一、概述
泵站是水利樞紐工程的主要設施，泵站設施為城市防洪排澇和農村引水排灌起到關鍵作用。隨著我國經濟建設的快速發展，對水利設施和水環境提出了更高的要求。城市防汛排澇、城鎮水環境、深水井群和排水設施均面臨著采用現代信息化技術來進一步提升設施的要求。實現排水、井群、擋潮、排澇、引水等泵站自動化監控和集中調度管理，實時采集各種水情、工情數據是信息化建設的基礎。目前，大部分泵站還是采用傳統的管理和操作方式，主要由人工完成，而城市排水泵站也需要進一步提升自動化設施水平。
泵站自動化監控系統主要應用于各種水利設施的泵站自動化監控。包括供水泵站、排水泵站、河道防汛排澇泵站、深水井群取水泵站等等。
二、系統結構
泵站自動化系統由計算機監控系統、視頻系統、大屏幕電視系統、地理信息系統以及網絡通訊系統組成，主要實現對水泵機組、水閘、配電系統、進出水池、直流系統、消防系統、技術供水系統、液壓系統及其它泵站運行重要部位與關鍵對象、參數進行有效監視、監測，并做到必要數據、圖像、指令的上傳和接收。
圖1 系統架構圖
系統采用Client/Browser/Server/體系結構的分布式計算機網絡系統環境，設計開發過程中將采用先進的GIS、數據庫、計算機網絡、軟件工程、信息工程、多媒體、Web技術，使系統平臺具有“實用、先進、實時、可靠、開放、規范、界面友好和便于擴展”等突出特點。
系統可分為四個層次，第一層為現場控制層，主要包括現場硬件PLC、儀表等設備；第二層為SCADA監控層，包括中控室SCADA工程師站和操作員站；第三層為數據存儲層，主要包括工業歷史數據庫服務器；第四層是數據應用層，主要包括調度分析平臺、web發布服務器、大屏幕展示系統等。
三、系統功能
功能概述
通過SCADA軟件實現對泵站龐大的現場數據高性能的數據采集與監視，以實時的水情（以水文總站的水文水質監測系統的數據為主要依據）、雨情（就近的雨量觀測站，加載降雨產流模型進行計算）、工情（水閘泵站自動監測系統提供的閘門、水泵、電機、電源信息）為決策的主要依據，同時綜合其他系統信息（如排水的信息系統、水資源普查的地理信息系統、內河防汛墻的地理信息系統以及河道縱橫斷面情況等）并結合最新或預報的氣象信息，在專家系統的作用下生成不同操作控制下的模擬運行結果，以確定最佳的防汛和引清調水方案，并以形象直觀的WEB方式顯示出來；結合GIS地理信息系統并輔以水位、水質、閘位、河道槽蓄容量、流量、引排水量、防汛墻高度、區域積水深度等三維空間參數，充分利用完整的實時數據庫和報警事件數據庫中的數據，基于所存儲的歷史數據方便的進行分析統計、事故分析和追憶，實現大型泵站設施的智能化運行。
圖2系統功能架構圖
四、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查看事故回放。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。為了保證系統采集、控制的安全可靠性，該方案采用SCADA操作員站雙機熱備、雙網冗余配置。
? 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；采集接口的采集周期在5秒到5分鐘之間（可根據需要進行設定）；采集接口的實時性不能影響生產過程控制系統的性能。
圖3 力控數據采集系統
圖4 力控實時監控畫面
? 實用性
操作界面簡單，易于理解；系統維護方便快捷；二次開發接口必須標準化；災難性故障的恢復要簡單、可靠。
? 容錯、冗余
采集接口在具備條件的場合，實現冗余；采集軟件要有容錯處理機制；實時數據庫系統具有容錯能力，根據具體的硬件條件實現冗余。
? 擴展性
建立一個開放的、標準的、可擴充、易管理的實時數據庫平臺，把各子系統有機結合起來，充分考慮將來需求的成長空間。
五、總結
泵閘自動化監控系統是實現水利信息化的重要環節之一，采用國內先進監控組態軟件力控ForceControl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。
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