1  引言

深圳市東部供水水源工程是為解決深圳市東部地區(qū)水源短缺而興建的大型供水工程，該工程分別從惠州市的東江和西枝江設抽水泵站取水，中途在永湖設加壓泵站，原水至獺湖設提升泵站將供調蓄的水量送入松子坑水庫。一期工程已于2000年投入運行，二期工程為一期工程的擴建工程，主要為東江泵站及永湖泵站的二期擴建。

一期的供水調度自動控制系統(tǒng)在二期建成后雖然勉強可以滿足各泵站數(shù)據(jù)、語音和圖像的最基本傳輸要求，但傳輸圖像的路數(shù)和質量以及語音通信的容量受很大限制，并且原網絡技術已被逐漸淘汰，備品備件難以采購。考慮現(xiàn)行管理經驗，結合二期工程建設對多種業(yè)務、同一傳輸平臺的實際要求，二期工程建設在一期的基礎上，改造調度中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)。實現(xiàn)一、二期工程各站點的數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一采集、交換和集中監(jiān)控、調度。

本文以深圳市東部供水水源工程(二期)供水調度計算機監(jiān)控系統(tǒng)為例，簡述了分層的系統(tǒng)結構，各子系統(tǒng)的配置和功能，分析了基于以太網的全分布式的系統(tǒng)的優(yōu)點，指出了在目前運行效果基礎上的未來研究方向。

2 系統(tǒng)結構

2.1 傳統(tǒng)典型的供水調度監(jiān)控系統(tǒng)的結構

供水調度監(jiān)控系統(tǒng)應具有對工程主設備進行監(jiān)視控制，數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理運算、統(tǒng)計報表、儲蓄等功能，實現(xiàn)供水網絡的調度自動化、生產自動化以及確保主要幾點設備的安全、經濟運行。供水調度系統(tǒng)的設計以安全可靠、測控準確、提高效率、管理方便為原則，充分考慮設備性能、特點和自動化系統(tǒng)的需求，為自控系統(tǒng)的正常運行提供保證[1]。圖1所示是供水調度計算機監(jiān)控系統(tǒng)的典型結構圖[2]。系統(tǒng)大致可分為數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、計算機上層管理子系統(tǒng)、現(xiàn)場控制子系統(tǒng)幾部分。感測信號轉化為數(shù)字信號后，通過數(shù)據(jù)采集終端設備傳送至控制中心的計算機，實現(xiàn)對所有供水設備及管道的監(jiān)控，實時掌握供水網絡及相關設備的運行情況。

2.2 深圳東部供水調度監(jiān)控系統(tǒng)的結構

深圳市東部供水水源工程供水調度計算機監(jiān)控系統(tǒng)在上述典型的系統(tǒng)結構基礎上加以改進，分別建立調度中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)和各泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，采用分層結構，有重點地突出管理調度和自動控制任務，如圖2所示。

調度中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)配有2臺數(shù)據(jù)服務器、2臺操作員工作站、1臺通訊工作站、1臺工程師/數(shù)據(jù)分析工作站、1臺培訓工作站、2臺局長/總工終端、1套磁盤陣列、打印機、ups、gps、語音報警系統(tǒng)、軟件等。采用全開放的分層分布式系統(tǒng)結構，全分布數(shù)據(jù)庫。網絡上的各部分設備中任一部分不工作或故障，不影響系統(tǒng)其它部分的運行。對于分布系統(tǒng)而言，節(jié)點功能、資源相對獨立而又便于為其它節(jié)點共享，同時也便于分期投運，并且為今后擴充提供了較大的方便，也為系統(tǒng)與其他監(jiān)測網絡如三防指揮系統(tǒng)、公用信息網絡等聯(lián)絡提供了先決條件。如圖3(a)所示。



