自动化监控系统在蔷薇河地涵的应用

罗 震

（江苏省淮沭新河管理处，江苏 淮安 223001）

1 工程概况

蔷薇河地涵工程位于宿迁市沭阳县桑墟镇与连云港市东海县房山镇接壤处，是沭新河穿越蔷薇河向东海县送水的关键工程，担负着向东海县输水灌溉的任务，灌溉面积3.19 万hm2，每年向东海县输水约1.5 亿m3。地涵整体为倒虹吸钢筋混凝土箱式结构，共3 孔，孔径尺寸为3.50 m（高）×3.35 m（宽）。蔷薇河地涵自动化监控系统主要监控对象为上游3 扇闸门，整个监控系统采用分布式结构，由上位机监控，上位机和现地控制单元通过以太网通讯。

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。自动化监控系统运行控制方式分为三级：

2.1 第一级：调度级操作

上级控制中心调度控制人员远程通过网络利用IE 浏览器查看全部报表数据，经IE 浏览器与蔷薇河地涵工程自动化监控系统通讯，实现遥测、遥信、遥控。

2.2 第二级：监控系统集中操作

在中控室内通过主控级计算机实现对本工程设备的监视控制，有以下两种方式：

（1）本工程主控级计算机按预先给定的水位或流量要求，完成对涵洞闸门的开关停控制。

（2）根据流量、水位参数关系图表，通过测量上下游水位、闸门开度等参数，计算流量。

2.3 第三级：现地控制

操作人员可通过现地控制柜实现对工程设备的控制、调节。在现地控制柜上进行现地操作时，中控室主控级计算机命令被闭锁，但不影响PLC 上传信息。

3 系统实现功能

蔷薇河地涵自动化监控系统设1台监控主计算机，安装研华Webaccess组态软件，功能包括对整个工程自动化监控系统的管理、数据计算和处理；设1 台数据库服务器，安装微软Sql server 2003 软件及其开发的报表应用软件，实现数据库管理、报表查询，各种图表、曲线的生成，事故、故障信号、运行参数的存储等；设1 台Web 主机实现远程监控的发布等。

监控主计算机具有图形显示、数据打印、工程运行监视和控制、发布操作控制命令、设定与变更工作方式以及语音报警等功能。系统具有丰富的人机界面，操作既方便又安全。

3.1 数据采集与处理存储功能

PLC 的全部现场数据通过以太网传送到上位机，如：上下游水位、闸门开度、开关分合位置、闸门上升下降状态等实时数据；处理功能包括可以将各基本点进行组合、运算，格式化后存储到数据库中。

3.2 实时监控和视频监控系统集成功能

监控系统人机界面丰富，操作界面友善，操作既方便又安全，能够全面反映工程的实时状况，显示闸门运行的模拟动画。系统支持视频画面集成到监控系统页面，将现场图像实时显示在监控系统界面中，方便运行人员在自动化系统控制闸门运行时实时看到现场的画面反映。

3.3 数据库管理功能

蔷薇河地涵自动化监控系统选用微软Sql server 2003 数据库，监控软件自动将采集的实时数据格式化后存入数据库，数据库具备定期备份数据记录和自动删除过期记录的功能。

3.4 实时警报功能

监控系统实时警报功能设有多重报警机制，对采集的现场实时数据可以设置多条报警界限，并且具有优先等级划分功能。监控系统优先处理优先等级较高的警报，并提供语音报警，到报警状态需要处理时，监控系统主机和远程访问主机能自动播放语音多媒体文件，提示运行人员及时处理警报，并将报警状态和处理记录实时存入数据库，以IE 浏览器方式实现查询。

3.5 制表打印功能

监控系统具备自动生成水情及工情的日、月、年报表功能，报表可以通过IE 浏览器查询显示，操作人员可远程通过网络利用IE 浏览器查看全部报表数据，并支持远程打印及本地打印。同时，系统提供值班报表功能，可以按照设定在指定时间将当天的报表以电子邮件方式自动发送至指定管理人员的电子信箱中。

3.6 趋势曲线功能

趋势曲线功能是系统将采集的数据以曲线的形式绘制出来，供运行人员分析数据的变化，了解工程运行状态。趋势曲线根据数据的显示内容分为实时趋势和历史趋势两种。实时趋势主要以查看当前数据变化为主，系统可随时间变化实时绘制采集数据的趋势曲线；历史趋势除具有显示实时趋势功能外，还具备翻看数据历史值的功能。

3.7 系统自诊断功能

自诊断功能包括监控系统的完整性自诊断、对监控系统软件及数据库的备份和恢复、远程协助等功能。监控系统的完整性自诊断功能是指监控系统运行时对自身进行完整性检查，发现问题弹出警告对话框提醒运行人员处理；监控系统软件及数据库的备份和恢复功能是指对监控软件、数据库按时间定时备份，出现问题能够自动恢复到故障前状态；远程协助是指当工程参数、监控画面、报警机制等工程信息需要修改时，维护工程师可不在现场通过因特网经过严格的身份验证后，登录监控系统，对全部系统参数做相应修改和调整，方便管理单位的管理。

3.8 安全管理功能

监控系统用户按照权限分为系统管理员、操作员及浏览人员，系统管理员可以对系统的关键数据进行修改，对人员进行添加、删除及权限调整；操作员可以对闸门实施自动化控制；浏览人员只能浏览监控系统画面，了解工程运行状态。

3.9 远程访问和网络接口

蔷薇河监控系统与水利专网连接，为上级机关提供远程访问网络接口，远程访问功能可以支持IE 方式。在通过严格的身份验证后，上级机关可以通过IE 方式访问现场监控主机的页面接口，查看现场监控主机上所有监控、远程控制、趋势曲线、警报列表、确认警报等画面。

监控软件能分别提供实时数据和历史数据两种接口方式，为管理系统软件提供现场数据接口。监控软件具备提供基于IE 页面的接口方式，能够将监控画面集成于第三方系统中。

4 系统应用情况

蔷薇河地涵自动化监控系统自2010年建成应用至今，运行可靠，满足工程运行管理需要，极大地提高了工程管理现代化水平，在工程防洪、灌溉方面起着越来越重要的作用。通过近几年的应用，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重，蔷薇河地涵工程是东海县供水的重要工程，工程自动化控制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，充分发挥蔷薇河地涵工程的综合效益。