基于GEN64的三维泵闸控制系统在三陵河闸站的应用

王文勇 贡锦炜 殷琳

【摘 要】 为了实现三陵河闸站安全、可靠、真实的三维泵闸监控，基于GEN64软件平台导入3D建模，建立实时的三维场景监控。本文阐述了三陵河自动化监控系统的系统结构、实施方法、硬件配置和自动化软件实现功能等内容。从实际运行来看，系统稳定可靠，较好地满足了泵闸实时三维控制、远程浏览的需要，符合三维监控的相关应用要求，值得推广应用。

【关键词】 三维监控；上位机软件

[Abstract] In order to realize the safe， reliable and real three-dimensional monitoring of Sanlinghe sluice station， a real-time three-dimensional scene monitoring system was established by importing 3D modeling based on GEN64 software platform. This paper expounds the system structure， implementation method， hardware configuration and automatic software function of Sanling River automatic monitoring system. From the actual operation， the system is stable and reliable， which satisfies the needs of real-time three-dimensional control and remote browsing of pump gates， meets the relevant application requirements of three-dimensional monitoring， and is worth popularizing.

[Keywords] three-dimensional monitoring， upper computer software

1 引言

GEN64是业内第一个内核级全64位、基于.NET Framework、WPF和全矢量2D/3D的自动化系统监控和管理可视化平台，产品也是业内首家获得了B-AWS、OPC-UA认证的行业软件，确保了GENESIS64可以完美集成包含BACnet对象、趋势、报警等在内的BACnet协议。GENESIS64获得了OPC基金会的认证并能完美兼容OPC-UA协议。OPC-UA是结合了WPF优势的基于安全性、健壮性和灵活性的Web Service。真正做到了“OPC-to-the-Core?”，是典型的第四代基于标准协议的数据采集方式和全新展现方式的可视化平台。

三陵河泵闸计算机监控系统选用基于GEN64软件平台的3D插件功能导入工程模型来完成对三陵河闸站设备的监控。

2 系统概述

2.1 工程简介

三陵河闸站闸外通丹金溧漕河，闸内与三陵河连接，是一座具有防洪、排澇等综合功能的水工建筑物。其中，节制闸单孔净宽8.0米，设计过闸流量为93.36立方米，闸两侧共布置4台轴流泵，总装机容量1520千瓦。闸站建成后，将有效降低受灾面积和时长，受益面积25.33平方公里，涉及人口1.4万余人。同时，还具有改善区域水环境和保证农业灌溉的综合效益。

基于GEN64软件平台三维泵闸控制系统监控设备包括4套高压电机水泵设备、5台卷扬启闭机闸门、供排水辅机设备、10kV高压相关所站变开关柜、0.4kV低压进线等开关柜等。整个自动化系统冗余环形以太网组网，由GEN64软件平台开发的泵闸控制软件，并留有水利局远程访问接口。

2.2 控制系统

三陵河控制系统是由PLC系统和三维泵闸软件系统组成。系统能满足三陵河闸站的运行需求，由 PLC完成对相关设备工艺流程的逻辑控制，对水泵电机、启闭机闸门、供水泵等设备及对应电气设备的开停之间的逻辑联锁控制、保护，对采集的上下游水位、温度、管道压力、电参数等进行监视并记录入库，同时在三维泵闸软件系统的3D建模对应页面进行设备对应位置数据显示、报警和打印报表等。系统结构图如图1。

3 系统组成

3.1 PLC系统

PLC是专为过程控制而设计的通用逻辑控制平台，有强大的内部存储执行逻辑运算等功能，三陵河闸站PLC系统设置为4台主机2套、公用设备1套、节制闸1套，并由全部自带网络接口的控制装置来通过网络通讯完成整个三陵河闸站相关设备的联动控制、预警等运行功能。该系统经运管单位延陵水利站运行及汛期开机考验，PLC系统设备配置完全满足三陵河闸站自动化系统的运行需求。