圖1 供水調度計算機監(jiān)控系統(tǒng)的結構



圖2 深圳市東部供水水源工程供水調度計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組成

(a) 調度中心及全線計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構圖





(b) 各泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構圖

圖3 深圳市東部供水水源工程供水調度計算機監(jiān)控系統(tǒng)結構圖

各泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)由主控級和現(xiàn)地控制單元組成，分別配有1臺數(shù)據(jù)服務器、2臺操作員工作站、打印機、ups、語音報警系統(tǒng)、軟件、5套現(xiàn)地控制單元以及一期監(jiān)控系統(tǒng)改造設備等。主控級監(jiān)控工作站主要負責經濟運行及優(yōu)化調度，綜合計算，運行檔案管理、事故故障信號的分析處理。數(shù)據(jù)采集、處理、歸檔、數(shù)據(jù)庫管理，歷史數(shù)據(jù)庫的生成、轉存，參數(shù)越復限記錄、測點定義及限值存儲、各類運行報表生成和儲存等數(shù)據(jù)的處理和管理，系統(tǒng)時鐘管理任務。作為操作員人機接口工作臺，負責運行監(jiān)視、控制及調節(jié)命令發(fā)出，設定或變更工作方式，各圖表曲線的生成、打印、人機界面(mmi)功能。通常泵站所有設備的運行監(jiān)控都在操作員工作站上進行。各現(xiàn)地控制單元對所管轄的生產過程進行完善的監(jiān)控，它們經過輸入、輸出接口與生產過程相連；通過通信接口到網絡總線上，與主控級交換信息。現(xiàn)地控制單元對主控級有相對獨立性，它們能脫離主控級直接完成生產過程的實時數(shù)據(jù)采集及預處理、單元設備狀態(tài)監(jiān)視、調整和控制等功能。如圖3(b)所示。

3  全分布系統(tǒng)的特點

采用全分布開放系統(tǒng)結構，系統(tǒng)工作站使用符合ieee和iso開放系統(tǒng)國際標準的windows操作系統(tǒng)。按照開放的接口、服務和支持格式規(guī)范而實現(xiàn)的系統(tǒng)，使應用系統(tǒng)能以最少修改，實現(xiàn)在不同系統(tǒng)中的移植；能同本地的或遠程系統(tǒng)中的應用實現(xiàn)互操作；能以方便用戶遷移的方式實現(xiàn)用戶的交互。開放系統(tǒng)的采用將最大限度地保護用戶的投資。該結構使得工作站直接接入10m/100m/1000mb光纖以太網絡，可獲得高速通訊和共享資源的能力。

網絡上接入的每一設備都具有自己特定的功能，實現(xiàn)功能的分布。保證了網絡上的節(jié)點設備中任一部分故障或不工作，均不影響系統(tǒng)其它功能部分的運行。網絡節(jié)點設備資源相對獨立又可為其它節(jié)點共享，為今后功能擴充提供了較大的方便。

監(jiān)控系統(tǒng)內的設備均直接接入以太網，網絡速率高，網絡設備可靠性好，大大提高了整個系統(tǒng)的實時性、可靠性。

4  系統(tǒng)實施及運行狀況

本系統(tǒng)軟件部分采用wonderware公司的intouch軟件進行開發(fā)，采用面向對象的開發(fā)方法，支持開放系統(tǒng)平臺。系統(tǒng)自安裝調試成功，投入運行以來，工作正常，性能穩(wěn)定，保障了供水管網的正常運行與管理，促進了節(jié)能降耗，基本完成了信息管理網絡與調度監(jiān)控的一體化。圖4所示為調度中心和泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)運行的部分界面。

(a) 界面1

(b) 界面2

圖4 系統(tǒng)運行的部分界面

5  結束語

本文所述的供水調度計算機監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了供水調度的自動化和信息化，具有操作方便，可靠性強，監(jiān)測及時準確的特點。對于節(jié)能降耗和提高供水行業(yè)的經濟效益，都具有十分重要的現(xiàn)實意義。未來的工作可集中在各供水泵房的供水調度的專家系統(tǒng)，計劃生產、水量提前預測及各泵站生產任務自動分配，合理、經濟、優(yōu)化的調度策略等方面，從而獲得最佳的經濟效益。

作者簡介

柯瑩瑩(1980-)  女  工學士，工程師，從事水務自動化工程領域。

參考文獻(略)