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關(guān)鍵詞:水利現(xiàn)代化 水資源實時監(jiān)控 數(shù)據(jù)庫 管理系統(tǒng)
當前,我國水利建設(shè)面臨著從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利轉(zhuǎn)變的歷史任務(wù)。如何實現(xiàn)水利現(xiàn)代化?如何實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用?在水資源的開發(fā)、利用、治理、配置、節(jié)約和保護的綜合管理任務(wù)中,如何改變過去粗放式的管理方式,而采用集約式的現(xiàn)代管理方式?面對這些問題,我們不能不去研究國際上對自然資源管理的新思潮,不能不去研究全球高科技突飛猛進的發(fā)展大潮流。水資源的優(yōu)化配置是水資源管理的重點。實施對水資源動態(tài)的、實時的、優(yōu)化的配置,基礎(chǔ)是獲取大量的、動態(tài)的水資源及相關(guān)信息。當代高技術(shù)的發(fā)展,特別是信息技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展,使得對水資源進行實時監(jiān)控管理已經(jīng)成為可能。這種系統(tǒng)的建設(shè)將使水資源的管理發(fā)生重大變革,也將帶來巨大的經(jīng)濟社會效益。當前在國際上,水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng),代表了水資源管理的現(xiàn)代方向。
一、水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的特點及技術(shù)要求
什么是“水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)”呢?這個系統(tǒng)是以信息技術(shù)為基礎(chǔ),運用各種高新科技手段,對流域或地區(qū)的水資源及相關(guān)的大量信息進行實時采集、傳輸及管理;以現(xiàn)代水資源管理理論為基礎(chǔ),以計算機技術(shù)為依托對流域或地區(qū)的水資源進行實時、優(yōu)化配置和調(diào)度;以遠程控制及自動化技術(shù)為依托對流域或地區(qū)的工程設(shè)施進行控制操作。
這種系統(tǒng)的主要特點是:①對水資源進行實時監(jiān)測。監(jiān)測的內(nèi)容包括水量和水質(zhì)。實時監(jiān)測的意義在于:只有掌握瞬時變化的水量信息,才能科學(xué)、準確地進行資源配置及調(diào)度;只有掌握瞬時變化的水質(zhì)信息,才能對環(huán)境質(zhì)量進行動態(tài)評價和有效監(jiān)督,也才有可能應(yīng)對水污染突發(fā)事件,保證供水安全。②這種系統(tǒng)以地理信息系統(tǒng)(GIS)為框架,除了采集水資源信息外,還廣泛采集流域或地區(qū)內(nèi)的氣象、墑情等自然信息,水利工程等基礎(chǔ)設(shè)施信息,經(jīng)濟與社會發(fā)展的基本信息以及需水部門的需水信息。③它不同于以往的水資源監(jiān)測系統(tǒng),僅僅具有監(jiān)測功能。這種系統(tǒng)更重要的功能是進行實時配置調(diào)度。它是在監(jiān)測的基礎(chǔ)上,以大量的綜合信息為基礎(chǔ),采用現(xiàn)代水資源管理數(shù)學(xué)模型,為水資源的實時配置、調(diào)度提供決策支持。這種模型勢必突破“就水論水”局限,體現(xiàn)經(jīng)濟與社會發(fā)展——資源——環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一,體現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用原則,體現(xiàn)“依法治水”的原則。④這種系統(tǒng)應(yīng)是高新技術(shù)的集成。系統(tǒng)的設(shè)置應(yīng)充分吸收國際上最新技術(shù),堅持高起點。它包括監(jiān)測技術(shù)、通信、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字化技術(shù)、遙感、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、計算機輔助決策支持系統(tǒng)、人工智能、遠程控制等先進技術(shù)。⑤它的設(shè)置應(yīng)是因地制宜的。針對不同流域、不同地區(qū)不同的經(jīng)濟發(fā)展水平及基礎(chǔ)設(shè)施狀況,水資源管理中不同的重點問題,水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)置也應(yīng)具有不同的特點。系統(tǒng)的設(shè)置還應(yīng)與防洪調(diào)度指揮系統(tǒng)的建設(shè)相結(jié)合。
這種系統(tǒng)的技術(shù)要求是:①以現(xiàn)代電子、信息、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ),實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集、實時傳輸和在線分析,有效地提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時性和準確率,確保監(jiān)測信息的有效性。②充分掌握所在地區(qū)水資源供需狀況,建立相應(yīng)的資料庫和水量、水質(zhì)模型、供需水模型及生態(tài)環(huán)境分析模型。供水方面包括:地表水、地下水、土壤水,主水、客水、污水回用等等,需水方面包括:生活用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、生態(tài)環(huán)境用水等。③充分運用現(xiàn)代計算機和人工智能等技術(shù)進行高度技術(shù)集成,快速、高效、準確、客觀地分析處理大量監(jiān)測數(shù)據(jù)信息,并根據(jù)已建立的供需水模型和水環(huán)境分析模型等,動態(tài)生成水資源優(yōu)化配置、調(diào)配計劃等輔助決策方案。④以綜合分析和輔助決策為基礎(chǔ),實現(xiàn)對水資源的優(yōu)化配置、遠程控制和科學(xué)管理等,即實現(xiàn)水資源調(diào)控的現(xiàn)代化。⑤系統(tǒng)應(yīng)具有很強的實用性和動態(tài)可擴展性,以滿足不同用戶的需求。 二、水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)具備水資源實時測、水資源實時預(yù)報、水資源實時調(diào)度和水資源實時管理等功能。其功能概要詳見圖1。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)又可分解為以下主要部分(參見圖2):①數(shù)據(jù)庫(包含圖形庫、圖像庫和CIS系統(tǒng)),②模型庫(包括方法庫),③知識庫,④在線數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng),⑤綜合信息管理子系統(tǒng),⑥綜合分析與決策支持子系統(tǒng),⑦實時控制管理子系統(tǒng)。其核心是綜合分析與決策支持子系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫、模型庫、知識庫。其他各部分則為系統(tǒng)核心的補充、延展和支持。
