蒙城枢纽智能控制系统方案设计

宣 政 梁小刚

（1.安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司 合肥 230088 2.安徽省淮河河道管理局 蚌埠233000）

1 枢纽调度系统总体结构

蒙城枢纽工程总体调度系统采用分区分层进行系统设计。纵向分层包括：第一层，总调中心—枢纽管理处；第二层，现地层—节制闸、船闸现地控制系统。横向上，按安全等级的不同分为内网和外网，内网分为管理区和控制区，两区通过物理隔离装置进行隔离，以避免低安全区系统影响高安全区系统的正常运行。

2 智能控制系统方案设计

2.1 系统结构组成

现地层蒙城枢纽船闸、节制闸智能控制系统由计算机监控系统、视频系统、在线监测系统、船闸收费系统及通信系统等组成。枢纽调度中心设置在枢纽管理处，分别对节制闸及船闸智能控制系统进行统一管理调度。

2.2 计算机监控系统

2.2.1 系统网络结构

网络系统采用分层分布、开放式系统。系统分为集控中心控制级、站控级和现地控制级。控制优先权顺序为现地级、站控级、集控中心控制级。每层功能相对独立，下层设备脱离上层后能独立完成自己的功能。

2.2.2 系统网络配置

管理处集控中心控制层设置相互冗余的计算机操作员工作站、视频服务器、通讯服务器，数据库服务器及不间断电源装置（UPS）等设备。

节制闸站控制层设置操作员工作站、节制闸安全监测数据采集主机、视频工作站、网络打印机及不间断电源装置（UPS）等设备。闸门计算机监控系统在桥头堡控制室对现场各闸门进行远程监控，同时还能监视各闸门的位置以及运行情况，当出现闸门故障时系统能及时报警。计算机监控系统采用开放式全分布系统结构，由主控级和现地控制单元级组成。主控制级设置两台主机兼操作员工作站，放置在节制闸控制室内，二机互为冗余热备用，作为闸门控制系统的控制核心。系统按被控对象设置8 套现地控制单元（其中1 套兼做公共LCU 站，主要负责供监控节制闸供配电设备及柴油发电机），每套闸门现地控制LCU 监控2 孔工作门。在现地控制LCU 箱上每个闸门都配有闸门开度、荷重显示仪和常规控制按钮，使运行人员能独立于PLC 直接对闸门进行操作。闸室底板测压管扬压力计接入数据采集单元MCU 箱，根据扬压力计分布位置选用2 套数据采集单元，MCU 接入闸门监控系统。

船闸站控层设置操作员工作站、船闸收费主机、视频工作站、网络打印机及不间断电源装置（UPS）等设备。船闸系统按被控对象设置5套现地控制单元，其中1 套公用设备控制LCU 监控船闸配电设备和柴油发电机，2 套为上闸首液压启闭机控制站，主要监控上闸首工作门、输水洞闸门和液压站运行，2 套为下闸首液压启闭机控制站，主要监控下闸首工作门、输水洞闸门和液压站运行。上闸首与下闸首液压站现地控制系统由厂家成套提供。在上闸首与下闸首闸门两侧分别设置水位传感器1 套，用以监测水位落差，水位信号接入液压站现地控制屏。在现地控制LCU屏上每个闸门都配有闸门开度显示仪和常规控制按钮，使运行人员能独立于PLC 直接对闸门进行操作。

节制闸、船闸主控级和现地单元级之间采用以太网相连接。控制层实现操作闭锁，现地单元控制级优先主控级。系统具有数据采集与处理、安全监视及事件报警、运行指导、控制调节、统计记录、数据库、人机联系、系统通信等功能。

站控层与集控层之间通过以太网实现信息交换，同时集控中心与上级网络联网，通过网络向上级发送本枢纽实时运行信息及各项监测数据。

2.2.3 系统的功能

系统功能设置如下：数据采集与处理；控制与调节；人机接口；数据通讯功能；系统自诊断功能；软件开发功能等。

2.3 视频系统

2.3.1 视频系统结构

蒙城枢纽视频监视系统由前端摄像机设备、传输设备、存储设备、监控中心设备等四部分组成。

前端设备：主要由网络摄像机、防雷器等组成。

在节制闸的柴油发电机房、高压配电室、低压配电间、控制室、启闭机房、闸门侧等处设置监控摄像机。在船闸上下闸首启闭机房、控制室、配电室、闸室、液压人字门两侧等处设置监控摄像机。

传输及存储设备：根据传输距离和图像质量的要求选用各种不同的线缆、接口设备，分别在节制闸中控室船闸中控室设置监视网络设备屏，屏内安装以太网交换机，若干台网络硬盘录像机，负责采集前端设备的监控图像并录像。

监控中心设备：分别在节制闸、船闸中央控制室安装视频工作站作为控制和管理设备，视频工作站上安装视频监控管理平台。控制设备还负责完成前端设备和图像切换的控制、镜头的控制。

2.3.2 视频系统功能

现场摄像机可实时获得监控区域内清晰的监控图像，实现24h 不间断监控。存储可支持录像调用，支持电脑客户端、WEB、移动客户端录像回放。系统需支持报警联动，包括客户端、录像、云台、报警输出、报警上墙、短信、邮件等联动方式。

2.4 在线监测系统

枢纽船闸上、下闸首人字闸门实时在线监测系统可以实现自动监测船闸上、下闸首人字闸门的开启、关闭运行过程中，受水流扰动以及结构受力不均衡所引起的结构振动，可进行持久性地采集人字闸门结构的振动信息，掌握门体结构的动态特性，实现主要构件的静应力、动应力、动态特性、运行姿态和顶底枢磨损、门轴柱与支枕垫摩擦运行状态的实时在线监测，通过技术分析手段，及时发现和预警故障发生的隐患、判断分析影响结构安全因素的变化趋势，并运用现代互联网技术平台，实现枢纽工程信息化、大数据管理，并可及时向工程管理单位提供维护、运行的优化措施和设备的安全评价。

2.5 通信

蒙城枢纽通信系统主要为节制闸、船闸与枢纽管理处控制中心的通讯，以及集控中心与上级管理系统的调度通信。管理处办公楼集控中心为淮河河道局运行调度管理系统的一个节点，配置有网络通信设备。通过枢纽公网专线可以与上级调度部门实现高速宽带的数字传输，将枢纽所辖节制闸、船闸的设备的运行状态、运行参数以及视频图像传送至上级调度部门，实现集控中心与上级调度的实时数据、视频图像及语音的传输。

3 结论

蒙城枢纽智能控制系统实现信息采集、存储及智能控制，运用现代通信网络和信息处理技术，对整个工程资源实施合理调配，保障工程安全、可靠、稳定的运行，对有效提高枢纽工程管理水平及运行维护能力具有重要的理论基础和经济价值■