸监控系统以及视频监视系统；5个水质监测站的视频监视系统；2个水质监测站的仪器检测系统；芙蓉塘中心站自动化监控系统。

3 系统实现功能

自动化监控系统主要分为监控中心系统和现地控制系统二大组成部分。其中：监控中心系统即芙蓉塘监控中心（安镇水利管理站）；现地控制系统包括九里河东枢纽（含东、西闸首）、吼山浜闸站、芙蓉塘闸站、九里河西钢坝、西仓浜节制闸5大子系统。

芙蓉塘监控中心计算机监控系统由监控工作站和监控服务器组成。现地控制系统采用现地控制单元PLC系统（PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同）。

3.1 监控中心系统功能与实现

监控中心负责监控管理整个系统，具有最高的系统管理权限和远程控制权限，并且负责实时监控与综合调度，包括数据集成及处理、安全运行监视、实时控制与调水、水资源综合调度等功能。

3.1.1 芙蓉塘监控中心结构设计

芙蓉塘监控中心（主控级）结构设计主要包括监控工控机、服务器、视频工控机三个设备，此三个设备通过连接交换机，一头接到PLC控制柜，另一头接硬盘录像机。

3.1.2 芙蓉塘主控室实现方式

芙蓉塘主控室，在主控级实现对下属6个闸门及泵站的相关电气设备的监视、控制。主要包括以下方式：（1）远程自动控制：主控室内主控级计算机按预先给定的控制要求和其他限制条件，系统自动完成对闸门和泵组的开关、停控制，数据实时采集、巡检闸门和泵组的各个电气设备数据和状态信号，实现水量、电量、运行时间等各类数据的入库、统计、计算和输出等。（2）操作人员控制台控制：操作人员在主控室通过控制台上的显示器、键盘、鼠标等设备对工程电气设备、闸门进行远程操作，可实现全部过程自动执行方式或采用分步按顺序组执行的方式。（3）中控室的视频监控：操作人员可在视频监控主机上实现24小时的视频监控，清楚的观察水质和周围环境状况。并能实现24小时录像方便以后调取录像查阅。（4）水质监测：通过网络读取前端水质检测仪的数据，实时了解水质情况，当监测得到水质参数超过设定值时实现报警提醒。

3.2 现地站系统功能与实现

现地站主要涉及需要直接监控的水工建筑物现地站6处，即九里河东枢纽（含东、西闸首）、吼山浜闸站、芙蓉塘闸站、九里河西钢坝、西仓浜节制闸。7个水质监测点主要通过实时视频图像及水质检测仪对水质情况进行监控。现地控制主要包括数据转换与传输、数据信号显示、数据采集与处理及实时手动控制等功能。其中：数据采集包括水位、闸门开度、电机开关量、泵组开关量、电压、电流、输水量、开启时间、水质等。

现地站的功能与实现：（1）连续采集：可以获得24小时连续的监测水位、水质数据；（2）自动处理：能对收集到的数据进行处理和储存；（3）自动传输：将监测的数据自动传送到芙蓉塘控制中心；（4）直观显示：可以实时显示仪器仪表运行状态和监测数据；（5）自动报警：当监测数据发生较大变化时自动报警；（6）设备运转状态管理：系统设备具备自动运行、停电保护、来电自动恢复功能、反向控制功能；（7）水质五常规检测：PH值、水温、浊度、溶解氧、导电率。

3.3 数据网络传输的设计与功能实现

考虑到高铁商务区目前建成的各个建筑物站点分布零散，且所在区域按规划为商务中心、高层建筑较多的实际情况，我们对3G网络、GPRS、WLAN（无线局域网）、无线数传电台、固定IP接入公网这几种常用的信息通讯方式进行优劣比较，综合考虑各站点的地理分布情况以及业务功能，由于吼山浜闸以及吼山浜水质监测点位于吼山的西北侧，与其他站点之间间隔吼山，不适用短波、微波等需要直线无阻挡物的无线通讯方式，并考虑系统建设的经济投入产出比，该系统的网络方案，以各站点采用固定IP接入公网的方式为主，并同时使用3G网络作为备用信道。这样选择可以较经济的解决各站点与主控站之间的信息数据传输问题，并且数据传输安全可靠与稳定。

4 系统应用情况

锡东新城水利自动化监控系统自建成应用至今，运行可靠；同时，注入了物联网等高科技手段，满足水利工程现代化运行管理的需要，极大地提高了工程管理信息化水平，也为其他地区的水利工程自动化管理起到示范带头作用。通过应用实践，笔者认为系统需要在网络安全方面进行完善，随着网络安全面临的威胁越来越严重，工程自动化监控系统的安全运行至关重要，系统现在只配备了单机防病毒软件，亟需配置网络防火墙应对网络威胁，保证自动化系统安全可靠运行，充分发挥锡东新城水利自动化监控系统的综合效益。

曾磊（1982—），男，工程师，现在无锡市锡山区水利局从事河湖管理、工程管理（水利信息化管理）工作。