系統(tǒng)總控目的是建立系統(tǒng)各部分之間的聯(lián)系、控制各庫和各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行。
在線數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)提供相關(guān)水資源與水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動化采集和數(shù)據(jù)可靠性在線分析功能。其重點是對地表水和地下水(水量、水位、水質(zhì)及水溫等)的實時動態(tài)監(jiān)測和監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動化采集、監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)處理,以及監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠性的實時在線分析處理等。該子系統(tǒng)還應(yīng)提供與各類監(jiān)測儀器銜接的數(shù)據(jù)采集接口,通過接口模塊動態(tài)收集監(jiān)測數(shù)據(jù)資料,確保存入數(shù)據(jù)庫中的監(jiān)測資料的有效性、完整性和可靠性。
綜合信息管理子系統(tǒng)管理各種水資源水環(huán)境監(jiān)控項目的數(shù)據(jù)資料,具有監(jiān)測數(shù)據(jù)資料的輸入、存儲、整編、查詢與傳輸?shù)裙δ埽瑢λY源監(jiān)控數(shù)據(jù)資料進行綜合管理和處理。該子系統(tǒng)還應(yīng)提供對綜合分析與決策支持子系統(tǒng)以及實時控制子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸接口。
實時控制子系統(tǒng)主要完成兩個功能:一是將系統(tǒng)綜合分析與輔助決策的成果以實時報告(如水資源預(yù)報、水質(zhì)分析公報、企業(yè)排污超標警報、水資源調(diào)配建議方案等)和多媒體報警信號(如大屏幕指示、聲光警報等)的形式進行動態(tài)輸出,以供決策部門進行水資源配置和管理參考;二是將輸出指令直接作用于可控自動化水資源調(diào)配和控制設(shè)備(如給、排水閘門等),通過有線/無線/遠程控制技術(shù)對系統(tǒng)所涉區(qū)域內(nèi)的重點給、排水設(shè)備及重點控制工程進行遠距離的調(diào)節(jié)控制。
綜合分析與決策支持子系統(tǒng)對實時監(jiān)測獲得的數(shù)據(jù)信息進行綜合分析處理。其主要功能就是運用模型庫中的相應(yīng)模型對監(jiān)測數(shù)據(jù)資料進行智能化的綜合分析,參照知識庫中的專家知識和有關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)程規(guī)范,形成水資源(包括水量、水質(zhì)、水情和水環(huán)境等)動態(tài)狀況的分析成果;并根據(jù)分析成果,產(chǎn)生輔助決策報告或直接控制指令。系統(tǒng)還應(yīng)專門設(shè)計有多庫協(xié)同器,進行各庫之間的協(xié)調(diào)。多庫協(xié)同器提供系統(tǒng)各庫的協(xié)同規(guī)劃、綜合調(diào)度、人機交互、資源共享、沖突仲裁和通信聯(lián)絡(luò)等處理功能。
綜合分析與決策支持子系統(tǒng)是本系統(tǒng)的技術(shù)核心,它將以國內(nèi)外近年在水源、水環(huán)境和農(nóng)田水利等方面的科研成果為基礎(chǔ),結(jié)合現(xiàn)代高新技術(shù)進行綜合開發(fā),形成技術(shù)先進、功能完善、實用性強、又便于擴展和更新的具有決策支持能力的智能化綜合分析系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)庫是整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ),準確高效地收集和及時處理大量復(fù)雜的監(jiān)測數(shù)據(jù)資料是整個系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)的重點。數(shù)據(jù)庫及綜合信息管理子系統(tǒng)是面向數(shù)據(jù)信息存儲和信息查詢的計算機軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容包括:①水利工程檔案庫,②監(jiān)測儀器特征庫,③原始監(jiān)測數(shù)據(jù)庫,④整編監(jiān)測數(shù)據(jù)庫,⑤監(jiān)測網(wǎng)站資料庫,⑥人工巡視檢查資料庫,⑦數(shù)據(jù)自動采集參數(shù)庫,⑧模型輸入輸出數(shù)據(jù)庫,⑨成果數(shù)據(jù)庫,⑩實時控制日志數(shù)據(jù)庫等。圖形庫和圖像庫是數(shù)據(jù)庫的延展和補充。
模型庫及其管理子系統(tǒng)提供相應(yīng)分析處理使用的處理模型和計算方法的例程庫。包括各種時態(tài)和空間模型、在線數(shù)據(jù)可靠性分析算法等。包括水情預(yù)報模型、水量評價模型、水量預(yù)測模型、水質(zhì)評價模型、水質(zhì)預(yù)測模型、水污染模型、需水模型、生態(tài)環(huán)境分析模型、洪水演進及仿真模型、決策支持模型等等。
知識庫及其管理子系統(tǒng)是用于知識信息的存儲及其使用管理的計算機軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)的知識庫內(nèi)容包括:①各監(jiān)控項目的監(jiān)控指標,②日常巡視檢查的評判標準,③監(jiān)測數(shù)據(jù)誤差限值,④專業(yè)規(guī)律指標,⑤專家知識經(jīng)驗,⑥水利法律、法規(guī),行業(yè)規(guī)程、規(guī)范的有關(guān)條款等。
三、水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)的實施
水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)是一個十分龐大又十分復(fù)雜的系統(tǒng),具體實施過程中要堅持“總體設(shè)計,分步實施,試點示范,全面推開”的原則,并充分利用現(xiàn)有的防汛指揮系統(tǒng)、水文站網(wǎng)、水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng),形成新的網(wǎng)絡(luò)。
關(guān)鍵詞:黃河 水資源管 理調(diào)度 監(jiān)控指揮
1 概述
加強黃河水資源統(tǒng)一管理、實施黃河水量統(tǒng)一調(diào)度,是實現(xiàn)黃河水資源優(yōu)化配置,確保黃河不斷流,使有限的黃河水資源最大限度地發(fā)揮社會效益、環(huán)境效益和生態(tài)效益的重要措施之一。而黃河下游94座引黃涵閘能否實現(xiàn)科學(xué)有效地實時監(jiān)測、控制與調(diào)度,是解決下游斷流、實現(xiàn)黃河水資源優(yōu)化配置的關(guān)鍵所在。目前,黃河水量調(diào)度監(jiān)控技術(shù)手段比較落后,不能適應(yīng)日益強化的黃河水資源管理和水量調(diào)度工作的需要。雖然黃河連續(xù)兩個大旱之年不斷流,但背后凝聚了多少水調(diào)工作者的辛勤汗水和艱苦努力,“綠色頌歌”的譜寫確實來之不易。“黃河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)”,正是立足于黃河水資源統(tǒng)一管理調(diào)度和優(yōu)化配置,利用現(xiàn)代信息技術(shù)和控制技術(shù),為合理利用黃河水資源、確保黃河不斷流提供了有力的技術(shù)支撐。
