中小型水利闸站群监控系统的设计与实现

黄莉娜

(佛山市顺德区水利投资建设有限公司，广东 顺德 528300)

0 引 言

闸站群监控系统在水里工程中可以满足管理单位的使用需求，具有操作简单、稳定可靠和维护简单的作用。随着信息技术的发展，水利行业也逐步开始采用计算机技术和先进信息技术。闸站群监控系统是在旧闸的基础上进行改造，此系统具有动态性和实用性，可以进行远程监控、实时传输和自动采集等，对水利工程的现代化管理起到了重大作用。顺德区大良水利闸站群监控系统升级改造工程已于2017月8月15日全部完工，依据《水利水电建设工程验收规程》(SL223-2008)的有关规定于2018年1月4日在佛山市顺德区大良街道三防指挥所会议室举行单位工程验收。

1 中小型水利闸站群监控系统设计的目标

以顺德区为监控单位，对已建立的电排站和工程水闸为对象，对监控系统进行自动化设计。在各个电排站、水闸站安装视频监控，利用光纤对现场电排站和水闸站进行实时监控，并对监测数据进行存储；在各个电排站和水闸站安装视频监控系统，对运行状态和情况进行监控[1]。

2 设计原则

2.1 系统总述

该监控中心设立在顺德区是整个项目的调度管理层，负责所有潮顷联安围上由顺德区大良水利闸站的监视监控和调度管理。其组成部分如图1所示。

监控中心采用光缆或者无线通讯点对点的方式与远程闸站就地控制站进行连接。监控中心掌握各闸站的水位以及运行工况，并将采集到的各闸站信息加以处理进行显示和存储，将其作为调度各个闸站运行的依据。

该计算机监控系统可根据需要随时扩展，是基于太网的机构设计的，传输速度快，数据的可靠性和实时性高[2]。

2.2 监控对象

该监控系统的监视对象为顺德区大良水利闸站的主要机械设备、配电设备、电器设备、闸门和水利项目设施。水利闸站包含船闸、座水涵、通航，座电排站留出光缆芯线和接口，其中3座电排为规划或重建。

图1 监控中心的组成部分

2.3 设计总体原则

该检测系统包含3个方面：图像监控系统、现地监控系统和监控控制中心系统，设计总原则是稳定可靠、结构开放、易于维护、实用经济、技术先进。

1)在发生报警时，可以根据不同的语音和音响报警，还有不同颜色的闪光灯来分辨不同的报警级别，同时屏幕上也会给出报警信息，系统也会保存和记录发生报警信息的类别、站名、设备名以及报警的时间等。当监控系统退出运行时，在具备开机条件下，可由人工观察现场，通过操作来控制机组运行。

2)监控系统包括现地监控层和集中监控层两层，系统呈分层分布式结构，实现了遥测、遥调、遥控和遥信功能。日常运行可以完全采用监控系统进行监控。

3)系统采用业界流行的控制模式，配置先进、可扩充性强，再加上流行通用的组态软件，大大的提高了信息量和使用画面的可操作性，同时还加强了屏幕的美观程度。以进口名牌作为主要硬件设备，在配以其他国内名牌以及中外合资产品作为备选硬件。

4)系统具有友好的人机界面，可维护性较好、标准一致。网络操作系统呈全汉化图形界面，采用通用转件，给用户提供各种使用资源，操作具有提示非常方便。

5)该系统具有良好的防雷电破坏和抗干扰能力[3]。

6)监控室模拟屏系统数据直接来源于监控系统,响应速度快。

7)系统具有自我诊断功能，安全系数高。

3 水利闸站群监控系统的设计与实现

3.1 视频监控系统

视频监控系统借助无线通信技术实现数字化监控，并采用多媒体信息压缩和解压技术，监控人员可以通过计算机网络平台实时监测闸站的具体情况。视频监控系统由网络传输、视频监控中心和视频采集系统三部分构成如图2所示[4]。

图2 视频监控系统的组成及其作用

1)网络传输。该部分主要负责视频信息编码以及传输工作，由通信网络和计算机网络组成。

2)视频监控中心。该部分主要由信息硬件和软件组成，主要包含数据库处理系统、视频监控主机和视频处理器，监控人员可以通过手机等对设备进行实时监控。

3)视频采集系统。该部分是单点采集系统和车载系统的补充，主要由传输模块和摄像机组成。

3.2 入侵报警系统

入侵报警系统主要由传输设备、前端设备、显示记录设备和处理控制设备组成。前端设备为监控中心工作人员判断闸站设备运行状况提供依据，前端设备会将空气流通情况、现场的温湿度、能量及气味等物理量变化转化成电信号，并将其传送到控制中心。控制中心人员的状态决定着防盗系统的状态具体如表1所示。

表1 控制中心人与防盗系统状态关系

3.3 视频调度系统

视频调度系统是利用分布式系统框架结构和软交换技术对现场资源进行整合，是一项集网络监控、数据整合和会议通讯技术为一体的平台。其起到的作用如表2所示。可以整合现场资源并将其通过计算机平台展现出来，展现的声音和图像清晰[5-6]。

表2 视频调度系统的作用

3.4 顺德区大良水利闸站群监控系统工程的主要建设内容

1)在总长度控制为19660m的情况下，更换光缆或新建光缆。主要包括：①桂畔海水利枢纽(船闸)至原监控中心光缆敷设600m；②四村水利枢纽至五沙桥头敷设4300m；③大门窖船闸至原监控中心光缆敷设8470m；④逢沙电排站至原监控中心光缆敷设6290m。

2)对闸站的26个站点进行改造(自动化监控设备)。其中新增的站点有7个，其他的只需要更换现有设备和对设备进行升级。主要包括：桂畔海水利枢纽(电排站)、桂畔海水利枢纽(船闸)合成电排站、新河水闸、南涌涵闸泵站(旧站)、三村水利枢纽、员工村节制闸、南涌泵站(新站)、金陡水闸、沙圩涵闸电排站、新河泵站、大门窖船闸、四村水利枢纽、(新增1)新区引排水闸站(泵站)、金陡电排站、(新增2)新区引排水闸站(水闸)、逢沙电排站、(新增3)兴顺河节制闸、(新增4)东闸水闸、(新增5)一村水闸(泵站)、沙坑节制闸、桂畔海水利枢纽(水闸)、大门窖电排站、(新增7)石牌节制、新窖节制闸、(新增6)河口节制闸共26个站点进行升级改造。

3)群控中心改造主要在：工作站1项安装调试和监控中心服务器；监控网络机柜1项安装调试；会商系统1项改造单元工程安装调试；激光显示幕墙1项安装调试；监控中心、会商室等室内装修；ups电源柜1项安装调试；三防信息及防汛雷达预警系统1项安装调试；监控中心音、视频改造1项安装调试。

4 结 语

顺德区大良水利闸站群监控系统升级改造工程已按批准的设计内容按期完成全部工程项目，工程质量合格，施工中未发生过工程质量事故，施工质量资料基本齐全，外观较好。闸站在水利工程中承担着非常关键的作用，其是确保工程安全、有效运行的基础。因此，对闸站群监控系统进行设计可以充分发挥监控在水利工程运行中的作用，确保闸站监控具有一定的实用性和先进性，提高了闸站的现代化管理效率和自动化水平。