苏南乡镇防汛、供水一体化信息平台建设初探

周晓宏 丁 睿

（张家港市塘桥中心水利管理服务站，江苏苏州 215600）

1 概述

塘桥镇位于张家港市东南部，镇域面积94.4 km2，人口约20万人，是典型的苏南经济强镇。区域内河网密布，有镇级河道31条，村级河道数以千计，汛期防洪工作量大，加上主要支柱产业为新能源化工与纺织印染，供水需求大、矛盾突出，所以未来构建现代化的一体化信息平台显得尤为重要。

结合塘桥镇多年工作实际，初步设想一体化信息平台的建设要结合塘桥镇汛期防洪、水资源利用的现状及未来发展，在条件允许的情况下逐步考虑将水质情况纳入一体化平台。按照“重点突出、分步实施”原则，整个平台以数据为基础，应包括信息采集、控制、传输等部分。平台涵盖多个节点，这些节点分布在广阔的空间上，各节点与监控中心之间有大量数据交换，要考虑为其提供进行数据交换的工具。监控中心汇聚各类数据，进行分类存储与管理，实现数据及信息的共享。

2 一体化平台的整体构思

塘桥镇现有排涝站17座，工作泵29台，闸门8座，站点较多，站群监控与自动化控制系统的建设宜层次设计、突出重点。8座闸门应当进行实时监控设计，至少需布置4个开关量、模拟量信号（分别为闸门启闭、闸门前后水位、闸门开度信号），其中，监控站有17座。塘桥排涝工作泵一般在2005年后都进行过电气化改造，该类泵闸站现场现有电气设备具备实现自动控制的基础条件，通过改造可完成对本站水位、闸门（泵）开启信息的实时采集和上报，并可按上级部门的调度指令进行工程调度。乡镇水资源管理，一般是专人定时到用水客户处收取水费，这种管理模式相对粗放，在构建一体化平台时，可以在企事业单位取水口设立监测站，也可以先从用水大户开始试点，这类监测站规模小，设备简单，易于联网，将实时信息完整地上报到信息化平台，可对用水客户进行有效监管。通过监控站（针对排涝泵站）与监测站（针对水资源利用管理）的分类建设，可有效实现水位、工情、流量等数据的采集，并实现对重点闸站的远程控制。

系统设计考虑建设监控站和监测站视频监视系统，根据轻重缓急设立若干监视点。视频监视作为监测监控系统的辅助系统，对于排涝站而言，可保证技术人员在异地操作泵闸时，实时观察到现场的状态，同时可提高整个系统的安全防范等级。对于水资源管理来讲，可以更好地监督用水客户，以保障最严格的水资源管理制度的实施。此外，无线视频监控系统可根据需要移动到任意地区，并对该地区进行视频监控及图像存储，可通过无线方式将图像传送到控制中心。视频监视系统的建立，可使运行人员直观了解现场实际情况，有效地辅助工程运行管理，减少人员出动次数，减少人力资源成本，提高管理水平。一体化平台信息构想见图1。

图1 一体化平台信息构想图

3 一体化平台建设技术探讨

一体化平台建设虽然站点较多、工作庞杂，但是相关技术已日趋成熟，工程成本也逐渐降低。乡镇水利信息化的建设可以参照大中城市水利系统已实施的相关项目落实。塘桥镇可将控制中心设在镇中心水利服务管理站，在控制中心内布设网络柜（包含各类网络通讯设备）、上位机以及视频监控系统；在各监控站和监测站安放现地控制单元LCU（含触摸屏），并预留通讯接口。

3.1 上位机系统的构建

控制中心核心为上位机系统，为考虑成本上位机硬件部分可选择小型工作站，如：惠普420等型号工作站，以满足此类工作站性能要求。软件部分国内外产品都已经很成熟，如：南瑞NC2000监控软件、水科院H9000监控软件等，考虑乡镇财力应尽量选择国产软件，但在资金富余的情况下，也可考虑安德里茨等国外巨头的产品。通过监控软件，接进所需要的各种信号量，实现对各排涝站和监测点进行实时监测和控制。上位机系统应能够满足下列性能：