2 系統(tǒng)設(shè)計思想
遵循黃委黃河水資源統(tǒng)一管理、水量統(tǒng)一調(diào)度、總量控制、分級管理、分級負責(zé)和系統(tǒng)科學(xué)先進、經(jīng)濟實用的原則,立足于現(xiàn)有黃河廣域網(wǎng)系統(tǒng)和無線接入通信網(wǎng)系統(tǒng),實現(xiàn)黃河水資源調(diào)度管理的遠程監(jiān)測與控制,確保黃河水調(diào)控制斷面下泄流量不低于控制指標;根據(jù)黃河可供水量指標和引黃用水單位需水量,實現(xiàn)黃河水資源訂單供水網(wǎng)絡(luò)化管理,實時調(diào)配各個控制河段之間涵閘引水流量,達到可供水量的優(yōu)化配置、合理調(diào)度;同時提高涵閘監(jiān)控管理自動化水平,實現(xiàn)流量及預(yù)付水費水量自動控制、超量引水自動報警提示與調(diào)控,以及遠程控制涵閘運行安全保護等功能。
2.1 系統(tǒng)設(shè)計的科學(xué)性、先進性
以先進的調(diào)度系統(tǒng),科學(xué)的調(diào)度手段作保證,提高水量調(diào)度的科學(xué)性、合理性、時效性:
1 通過黃河計算機廣域網(wǎng)、黃河通信系統(tǒng)和公網(wǎng)資源,實現(xiàn)對涵閘運行狀況、運行參數(shù)的遠程實時監(jiān)測與監(jiān)視;
2 根據(jù)控制權(quán)優(yōu)先級原則,實現(xiàn)對涵閘運行分級限權(quán)遠程控制管理;
3 改善涵閘管理條件,提高涵閘自動化管理水平;
4 通過電子地圖、電子表格,直觀、動態(tài)、實時顯示涵閘運行參數(shù)和運行狀態(tài),達到?jīng)Q策可視化效果;
5 實現(xiàn)黃河訂單供水申請、審批和引水的網(wǎng)絡(luò)化管理;
6 根據(jù)訂單批準水量和預(yù)付水費水量,實現(xiàn)計算機自動控制引水;
7 預(yù)留多種擴展接口,可以隨時添加其他功能的傳感器;
8 系統(tǒng)具有較強的兼容性,可直接與有關(guān)控制中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)資源共享。
2.2 系統(tǒng)運行的可靠性、安全性
系統(tǒng)的設(shè)計,充分考慮了涵閘本身的安全性、計算機網(wǎng)絡(luò)和通訊系統(tǒng)的特點、以及水位、天氣、人為等其他因素對系統(tǒng)的影響情況等,建立了自動報警系統(tǒng),確保涵閘運行和遠程控制萬無一失。同時,系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、分析、整理、存儲、查詢,也充分滿足了實時監(jiān)測和遠程控制的需要。
2.3 系統(tǒng)開發(fā)的兼容性、共享性
系統(tǒng)設(shè)計和所采集的數(shù)據(jù)資源具有良好的開放性和兼容性,能夠較好被其他相關(guān)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)查詢和應(yīng)用,實現(xiàn)水量調(diào)度資源的共享、共用,從而提高資源的利用效率。系統(tǒng)開發(fā)研制具有前瞻性,充分考慮系統(tǒng)的擴展和升級,始終保持系統(tǒng)的科學(xué)先進特點。
3 系統(tǒng)研制的主要內(nèi)容
建設(shè)黃河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含市河務(wù)局指揮中心、各縣河務(wù)局監(jiān)控中心、涵閘監(jiān)控站。市、縣河務(wù)局中心主要包括監(jiān)控計算機、打印機、管理軟件和大屏幕投影設(shè)備,涵閘控制站包括監(jiān)控設(shè)備、安全保護裝置、計算機、運行軟件和遠程通信系統(tǒng)。市河務(wù)局指揮中心通過黃河廣域網(wǎng)與縣局監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng),縣局監(jiān)控中心通過無線接入通信系統(tǒng)與前端控制站連接,從而實現(xiàn)對涵閘運行狀態(tài)和運行參數(shù)的遠程實時監(jiān)測與控制,實現(xiàn)對黃河水資源訂單供水的網(wǎng)絡(luò)化管理。
4 系統(tǒng)工作原理
前端閘位控制器、信息顯示屏、水位傳感器、電壓、電流傳感器分別有1片單片機與涵閘監(jiān)控站的計算機通過4芯電纜實現(xiàn)遠程多機串行通信。閘位控制器通過霍爾器件實時記錄閘位變化,通過繼電器等功率器件控制啟閉電機,通過單片機與計算機通信,實現(xiàn)遠程監(jiān)測與控制。水位控制器實時采集閘前水位,并發(fā)送給計算機。計算機根據(jù)閘位、水位高度查找流量曲線,得到流量,并把閘門啟閉高度、閘前水位和流量數(shù)據(jù)發(fā)送到閘房內(nèi)的信息顯示屏和遠端控制計算機。縣河務(wù)局的計算機通過調(diào)制解調(diào)器與涵閘值班室的計算機通信,市局計算機通過黃河計算機廣域網(wǎng)與縣局計算機通信,從而達到獲取涵閘運行狀態(tài)信息數(shù)據(jù)與遠程監(jiān)測控制涵閘的目的。當閘前水位抬高,引水流量超過批準引水流量時,系統(tǒng)報警提示并自動調(diào)控。當水閘升降到設(shè)定的極限高度,接觸到限位開關(guān),自動切斷涵閘電源,閘門停止升降。當涵閘降落過程中遇到障礙物,克服一定向上頂壓絲杠力后,承重彈簧被壓縮,接觸到行程開關(guān),自動切斷涵閘電源,閘門停止降落。閘位控制器、水位傳感器均安裝備用電源和存儲器,在通信中斷或沒有市電時,系統(tǒng)自動切換到備用電源,單片機仍然正常工作并自動記錄閘位、水位,存到存儲器里面,待市電和通信正常后再把這些數(shù)據(jù)自動寫入數(shù)據(jù)庫。
5 系統(tǒng)綜合功能
實現(xiàn)黃河水資源的中央控制、限權(quán)管理、分級負責(zé)、科學(xué)調(diào)度、優(yōu)化配置、實時監(jiān)督、遠程控制之目的,為黃河水資源統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度提供強有力的技術(shù)保障:
(1) 實時監(jiān)測。通過黃河計算機廣域網(wǎng)和無線接入通信網(wǎng),進行實時數(shù)據(jù)傳輸,各級水調(diào)部門實現(xiàn)對其所屬供水管理單位執(zhí)行水調(diào)命令情況、涵閘運行狀況、運行參數(shù)進行遠程實時監(jiān)測;
(2) 遠程監(jiān)視。通過閘前、閘室、前端監(jiān)控站視頻采集系統(tǒng),遠程監(jiān)視涵閘運行過程。
(3) 遠程控制。根據(jù)中央集權(quán)和控制權(quán)優(yōu)先級原則,實施分級限權(quán)管理,實現(xiàn)調(diào)度監(jiān)控指揮中心的集中控制和上級對下級水量調(diào)度實施有效的遠程控制與調(diào)節(jié)。當有權(quán)限的計算機控制中心實現(xiàn)對指定涵閘的控制時,該控制中心以下各級子控中心和前端控制站均無權(quán)啟閉所指定的涵閘;
(4) 電子地圖、電子表格綜合控制。
(5) 黃河水資源訂單供水網(wǎng)絡(luò)化管理。縣、市局網(wǎng)上申請訂單用水指標,上級網(wǎng)上審核、網(wǎng)上下達批準的流量和水量,各級根據(jù)分配流量、水量,實時監(jiān)控下級批準流量、水量引用情況,若引水超過批準指標,系統(tǒng)報警提示,并自動予以調(diào)整。
