南水北調密云站項目監控系統

1 項目概況

1.1 項目背景

南水北調來水調入密云水庫調蓄工程是北京市南水北調配套工程的重要組成部分。工程由團城湖取水，通過現狀京密引水渠，經懷柔水庫輸水至密云水庫。工程新建屯佃泵站、前柳林泵站、埝頭泵站、興壽泵站、李史山泵站、西臺上泵站、郭家塢泵站、雁棲泵站、溪翁莊泵站共9座提升泵站、DN2600輸水管道21.5km、改造加固隧洞2條、對現狀渠道及渠系建筑物進行改造并新建自動化監控調度系統。輸水線路總長約103km，總揚程132.85m。 

為了方便整個調水系統的調度管理、安全經濟運行，工程構建通信平臺，建立集數據、圖像傳輸為一體的自動化監控系統。

1.2 總體建設內容

工程總體建設內容由南水北調來水調入密云水庫調蓄工程（簡稱調蓄工程）、密云水庫走馬莊隧洞改造工程2部分組成。

(1) 調蓄工程

基于網絡通信平臺，實現對京密引水渠沿線泵站、閘站等水工設施進行遠程監控，對輸水渠道、輸水管線、輸水隧洞進行安全監測，實現視頻、數據、語音的傳輸與共享，建立自動化監控、調度、管理系統。

工程共設置1個調度中心，9個監控泵站（屯佃泵站監控站、前柳林泵站監控站、埝頭泵站監控站、興壽泵站監控站、李史山泵站監控站、西臺上泵站監控站、郭家塢泵站監控站、雁棲泵站監控站、溪翁莊泵站）、10個監控閘站（安河閘泄洪閘、峰山口輸水閘、七孔橋節制閘、興壽泄洪閘、崔村泄洪閘、東沙河泄洪閘、土城泄洪閘、前柳林泄洪閘、雁棲泄洪閘、北臺上倒虹吸出口閘）。

工程自動化監控系統從專業以及功能劃分為以下7個子系統：

——通信子系統

——監控子系統

——安全監測子系統

——綜合信息管理子系統

——視頻安防子系統

——會商子系統

——計算機網絡子系統

本工程網絡系統建設覆蓋調度中心、3個管理所、9個泵站、10個閘站，根據北京市南水北調配套工程總體要求，本工程調度中心、各監控泵站網絡系統由控制專網、業務內網和業務外網組成，三個相互隔離的網絡。

系統整體框架圖

(2) 密云水庫走馬莊隧洞改造工程

通過敷設光纜、電纜，實現本地監測數據、監控命令、視頻圖像的傳輸；更換原有光纜（副壩附近MCU房至密云水庫管理處），最終將數據、圖像傳送至密云水庫管理處，構建自動化監控系統。

實時監測庫區水位、閘門荷載、閘門開度、管道壓力、電氣參量等數據，監測閘門運行工況。實現閘門的現地控制/遠方監測，同時預留遠方控制功能

2 系統特點

      先進性

      系統的高度集成：借助力控SCADA軟件強大的圖形組態功能、系統集成功能，可以將絢爛、逼真的動態實時畫面、視頻影像、GIS信息高度集成在SCADA系統上顯示，形成數據模擬與視頻影像、GIS系統無縫集成的監控方式。

強大的報表功能：通過所存儲的歷史數據可以方便生成各種值班報表、操作報表、報警報表以及日月年報表。
　   方便的報警輸出：支持多媒體語音、視頻、文本語音轉換、郵件和短信等實時方式的報警通知與輸出。
　   歷史追憶（事故追憶）：通過定義事故追憶條件和追憶變量，以及追憶時間的設置，當追憶條件滿足的時候產生追憶指示，用戶可以通過追憶組件來查看事故的回放。回放的過程支持曲線和表格，并支持打印和存盤等。

安全性

在操作上嚴格權限管理。系統應提供審計跟蹤功能，記錄所有用戶操作過程，對出現的系統安全問題提供調查的依據和手段；系統應具備事務日志功能。

冗余：為確保泵站的安全運行，系統采用雙CPU雙機雙網冗余配置，可實現實時數據、歷史數據、報警數據的冗余，在恢復后，故障期間的歷史、報警數據可自動同步，充分保證數據的完整性。并支持增加專門的冗余狀態探測通道，通過配置專用網卡實現快速的切換，并可以做到1S內的切換。最大程度的保證泵站的安全、穩定運行。

實時性

實時采集現場中的水情、工情、雨情等信息，并將其存在業務數據庫中。具有較強的實時性和較高的處理效率，對訪問的響應時間要短；采集接口的實時性好，能滿足其應用的需要；采集接口的實時性不能影響生產過程控制系統的性能。

數據緩存和斷點續傳：泵站的網絡系統出現網絡中斷或網速過慢的情況并不多，但是一旦出現必將因數據丟失而造成分析的誤差、決策的不準確。因此，為了實現在網絡中斷時也不丟失數據的要求，系統提供了數據緩存的功能，當網絡異常時，系統可將數據緩存在本地磁盤，待恢復后，再自動將緩存的數據傳送到數據庫中。如此一來，可最大程度的確保數據的萬無一失。

與集控中心的交互：泵站需要與集控中心進行數據交互，統一協調也是未來城市供水的發展方向。從數據傳輸的快速、安全、可靠角度考慮，泵站與集控中心間的數據傳輸應采用系統內部的傳輸接口，因為系統內部的傳輸接口解析簡單，無需反復的請求、回復，也不會添加繁瑣包頭包尾，從而實現快速可靠的數據交互。

高性能的歷史存儲

實時歷史數據庫承擔著存儲、管理大量的、高密度的過程數據的工作，當需要時它還需快速的將某時間段內的過程數據提供出來。因此工業歷史數據庫的性能直接關系到分析、統計的效果。主要的性能指標如下：

      3 系統架構

  3.1 系統架構

3.2 系統軟硬件設備列表

      4 系統功能

4.1 全線監視

4.2 多級調度

4.3 泵站監控

4.4 機組參數

4.5 輔機參數

4.6 故障報警

4.7 運行管理

1）設備通信

2）  趨勢曲線

3）  數據報表

5 項目總結

自動化監控系統是實現水利信息化的重要環節之一，采用國內先進力控ForceCon Platform平臺軟件數據平臺，利用自動控制、網絡通信、計算機以及GIS 等信息技術構建大型泵站信息化系統，建設能夠掌握雨情、工情、水情、墑情、災情的信息基礎平臺和重點信息化應用系統，實現了防洪、抗旱、排澇和市區內溝河系納潮沖污的自動化集中監控運行管理，完成所管轄區域內所有泵站設備的現地和遠方控制操作、主要設備參數的實時監測、故障報警、運行過程模擬顯示以及當地圖像監視等功能；能有效地提高泵站設備的可靠性、安全性、可維護性以及控制操作的自動化水平；能夠實時對設備參數和運行工況進行監視，消除設備運行隱患，確保主設備的完好率和可調率，減輕運行人員勞動強度，達到“無人值班、少人值守”的運行管理要求，進一步提高泵閘調度的及時性和準確性。順應我國水利行業運行管理現代化的發展趨勢。