3.2 三维泵闸软件系统

监控系统组态软件采用基于GEN64的3D功能组件的应用软件，在三陵河中控室配有安装GEN64软件的两台工业级监控主计算机。监控主计算机，一主机一备机，实现三陵河三维泵闸控制系统的控制、数据采集和处理、存储数据，实时运行数据的图表、曲线的生成，错误信号的分析处理等。

4 软件系统

4.1 控制方式

泵闸控制系统实行调度中心控制、闸站自动控制和现地手动均具备的控制方式，来确保整个泵闸设备的安全、可靠运行。

现地手动控制：在设备检查、维修、调试或闸站自动控制功能损坏时，可使用现场设备的触摸屏或按钮来完成设备手动单机无逻辑控制。

闸站自动控制：操作人员在中控室通过基于GE64开发的三维泵闸控制系统下发开停机指令，软件系统通过光纤链路实现指令下发，设备根据逻辑流程完成自动启停。

调度中心控制：丹阳市防汛调度控制中心的专用防汛调度工作电脑，经防汛光纤专网与三陵河三维闸站监控系统通讯，实现中心对闸站的遥信、遥测、遥控。

4.2 三维泵闸监控软件

GraphWorX64是GENESIS64产品套件的核心。它引进GENESIS64各个组件比如从SNMP或BACnet设备，AlarmWorX64报警和TrendWorX64趋势的内容。GraphWorX是一种功能强大的人机交互界面和SCADA数据可视化工具。这些图形在缩放时不会丢失细节。它让用户可以构建描绘现实世界的画面，允许植入TrendWorX64浏览器和AlarmWorX64浏览器来帮助你看到直观的项目运作。

GraphWorX64配置使得所有项目快速和容易。用户可以通过GraphWorX64符号库，图库和模板以及配置默认设置来重复创建同样的物件，而无需逐一修饰。

支持创建丰富的，身临其境的真三维化界面。使用Windows Presentation Foundation（WPF）创建真实的3D世界，并获得真正的360度对资产的浏览。用户可以结合2D和3D功能将二维的画面植入到3D的物件之中。你也可以将三维的物件放在二维的画面之中。还可以用矢量画面做出逼真的实物画面，通过WPF在网站上浏览。

泵闸控制软件为控制中心的操作人员提供了直观的3D可视化控制界面。可视化控制界面整合了操作人员所需的各类信息，控制软件可以将设备实时数据用图形图案方式显示在3D动态动画界面中，以实现整个三陵河闸站监测的直观效果，软件可以达到最优的通讯能力和闸站建设需求的各类控制调度功能。

3D泵闸监控系统运行画面见图2。

5 通讯网络

三陵河泵闸监控系统网络采用光纤以太网环网，经过工业网络交换机内置的支持Real-Time RingTM实时环特有技术的光纤LC接口组建以太环网，为三陵河泵闸现场控制设备提供自修复且冗余的网络链路。

6 系统特点

（1）采用支持Real-Time RingTM实时环特有技术光纤以太冗余环网结构，提高可靠性、稳定性及快速自我修复性。

（2） GEN64软件通过三维组件导入三维建模软件中的模型和动画，同时完成闸站设备运行数据采集与处理。以真实生动的三维形象效果展示，通过设备与数据的结合展示方式令操作人员更易了解和管理。

三陵河泵闸监控系统经过延陵水利站运行及汛期开机考验，运行正常，性能稳定，完全满足泵闸站类型工程运行需求，三维泵闸自动化控制系统为今后同类型闸站使用起到了示范作用，为项目组织设计提供很好借鉴。

参考文献：

[1] 李 果.《3Dmax中文版标准教程3d书籍教程》；上海科学普及出版社，2004.07.

[2] 丁 強，王绍勤.水利信息化之水利自动化发展趋势探讨[J] 水利信息化 2013（06）.

[3] 《GENESIS64学习视频之葵花宝典》 美国标志科技，2014.12.