(6) 預(yù)付水費水量自動控制放水。輸入用水戶預(yù)付水費數(shù)額和用水戶需水時段,計算機自動計算供水量和平均流量,并在上級分配的用水指標范圍內(nèi)自動控制放水,任務(wù)完成后,計算機自動關(guān)閉涵閘,并計算出實時水費數(shù)額,通知用水單位;
(7) 流量自動調(diào)整和控制。前端計算機依照市局分配流量,根據(jù)閘前水位變化情況,在實際引水流量超過分配流量5%時,自動調(diào)整閘門啟閉高度,以控制流量不超標;
(8) 安全運行保護裝置。實現(xiàn)限位保護、斷電數(shù)據(jù)保護、閘門運行(啟、閉)異常保護等功能,確保涵閘遠程控制安全、有效。
(9) 自動報警系統(tǒng)。當引水量達到審批水量、引水流量超過批準流量、閘前水位超警戒水位、涵閘在遠程控制中遇到故障,系統(tǒng)自動報警,并采取相應(yīng)的安全保護控制措施。
(10) 水調(diào)命令網(wǎng)上公告欄。實現(xiàn)水調(diào)命令的網(wǎng)上,提高其實效性。
(11) 自動生成、存儲、打印各級、各類水資源報表,建立統(tǒng)一、完善、兼容性好的綜合信息數(shù)據(jù)庫,便于各級查詢和調(diào)用。
6 系統(tǒng)主要技術(shù)指標
(1)工作電壓:AC220V;
(2)前端計算機采集存儲數(shù)據(jù)平均間隔時間≤10分鐘。
(3)閘位傳感器分辨率0.3mm,測量誤差≤1mm;
(4)水位傳感器測量誤差≤5mm;
(5)流量測量誤差≤5%;
(6)閘室顯示屏顯示數(shù)據(jù)無誤差實時顯示,閘位、閘前水位精確到厘米,流量保留兩位小數(shù)。
(7)室外顯示屏滾動顯示閘位、水位、流量,10分鐘變換一次實時數(shù)據(jù)。
(8)閘門運行異常保護裝置在閘門正常啟閉時不能出現(xiàn)動作,當閘門運行出現(xiàn)異常時,異常行程≤3mm時切斷電源。
(9)斷電記憶裝置應(yīng)在斷電的同時啟動,后備電源能保證停電167h以上用電。
(10)值班室—前端控制器通信速率1200bps,縣局—涵閘值班室通信速率9600bps;
(11)縣局至前端網(wǎng)絡(luò)連接中斷,30秒鐘內(nèi)自動重撥連接。
(12)系統(tǒng)平均無故障工作時間(MTBF):2000小時;涵閘前端平均無故障工作時間(MTBF):10000小時;
(13)最小維修時間(MTTR):1小時;
(14)工作環(huán)境溫度:-10~50℃;
(15)儲藏溫度:-30~70℃。
7 系統(tǒng)建設(shè)的實施情況
為保證本系統(tǒng)的科學(xué)合理、先進實用和安全可靠,我們先后多次組織人員對一些研制安裝監(jiān)測系統(tǒng)的單位進行了考查和學(xué)習(xí),并查閱了大量國內(nèi)外有關(guān)資料。在此基礎(chǔ)上,應(yīng)用計算機軟硬件技術(shù)、先進的電子技術(shù)和傳感器技術(shù),在原陽縣河務(wù)局柳園閘進行了“涵閘自動化遠程實時監(jiān)控管理系統(tǒng)” 的研制開發(fā)。
經(jīng)過幾年來的不斷實踐和反復(fù)試驗,并經(jīng)過不斷的完善和提高,2002年3月,體現(xiàn)“數(shù)字水調(diào)”思想的“黃河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)”的開發(fā)、研制、設(shè)計和試運行工作全部完成,系統(tǒng)的整體性能和綜合控制功能,以及系統(tǒng)的科學(xué)性、先進性、安全性和可靠性已完全能夠滿足黃河水資源統(tǒng)一管理調(diào)度的數(shù)字化管理需要。
2002年4月29日,河南省科學(xué)技術(shù)廳組織的鑒定委員會專家對該系統(tǒng)整體運行情況和各項功能進行了現(xiàn)場測試,并在鄭州召開了成果鑒定會,經(jīng)過認真的分析、研究和討論,鑒定委員會一致認為,“該項成果達到了同類研究國內(nèi)領(lǐng)先水平,經(jīng)濟、社會效益顯著,推廣應(yīng)用前景廣闊”。
系統(tǒng)鑒定后,我局已在原陽縣黃河河務(wù)局韓董莊、柳園、祥符朱引黃閘推廣,并投入了水資源調(diào)度管理應(yīng)用,實現(xiàn)了省、市、縣河務(wù)局對原陽三座涵閘的遠程實時監(jiān)控,在今年的黃河水量調(diào)度工作中發(fā)揮了積極作用,取得了十分顯著效果,達到了系統(tǒng)設(shè)計目的。
6月13日,李國英主任等黃委領(lǐng)導(dǎo)在專程考察該系統(tǒng)后指出,新鄉(xiāng)市局開發(fā)的黃河水資源管理調(diào)度監(jiān)控指揮系統(tǒng)是適應(yīng)我們現(xiàn)在整個黃河下游目前微波通信條件下涵閘遠程監(jiān)控的一套系統(tǒng),該系統(tǒng)是具有廣泛推廣意義的系統(tǒng),適合黃河下游推廣應(yīng)用。
8 社會效益和經(jīng)濟效益分析
系統(tǒng)推廣應(yīng)用后,各級領(lǐng)導(dǎo)和水調(diào)工作者坐在辦公室,足不出門,通過電子綜合顯示屏和動態(tài)電子表格,實時了解轄區(qū)內(nèi)水資源調(diào)度管理整體運行情況,且根據(jù)控制權(quán)優(yōu)先級原則,實施遠程調(diào)度與控制,較之目前督察組沿河督察,工作效率提高幾十、上百倍,而且調(diào)控質(zhì)量大大提高,較好保證了有限黃河水資源優(yōu)化配置和本地區(qū)黃河控制斷面下泄流量不低于控制標準,為確保黃河不斷流提供了可靠技術(shù)保證。系統(tǒng)設(shè)計過程中充分考慮了系統(tǒng)運行的安全性和可靠性,確保了遠程控制安全有效,避免了供水工作中多引少報、少引多報、引水不報和有令不行、有禁不止、擅自開閘現(xiàn)象的發(fā)生,從而增強了各級水調(diào)部門的責(zé)任心,維護了水調(diào)工作的權(quán)威性和嚴肅性。由于系統(tǒng)的建設(shè)立足于現(xiàn)有的黃河計算機廣域網(wǎng)和黃河無線接入通信系統(tǒng),大大降低了系統(tǒng)建設(shè)成本,性能價格比遠遠優(yōu)于其他同類系統(tǒng),為系統(tǒng)的推廣應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:GPRS;遠程監(jiān)控系統(tǒng);無線組網(wǎng)
中圖分類號:TP273文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)02-460-02
GPRS-based Remote Monitoring System of Water
GAO Zhi-lin1,2, WANG Jin-hai1
(1.Tianjin Polytechnic University, School of Information, Tianjin 300160, China; 2.Langfang Advanced Technician School, Langfang 065000, China)
Abstract: The use of GPRS wireless data network for data communication platform to achieve water pumping station for remote data collection, monitoring, transmission and control to achieve the right purpose of a remote pumping station unattended.