（1）控制应用软件能保证满足系统控制要求，使系统安全、可靠运行。

（2）监控软件通过TCP/IP接口采集底层控制器PLC的全部现场数据，如：中断开关量、状态开关量、模拟量、数字量、综合量计算等，见表1、表2。

表1 排涝监控站测点统计表（假设每个排涝站有3台工作泵1个闸门）

表2 供水监测站测点统计表

排涝站上位机应能够采集闸门位置状态、启闭机的运行状态、工作泵的运行状态、控制的方式及闸位、水位等数据，通过网络柜实时从现地控制单元传送至控制中心；实施水泵的远程启停控制，闸门上升、下降、停止控制。水资源监测站应能够实时监测取水口水位、供水泵流速、总取水量，并可预留水质监测信号，通过网络实时传送至控制中心。

（3）能建立数据库，自动生成各个参数的动态趋势曲线及历史趋势曲线。制表打印功能可自动生成各类工情的日、月、年报表，报表以横向显示项目（如：水位、流量等），纵向显示时间周期（日报以24 h为单位、月报以31 d为单位等）内统计数据的二维表方式为主。

3.2 现地控制单元LCU的选型

现地控制单元具有现地集中控制功能，可安放在排涝站泵站层，可以显示每个闸门、工作泵的运行状态和闸门位置。操作员在现地控制单元上可集中控制该监控站的所有闸门、工作泵，也可以在现地控制单元上进行手动控制/自动控制的切换。

现地控制单元还具有泵站运行控制功能，操作员在现地控制单元上可对泵的正反转、停进行控制，还可监测水泵运行过程中的电机电压、电流、温度、报警等参数，并通过触摸屏现地控制。

现地控制单元以PLC为基础，在平台建设中应选择具有优良性能的PLC。PLC具有过程输入/输出、数据处理和外部通信功能。PLC在脱离主控级及网络后，仍能对所控制的水泵或闸门实施正确操作。在选择PLC时，应当选择具有自诊断功能的PLC，可保证在任一模块故障时不影响整个自动化控制系统的正常工作。目前，水利系统常用的PLC有施耐德、GE、ABB、国产的MB系列等产品。

3.3 通讯系统组建

网络系统可以选用MOXA的工业级交换机，网络采用以太网结构，速率为10/100Mbps自适应，TCP/IP协议，预留多个光口和电口。为实现系统各站点间数据传输需要建立专门的通讯通道，可以通过光纤连接，如果路程较远，也可租用公用的通信网络，如：移动光缆和电信光缆等。在整个通讯系统建立过程中，应当注意区分数据功能区域，运用物理隔离和防火墙等技术手段将数据按照安全级别分为不同的域，以保证数据畅通、安全。

4 成本估算及其效益

塘桥镇所属排涝站工作泵数量都在3台以内，根据前面所统计的测点数量，一个监控站所需盘柜为1台，PLC模件配置也较少，故现地控制单元部分费用可以大大降低，初步估算一个排涝站改造、设备购置及人力资源成本大概需要5万元，加上控制中心的建设，整个信息平台建设的费用预计在200万元左右。考虑乡镇财力因素，完全可以按照整体规划、分布实施的原则进行建设。可选择镇区排涝站和重点圩区排涝站进行先期建设，其余再按计划分布实施。

5 结语

乡镇防汛、供水一体化信息平台建设是一项十分必要的工程，也是技术进步的直接体现。特别是苏南乡镇地区，区域经济发达、人口密集、规模工业企业多，对于防汛水平的提高、水利信息化水平的提升有着内在的要求。该平台的建设，既可以取代传统的防汛模式，真正实现“无人值班、少人值守”，还增强了诸如对供水、水质监测的监管力度，具有很高的经济效益和社会效益。