扬州市乌塔沟分洪道工程自动化系统设计概述

许媛 陈丹 唐亮

扬州市乌塔沟分洪道工程自动化系统设计概述

许媛 陈丹 唐亮

一、系统概述

扬州市乌塔沟分洪道工程位于扬州市开发区和邗江区交界处，是扬州市城市防洪重点工程之一，由分洪道（含河道、沿线8座泵站等）、分洪道闸、东闸三部分组成。本项目将在乌塔沟沿线建立一套自动控制、视频监视与局域网系统，适用于工程的运行，能够实现对分洪道闸、东闸和8座泵站的自动控制及视频监视，满足“无人值班、少人值守”的要求，达到远程监控、数据共享、图像远传浏览的水平。

二、自动控制系统

1.系统结构

乌塔沟分洪道工程自动控制系统采用分层分布开放式结构，分为“远控、现控”二级。

第一级为现控级，现地控制级由10

套现地控制单元LCU（PLC控制柜）组成。分洪道闸、东闸和8座泵站各安装一台施耐德Premium系列PLC，负责对节制闸闸门、泵站机组的运行状态及上下游水位、闸门开高、电气量等数据进行实时采集，并将这些数据发送到远控级，同时可接收远控级的自动命令，执行相应的控制操作。

第二级为远控级，远程控制级设在分洪道闸控制中心内，由两台监控主机、数据库服务器、打印机等组成。监控主机是整个自动控制系统的上位机，上位机按双机冗余设计，运行值班主机可预先任意选定，双机通过以太网通讯。系统软件根据值班主机的通讯、硬件、软件等状态，进行跟踪判别。一旦值班主机出现异常，系统可给出切换信号，由备用机代替值班主机，同时给出主机故障提示。监控主机与PLC之间通过以太网进行数据通讯，负责对PLC提供的信息进行综合处理、显示、存储、打印、设备保护报警等；同时根据水情、工情直接对分洪道闸、东闸、8座泵站PLC下达有关控制命令。

2.系统功能

自动控制系统具有以下主要功能：

（1）数据采集与处理

系统巡测节制闸、泵站的各种实时数据与状态信号，进行必要的数据预处理并建立当地实时数据库和历史数据库。

（2）参数在线修改

系统可在线对运行状态判别条件、预置参数进行在线修改。

（3）控制与调节

系统可对节制闸闸门进行升、降、停控制，对泵站机组进行启、停控制。

（4）报警与保护

系统对各设备的状态及参数进行不正常报警，如闸位计故障、限位失常等。系统跟踪测试运行过程中的情况，发现异常分别作出处理，保证设备安全，防止事故扩大，并及时推出报警窗口画面和报警声音，提示报警原因。

（5）设备运行统计记录

系统对各设备的运行情况进行统计记录，某些信息自动提示给值班人员。系统还将对参数越复限及定值变更等情况作出统计记录，并自动生成各类报表。

（6）打印

系统配置一台打印机，可打印各类报表、图形、记录等。

三、视频监视系统

1.系统结构

乌塔沟分洪道工程视频监视系统将实现对分洪道闸、东闸、8座泵站的视频监视。该系统按照四部分设计，即前端设备、传输设备、控制设备、客户端设备。

前端设备由安装于各监控点的全方位摄像机和定点摄像机组成，负责图像和数据的采集与处理。分洪道闸、东闸监控点分布于上游、下游、控制室等部位，8座泵站监控点分布于泵房、出水口。

传输设备由网线和接口设备组成，负责将摄像机的信号传输到视频服务器上。网络摄像机通过网络直接将现场信号传输到视频服务器，方便、快捷、稳定。

控制设备由安装于分洪道闸控制中心的视频服务器组成，负责接收局域网上各监控点的信号，存储视频录像，并负责完成云台和镜头的控制、系统分区控制和分组同步控制以及图像检索与处理。

客户端设备由客户端计算机组成，值班人员通过客户端计算机访问视频服务器，能够查看来自各监控点的任意图像，并可根据需要实现画面分割显示功能。

2.系统功能

视频监视系统具有以下主要功能：

（1）图像控制

系统可对摄像机的焦距、光圈，云台的上、下、左、右进行控制和操作，使用户能够得到自己满意的图像效果。

（2）多画面分割

系统能够实现对多个监控点的图像同时进行观察，并以任意组合多画面方式显示。

（3）图像存储和回放

系统自动将图像存储到硬盘上，并可通过系统播放软件播放图像。

（4）多级口令设置及操作设置

系统中提供三级安全和保密控制：一是一般查询功能；二是操作功能，既可以进行查询，也可以进行控制；三是系统管理员，除了具有操作员的一切功能外，还能对系统进行修改和扩充。为了保证系统安全性，各种登录都需要口令。

（5）设备自身维护和检测

系统软硬件具备自动通讯监测和自我维护功能，对系统自身故障能及时告警和记录，同时误操作部分故障不会导致系统崩溃。

（6）系统可分区控制

系统可通过系统应用软件对用户的要求按权限进行分区控制及分组同步切换。

四、局域网系统

乌塔沟分洪道工程局域网系统将分洪道闸、东闸、8座泵站连接起来，为自动控制及视频监视系统提供数据通讯通道。乌塔沟分洪道为南北走向，全长8.24km，东闸建于分洪道最北端河道上，分洪道闸建于分洪道最南端河道上；由北向南在分洪道沿线建有胜利、徐庄、王庄、焦庄、军桥西、石街河、大湾东、滩田河8座泵站，其中徐庄、王庄、军桥西、大湾东、滩田河泵站位于分洪道东侧，胜利、焦庄、石街河泵站位于分洪道西侧。分洪道闸、东闸、8座泵站各安装一台环网交换机，并在分洪道东、西大堤上各敷设一根光纤，构成一个千兆工业环网。

五、结语

扬州市乌塔沟分洪道工程自动化系统运行稳定、质量可靠、技术先进、操作简单、维护方便，提高了水利工程的现代化管理水平，为工程的安全运行提供了强有力的保障■

（作者单位：江苏省江都水利工程管理处 225200）