Key words: GPRS; remote monitoring system; wireless networking
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人類社會已進入信息時代。水利信息化建設(shè),就是充分利用現(xiàn)代信息技術(shù),開發(fā)和利用水利信息資源,包括對水利相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集、傳輸、存儲、處理和利用,同時,為了更好的提高效率,節(jié)省人力資源,也要對供水相關(guān)設(shè)施進行遠程控制及監(jiān)測,提高水利信息資源的應(yīng)用水平和共享程度,從而全面提高水利建設(shè)和水務(wù)處理的效能及效益。中小城市自來水泵房遠端監(jiān)控系統(tǒng)就是在這一背景下提出的,是我國水利信息化建設(shè)的重要組成部分。本系統(tǒng)利用現(xiàn)有信息監(jiān)測設(shè)備,以中國移動GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)為數(shù)據(jù)通信平臺,實現(xiàn)城市內(nèi)各個大的自來水泵房的遠程數(shù)據(jù)采集,監(jiān)測,傳輸以及控制,從而達到對遠端泵房無人職守的目的。
1 GPRS介紹
GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)(GeneralPacketRadio Service)的英文簡稱,是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù),目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS采用與GSM同樣的 無線調(diào)制標準、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的TDMA幀結(jié)構(gòu),這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當前的電路交換的話音業(yè)務(wù)信道極其相似。因此,現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù),而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸,也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。 GPRS理論帶寬可達171.2Kbit/s,實際應(yīng)用帶寬大約在40~100Kbit/s,在此信道上提供TCP/IP連接,可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。GPRS是一種新的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù),在移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接,給移動用戶提供高速無線IP或X.25服務(wù)。GPRS采用分組交換技術(shù),每個用戶可同時占用多個無線信道,同一無線信道又可以由多個用戶共享,資源被有效的利用,數(shù)據(jù)傳輸速率高達160Kbps。使用GPRS技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收,用戶永遠在線且按流量計費,迅速降低了服務(wù)成本。
基于GPRS網(wǎng)絡(luò)組建的自來水網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)有如下特點:
永遠在線:GPRS DTU一開機就能自動附著到GPRS網(wǎng)絡(luò)上,并與數(shù)據(jù)中心建立通信鏈路,隨時收發(fā)用戶數(shù)據(jù)設(shè)備的數(shù)據(jù),具有很高的實時性;數(shù)據(jù)中心需固定IP,向固定IP透明傳輸數(shù)據(jù)。如圖1所示。
按流量計費 GPRS DTU一直在線,按照接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費用,沒有數(shù)據(jù)流量的傳遞時不收費用。
2 系統(tǒng)控制方案選擇及功能
跟據(jù)控制點要求,選擇德國萬可電子公司的遠程IO系列產(chǎn)品,結(jié)合深圳宏電GPRS功能做到智能無線傳輸。上位控制中心采用國產(chǎn)優(yōu)秀軟件組態(tài)王,進行上位畫面的制作。整個系統(tǒng)通過現(xiàn)場采集站(遠程IO站)采集一次儀表的數(shù)據(jù),并將采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)中心,同時在數(shù)據(jù)中心上進行歷史數(shù)據(jù)的備份存儲。從而達到系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時性和完整性。現(xiàn)場站具有故障報警功能,保存報警記錄,在手動運行模式下,操作工可通過控制中心啟停、調(diào)節(jié)現(xiàn)場設(shè)備。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及功能簡介如圖2。
圖例功能說明:
下位機分別有溫度傳感器,流量計,電流互感器,接觸器,紅外報警器等設(shè)備。下面依次說明:
1) 溫度傳感器采用貼片式溫度傳感器,直接貼于水泵泵體表面,測量水泵泵體的溫度,并實現(xiàn)溫度超限報警的功能;
2) 流量計使用智能流量計,直接通過RS232同監(jiān)測控制器通訊,來交換數(shù)據(jù);
3) 電流互感器測量泵各個相的電流值,并把該數(shù)據(jù)遠傳至數(shù)據(jù)中心,實現(xiàn)各個相電流的實時檢測,并根據(jù)設(shè)定值實現(xiàn)報警;
4) 監(jiān)測控制器控制泵交流接觸器的動作,實現(xiàn)泵的遠程開關(guān)動作,并且根據(jù)交流接觸器的狀態(tài),判斷當前泵的啟停狀態(tài),以判斷當前泵能否啟動;
5) 紅外報警器主要是判斷泵房中的非法闖入報警,防止泵房中的非法人為操作;
6) 通訊過程是所有上行或下行數(shù)據(jù)經(jīng)過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)進行傳送,上行數(shù)據(jù)經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳送至監(jiān)控中心接收服務(wù)器,服務(wù)器把數(shù)據(jù)做篩選,判斷,分類后,寫入數(shù)據(jù)庫,客戶端計算機如果需要瀏覽數(shù)據(jù),則向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器查詢所需數(shù)據(jù),并形成相關(guān)報表,報警,曲線等直觀顯示界面,以供客戶瀏覽。
3 上位軟件部分介紹
本軟件完全基于網(wǎng)絡(luò)的概念,是一種真正的客戶―服務(wù)器模式,支持分布式歷史數(shù)據(jù)庫和分布式報警系統(tǒng),可運行在基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)上,使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)上、下位機以及更高層次的廠級連網(wǎng)。
TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提供了在不同硬件體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)的計算機組成的網(wǎng)絡(luò)上進行通信的能力。一臺PC機通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以和多個遠程計算機(即遠程節(jié)點)進行通訊。
本軟件的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一種柔性結(jié)構(gòu),可以將整個應(yīng)用程序分配給多個服務(wù)器,可以引用遠程站點的變量到本地使用(顯示、計算等),這樣可以提高項目的整體容量結(jié)構(gòu)并改善系統(tǒng)的性能。服務(wù)器的分配可以是基于項目中物理設(shè)備結(jié)構(gòu)或不同的功能,用戶可以根據(jù)系統(tǒng)需要設(shè)立專門的IO服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、報警服務(wù)器、登錄服務(wù)器等。下面先介紹一下這幾種服務(wù)器的含義:
IO服務(wù)器:負責(zé)進行數(shù)據(jù)采集的站點,一旦某個站點被定義為IO服務(wù)器,該站點便負責(zé)數(shù)據(jù)的采集。如果某個站點雖然連接了設(shè)備,但沒有定義其為IO服務(wù)器,那這個站點的數(shù)據(jù)照樣進行采集,只是不向網(wǎng)絡(luò)上。IO服務(wù)器可以按照需要設(shè)置為一個或多個。
報警服務(wù)器:存儲報警信息的站點,一旦某個站點被指定為一個或多個IO服務(wù)器的報警服務(wù)器,系統(tǒng)運行時,IO服務(wù)器上產(chǎn)生的報警信息將通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街付ǖ膱缶?wù)器上,經(jīng)報警服務(wù)器驗證后,產(chǎn)生和記錄報警信息。報警服務(wù)器可以按照需要設(shè)置為一個或多個。報警服務(wù)器上的報警組配置應(yīng)當是報警服務(wù)器和與其相關(guān)的I/O服務(wù)器上報警組的合集。如果一個IO服務(wù)器不做為報警服務(wù)器,系統(tǒng)中也沒有報警服務(wù)器,系統(tǒng)運行時,該IO服務(wù)器的報警窗上不會看到報警信息。
歷史記錄服務(wù)器:與報警服務(wù)器相同,一旦某個站點被指定為一個或多個IO服務(wù)器的歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器,系統(tǒng)運行時,IO服務(wù)器上需要記錄的歷史數(shù)據(jù)便被傳送到歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器站點上,保存起來。對于一個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來說,建議用戶只定義一個歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器,否則會出現(xiàn)客戶端查不到歷史數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。
登錄服務(wù)器:登錄服務(wù)器在整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中是唯一的。它擁有網(wǎng)絡(luò)中唯一的用戶列表,其它站點上的用戶列表在正常運行的整個網(wǎng)絡(luò)中將不再起作用。所以用戶應(yīng)該在登錄服務(wù)器上建立最完整的用戶列表。當用戶在網(wǎng)絡(luò)的任何一個站點上登錄時,系統(tǒng)調(diào)用該用戶列表,登錄信息被傳送到登錄服務(wù)器上,經(jīng)驗證后,產(chǎn)生登錄事件。然后,登錄事件將被傳送到該登錄服務(wù)器的報警服務(wù)器上保存和顯示。這樣,保證了整個系統(tǒng)的安全性。另外,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中工作站的啟動、退出事件也被先傳送到登錄服務(wù)器上進行驗證,然后傳到該登錄服務(wù)器的報警服務(wù)器上保存和顯示。
客戶:如果某個站點被指定為客戶,可以訪問其指定的IO服務(wù)器、報警服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)。一個站點被定義為服務(wù)器的同時,也可以被指定為其它服務(wù)器的客戶。
一個工作站站點可以充當多種服務(wù)器功能,如I/O服務(wù)器可以被同時指定為報警服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、登錄服務(wù)器等。報警服務(wù)器可以同時作為歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、登錄服務(wù)器等。
4 結(jié)束語
本系統(tǒng)具有技術(shù)先進、可靠性高、實效性強等特點,可方便、快捷地實現(xiàn)城市自來水泵房的實時數(shù)據(jù)采集和遠程控制。本系統(tǒng)現(xiàn)已實施一年多,為公司節(jié)省了人力、物力,對于整個城市目前以及將來的水利信息建設(shè)必將有深遠的意義。
參考文獻:
[1] 齊強.無人職守泵站遠程綜合監(jiān)控系統(tǒng)[J].熱力發(fā)電,2006(35).
概述:排水泵站作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,是雨水及污水收集輸送的唯一人工動力來源,承擔著防洪、排污、排澇的重要任務(wù)。城市排水泵站遠程監(jiān)測控制系統(tǒng)是為城市排水自動化泵站建立遠程控制平臺、實現(xiàn)三級控制模式及提供多項管理服務(wù)功能的項目。該系統(tǒng)主要是通過對城市所有排水泵站進行監(jiān)測,達到數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、設(shè)備控制、操作日志記錄、畫面監(jiān)視、圖像監(jiān)視、趨勢服務(wù)、文件報表服務(wù)、報警服務(wù)、系統(tǒng)組態(tài)、設(shè)備運行管理、系統(tǒng)通信自診斷與自恢復(fù)等功能,以滿足科學(xué)化調(diào)度的需求,同時保證排水泵站安全,高效運行。
1數(shù)據(jù)采集
現(xiàn)場控制站可自動采集各類實時數(shù)據(jù);在事故及故障情況下,可自動采集事故、故障發(fā)生時刻的各類數(shù)據(jù),包括設(shè)備狀態(tài);需要時也可自動接收來自全系統(tǒng)綜合信息管理級調(diào)度和子系統(tǒng)監(jiān)控管理級操作員站的命令信息。
所采集數(shù)據(jù)包括設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)測、電力參數(shù)實時監(jiān)測、泵站環(huán)境與安全監(jiān)控、設(shè)備安全與故障報警四個方面。
2數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)處理是指對每一種設(shè)備和每種數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)處理能力和方式,以用于支持系統(tǒng)完成監(jiān)測、控制和記錄功能。
模擬量數(shù)據(jù)處理包括模擬數(shù)據(jù)的濾波、數(shù)據(jù)合理性檢查、工程單位變換、模擬數(shù)據(jù)變化及越險檢測等,并根據(jù)規(guī)定產(chǎn)生報警和報告。
狀態(tài)數(shù)據(jù)處理包括防抖濾波、狀態(tài)輸入變化檢測、并根據(jù)規(guī)定產(chǎn)生報警和報告。
事件順序數(shù)據(jù)處理可記錄各個重要事件的動作順序、事件發(fā)生時間、事件名稱、事件性質(zhì),并根據(jù)規(guī)定產(chǎn)生報警和報告。
常規(guī)控制計算和數(shù)據(jù)處理,例如有數(shù)據(jù)運算:加、減、乘、除、開方、乘方、累計;體積、流量、熱量和密度補償計算;主輔設(shè)備動作次數(shù)和運行時間維護管理統(tǒng)計;PID調(diào)節(jié)計算;積分;超前滯后;比例;高選、低送;輸出限位等。
實時數(shù)據(jù)處理和顯示可通過創(chuàng)建系統(tǒng)的I/O服務(wù),完成對現(xiàn)場控制點的數(shù)據(jù)采集,并記錄到實時數(shù)據(jù)庫中作進一步的處理,可用于流程圖上的數(shù)據(jù)顯示,趨勢的跟蹤記錄,報警的判斷等相關(guān)量處理。
主要參數(shù)趨勢分析處理,例如包括根據(jù)歷史數(shù)據(jù)擬合出曲線等。
除此之外,還有事故追憶處理等。
3設(shè)備控制
由泵站現(xiàn)場操作站(觸摸屏)來進行泵站控制方式的設(shè)置,泵站現(xiàn)場操作站設(shè)置“遠程”模式之后,分控中心才能夠?qū)Ρ谜具M行接管。常規(guī)情況下,主控中心直接控制部分對城市排水系統(tǒng)關(guān)系重大的泵站設(shè)備,特殊情況下,主控中心可將它直接控制的泵站的控制權(quán)分派給各自的所屬分控中心,否則分控中心無權(quán)對其進行控制。
根據(jù)要求在數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)檢測基礎(chǔ)上,通過設(shè)備及參數(shù)的實時數(shù)據(jù),以此為依據(jù)按照當前的控制方式、生產(chǎn)工藝流程、預(yù)定決策參數(shù),實施泵站設(shè)備遠程控制。
4人機接口及操作日志記錄
系統(tǒng)可通過系統(tǒng)級操作員站、工程師站以及基礎(chǔ)自動化級過程控制站操作屏等設(shè)備人機接口完成系統(tǒng)畫面監(jiān)視、打印報表、設(shè)備參數(shù)及操作控制等人機聯(lián)系功能。
系統(tǒng)通過創(chuàng)建操作日志記錄,可以按時間順序跟蹤記錄系統(tǒng)上所有操作發(fā)生的具體時間、操作內(nèi)容、操作人員等信息,并以列表的形式顯示出來。
5畫面監(jiān)視
系統(tǒng)各級智能顯示系統(tǒng)中,可對全系統(tǒng)內(nèi)所有點進行系統(tǒng)組織、綜合管理、實時監(jiān)控、并用豐富、生動的畫面監(jiān)視:
主要顯示內(nèi)容有:全系統(tǒng)、子系統(tǒng)和本地系統(tǒng)總貌顯示、分組顯示、單元顯示;各級主輔設(shè)備運行狀態(tài)圖;歷史趨勢顯示、動態(tài)流程顯示、多窗口顯示;
除此之外,還包括報警摘要指示及事故處理;各類記錄報告;各類運行報告;操作指導(dǎo)及各類維護管理報表等。
6圖像監(jiān)視
圖像監(jiān)視功能包括以下幾個方面:攝像機錄像、動態(tài)偵測、線路狀態(tài)等報警;遙控云臺和攝像機鏡頭控制;單畫全屏顯示、多畫面分割顯示、多畫面輪循顯示等多種方式現(xiàn)場監(jiān)視;硬盤定時錄像、報警錄像、動態(tài)錄像;可系統(tǒng)設(shè)置、查詢、畫面調(diào)整、關(guān)閉等。
7趨勢服務(wù)
通過創(chuàng)建趨勢服務(wù),可對模擬量點和開關(guān)量點進行趨勢采用記錄,提供實時趨勢和歷史趨勢兩種,并且可以多組趨勢窗口顯示。趨勢曲線可以任意放大、平移,同時可以顯示曲線上每一采樣時刻的具體值。
歷史數(shù)據(jù)可利用磁盤文件方式來存儲,支持多種方式(包括文本方式)的可視數(shù)據(jù)存儲,便于用戶的二次開發(fā)使用。并且可以支持無限大的歷史數(shù)據(jù)存儲,存儲容量僅受限于硬盤容量的大小
8文件報表服務(wù)
系統(tǒng)具有對各種文件的處理能力,可對各類數(shù)據(jù)、文件歸檔,也可對歷史數(shù)據(jù)進行記錄、處理、裁剪、分析和統(tǒng)計,并且具有點趨勢圖、日志、事故追憶等。
系統(tǒng)具有制作各類報表,圖形打印、文件打印、報表打印服務(wù)等功能,例如:各類操作記錄,各類事故及故障。其中報表打印包括有日報、月報、年報等報表,曲線打印,趨勢記錄,事故追憶及相關(guān)量記錄等。
9報警服務(wù)
通過創(chuàng)建報警服務(wù),對模擬量、開關(guān)量、硬件設(shè)備和系統(tǒng)運行狀態(tài)進行報警監(jiān)視,按提供報警發(fā)生時間、報警點、報警說明等報警信息的列表顯示,以及報警摘要信息。
報警按4種狀態(tài)顯示,以不同的色標進行區(qū)分,并能對越限超時等報警進行相應(yīng)的安全處理。報警信號在運行人員確認后方可解除。同時根據(jù)需要,可命令或?qū)崟r打印報警點的位號、時間及報警信號等。
10設(shè)備運行管理與狀態(tài)監(jiān)視
系統(tǒng)設(shè)備運行管理可包括歷史數(shù)據(jù)存儲,自動統(tǒng)計設(shè)備運行、備用、檢修時間累計,被控設(shè)備操作動作次數(shù)累計及事故動作次數(shù)累計,運行參數(shù)及經(jīng)濟指標等計算,操作指導(dǎo),事故處理指導(dǎo)等。
設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視是指系統(tǒng)可自動的、不間斷的、動態(tài)的輪詢設(shè)備的工作狀態(tài),包括現(xiàn)場控制站中的主控單元、智能I/O模塊的運行狀態(tài),以及與工程師站、操作員站之間的網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)等,并將所有出現(xiàn)的故障自動報告給操作站,記入報警表和日志。
11系統(tǒng)通信
泵站PLC系統(tǒng)級與主控中心級間的通信是為滿足綜合自動化系統(tǒng)的遙測、遙調(diào)等功能。可隨時接收各級調(diào)度命令信息,并向他們發(fā)回實時的工作狀況,運行參數(shù)及有關(guān)信息。
系統(tǒng)通信可利用Internet網(wǎng)絡(luò)WWW服務(wù)器功能進行Web組態(tài),將數(shù)據(jù)的操作和瀏覽轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)遠程方式。可集上述的數(shù)據(jù)采集、實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)歸檔、數(shù)據(jù)瀏覽、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)打印報表、事故診斷和報警處理等多功能于一體。
12 系統(tǒng)組態(tài)
系統(tǒng)應(yīng)具有對全系統(tǒng)、子系統(tǒng)操作員站及現(xiàn)場系統(tǒng)控制站設(shè)備離線、在線組態(tài)功能,可以動態(tài)無擾動下載,共享數(shù)據(jù)信息。主要負責(zé)完成在應(yīng)用軟件界面上選中所連接的現(xiàn)場設(shè)備;對所選設(shè)備分配信號;從設(shè)備功能庫中選擇功能塊。
13系統(tǒng)自診斷與自恢復(fù)
本系統(tǒng)各級在線運行時,對系統(tǒng)內(nèi)的硬件及軟件進行自診斷,自診斷內(nèi)容包括以下幾類:計算機內(nèi)存自檢;硬件及接口自檢,包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、設(shè)備、通信接口、各種功能模件等,當診斷出故障時,應(yīng)自動發(fā)生信號,對于冗余設(shè)備,應(yīng)自動切換到備用設(shè)備;自恢復(fù)功能包括軟件及硬件的監(jiān)控定時器(看門狗)功能;掉電保護;雙機系統(tǒng)故障檢測及自動切換。
14系統(tǒng)培訓(xùn)仿真
系統(tǒng)內(nèi)可配置培訓(xùn)仿真臺,在離線時,用以仿真全系統(tǒng)的實際運行培訓(xùn)操作人員,進行各種操作及維護。系統(tǒng)內(nèi)也可不專門配置培訓(xùn)仿真臺,可利用工程師/編程員工作臺對運行人員進行簡單的操作培訓(xùn)。
15系統(tǒng)擴展功能
城市泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)還根據(jù)需要建立諸如信息共享、科學(xué)調(diào)度、計算機輔助調(diào)度和決策、設(shè)備維修預(yù)測模型等多種擴展功能。
本項目的建設(shè)將實現(xiàn)城市排水管理的動態(tài)管理、精細管理、定量管理和科學(xué)管理,對促進城市排水系統(tǒng)優(yōu)化配置、高效利用和科學(xué)保護具有重要意義。在現(xiàn)階段,我們已經(jīng)對泵站遠程控制進行了簡單的平臺搭建和遠程控制試驗性探索。目前,平臺運行穩(wěn)定、控制效果良好。
參考文獻:
[1] 羅學(xué)東.排水泵站遠程監(jiān)控的解決方案. 《 給水排水 》,2006,32(7).105-109
水價是控制資源開發(fā)的一種方式,但是塔里木河流域水價的確定與資金利用還不能做到十分完善,之前塔里木河流域源流水價,由地方政府負責(zé)確定,但是因為是社會性必要資源,所以水價相對較低,不能體現(xiàn)特殊地區(qū)特殊資源的稀缺性,所以在某種程度上助長了水資源浪費行為的滋生。
2嚴格水資源管理制度的引入
針對塔里木河流域水資源和生態(tài)問題的日益嚴酷,國家提出了新的水資源管理制度,已經(jīng)被應(yīng)用于塔河流域。
2.1三條紅線的劃定該項措施的核心內(nèi)容是對水資源的開發(fā)控制、效率控制、區(qū)域限制進行限定,涵蓋的是取水、用水、消耗、排污等全過程,使得水資源的利用形成一個整體,有機地對水資源的利用進行全面的控制,利用“紅線”形成剛性的約束機制,來保護水資源和生態(tài)環(huán)境。
2.2基本制度第一,建立對用水總量的控制制度,對國家訂立的相關(guān)用水總量進行分解,從而形成各個行政區(qū)劃內(nèi)的用水控制指標,針對超越了“紅線”的項目進行停止審批。第二,針對水資源的利用效率,應(yīng)訂立相關(guān)的萬元工業(yè)產(chǎn)值與水量的對比關(guān)系,以及農(nóng)業(yè)灌溉效率的指標,利用兩項指標來控制水資源的使用效率,如果新增的工業(yè)或者農(nóng)業(yè)項目不能達到該項指標則不能通過審批進入建設(shè)。第三,針對水功能區(qū)的污染控制制度,對排放污水的總量進行控制,并制定污水排放的基本標準,控制取水或者排污的通道,以此保護水源的純凈。第四,利用責(zé)任制度來考核制度實施。縣級以上的地方政府負責(zé)人應(yīng)是本地區(qū)的水資源管理第一負責(zé)人。嚴格實施水資源管理考核制度,水務(wù)管理部門應(yīng)對當?shù)氐乃Y源開發(fā)、利用、環(huán)保、提效等指標進行落實與考核。
3利用“三條紅線”實施有效利用策略
3.1控制用水總量在具體的“紅線”控制目標基礎(chǔ)上,對年度用水控制指標進行管理,建立相關(guān)的管理制度,實行區(qū)域內(nèi)的用水控制。對取水總量超過總體指標的行政區(qū)進行項目審批限制,對其項目進行暫停。同時利用不同的水量配置方案來控制水資源的合理配置,同時引入市場機制來調(diào)節(jié)水資源的使用。
3.2控制耕地面積對塔里木河流域內(nèi)的開荒情況進行清查和分析,依據(jù)相關(guān)法律規(guī)定對違規(guī)開荒行為進行控制,尤其是亂墾、越權(quán)審批等情況進行核查。屬于違法開荒的情況應(yīng)進行退耕,并指導(dǎo)其進行還草作業(yè),其費用由相關(guān)的違規(guī)單位負責(zé)。對各地州和建設(shè)兵團的用水也應(yīng)進行嚴格審查,并對其耕地項目進行節(jié)水改造,提高用水效率并降低浪費。
3.3發(fā)揮水價的市場控制機制第一,在塔里木河的治理中,一批水利工程相繼投入并運行良好,工程維護的費用和工程量增加,供水成本也不斷增加,加之環(huán)保成本的提高,也改變了用水的價格體系。所以在流域內(nèi)應(yīng)盡快改變現(xiàn)有的水價機制,平衡社會福利與生產(chǎn)成本、環(huán)保需求的關(guān)系,通過水價的調(diào)節(jié)來加強大眾對水資源的重視程度,從價格機制上增強節(jié)水意識,促進流域內(nèi)水利資源節(jié)約風(fēng)氣形成。第二,必須建立以生態(tài)為出發(fā)點的水費補償機制。充分利用水價調(diào)節(jié)的同時,強化水資源的有序、有效控制與管理,對搶占水利資源的單位應(yīng)建立行政和經(jīng)濟處罰的雙重管理模式,應(yīng)當對其造成的生態(tài)破壞負一定的責(zé)任,利用經(jīng)濟制裁的方式收取相應(yīng)的費用用于對生態(tài)環(huán)境的保護,一方面提高違規(guī)成本,一方面警示違規(guī)行為。
3.4強化規(guī)劃與資源開發(fā)的論證模式在管理中應(yīng)對項目開發(fā)進行強化管理,尤其是對規(guī)劃和開發(fā)項目進行細致論證,應(yīng)從長遠發(fā)展的角度對項目進行論證。嚴格落實建設(shè)項目水資源論證制度,按照相關(guān)的管理辦法來認真地做好相關(guān)論證準備工作,核查與監(jiān)督相關(guān)的管理工作。對需要審批或者審核的項目必須做到水資源論證;對沒有進行相關(guān)論證的項目應(yīng)暫停,不能批準其取水許可;對沒許可的項目不能進行立項審批,環(huán)保部門也不能批準其提出的相關(guān)的環(huán)境保護措施等。