一、 項目背景
臺灣省臺北縣新荘市中港地區(qū)由于地勢低洼，貴子坑溪和中港大排兩大排水干線的大水都流向這里，導(dǎo)致附近民眾長期以來深受水患，尤其是當(dāng)臺風(fēng)來襲會在短時間內(nèi)帶來大量降水，由于排水能力不夠更會造成該地區(qū)大范圍淹水，災(zāi)情相當(dāng)嚴(yán)重。
上世紀(jì)80年代初，臺北縣政府為了解決這一問題，修建了中港西抽水站，用以收集新莊、泰山、五股地區(qū)流經(jīng)的雨水，包括臺一線公路以北，中山高速公路以南之低洼平地，集流面積廣達(dá)1,660公頃。主要以新荘市區(qū)及五股工業(yè)區(qū)為主，將新荘市中港、輔仁、泰山及及五股低洼地，經(jīng)中港及貴子坑溪兩大排水干線匯集于五股工業(yè)區(qū)西北角，排至大窠坑溪，平時雨水少的季節(jié)，均以重力自然排水；并于出口處設(shè)立中港西抽水站，當(dāng)雨季尤其是臺風(fēng)季節(jié)來臨，大窠坑溪水位高漲后比排水干道的集水區(qū)水位高時，重力閘門關(guān)閉并及時通過中港東西兩個抽水站進(jìn)行排水，以達(dá)到快速排除市區(qū)水澇的問題。
第一次新建的中港西抽水站設(shè)置了8個抽水機組，總抽水量達(dá)64CMS；但歷經(jīng)近年來多次臺風(fēng)后，發(fā)現(xiàn)還會常發(fā)生各集水區(qū)內(nèi)遭到淹水的情形，臺北縣政府經(jīng)過仔細(xì)調(diào)研和檢討，發(fā)現(xiàn)為現(xiàn)有抽水機組容量不足所致；為徹底解決淹水問題，臺北縣政府決定擴建中港抽水站的抽水容量，但由于原有站房面積有限及貴子坑溪與中港大排兩個區(qū)域的地勢有較大差別，常造成地勢較低的中港大排集水區(qū)的排水干線受地勢較高的貴子坑溪集水區(qū)排水干線的排擠，而導(dǎo)致低洼地區(qū)排水較慢而導(dǎo)致淹水時間較長。
為徹底解決新荘市區(qū)的淹水問題，臺北縣政府于04年陸續(xù)擴建了中港西抽水站，并增建了中港東抽水站，并制定了以下目標(biāo)：
1. 擴大中港東、西兩個抽水站的抽水容量，以徹底避免集水區(qū)內(nèi)的淹水情形；
2. 收集并整合中港東、西兩個抽水站的實時監(jiān)測信息，并實時顯示于中港東站內(nèi)設(shè)立的馬賽克流程圖板中，以達(dá)到重要實時信息現(xiàn)場操作人員清晰觀測到的效果；
3. 構(gòu)建中港東、西兩個抽水站水位流量預(yù)測系統(tǒng)，提供未來5分鐘、10分鐘及30分鐘的水情預(yù)測，警示功能。
二、 項目規(guī)模
◆ 擴建后的中港東、西抽水站其抽水機及附屬設(shè)備類型及數(shù)量如下表：
除了上述設(shè)備之外，中港東及中港西上游增設(shè)了6個流量站、6個水位站、4個雨量站，并且配備類神經(jīng)水情預(yù)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，用來預(yù)測未來一段時間內(nèi)上游水情變化趨勢
經(jīng)過擴建后的中港抽水站，總抽水容量達(dá)142CMS（遠(yuǎn)高于目前所需求的134CMS）也就是511200噸/小時，抽水能力非常之大，完全可以達(dá)到快速排澇的效果。
◆ 擴建后的中港東平面圖如下：
◆ 擴建后的中港西平面圖如下：
三、 項目業(yè)主、集成商、設(shè)計院
‹ 業(yè)主：臺北縣政府
‹ 監(jiān)造單位：萬銘工程科技股份有限公司
‹ 承攬商：臺灣鼎磊企業(yè)股份有限公司
四、 項目主要軟硬件產(chǎn)品
‹ 主要硬件產(chǎn)品：
PLC：貝加萊B&R
工控機：研華工控機
服務(wù)器：IBM服務(wù)器
網(wǎng)絡(luò)交換機：MOXA網(wǎng)絡(luò)交換機
‹ 主要軟件產(chǎn)品：
SCADA軟件：北京亞控KingView繁體中文版
工業(yè)庫軟件：北京亞控KingHistorian英文版
水情預(yù)測軟件：德凌資訊
五、 項目挑戰(zhàn)
本項目基于上位機監(jiān)測系統(tǒng)主要遇到兩大方面的挑戰(zhàn)：
1. 水情預(yù)測方面
本次項目擴建后，基于過去的經(jīng)驗，臺北縣政府深刻感受到監(jiān)控系統(tǒng)缺乏水情預(yù)測是一個很大的缺失！因此本次擴建目標(biāo)中明確提出要增加水情，即水位流量預(yù)測分析系統(tǒng)，以做到防患于未然。
水情預(yù)測系統(tǒng)要求必須有一個強大的數(shù)據(jù)庫支撐，用來快速存儲大量的水情數(shù)據(jù)用以分析和預(yù)測，同時，要求數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有高度的穩(wěn)定性、極強的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)以保證數(shù)據(jù)庫能長期存儲實時數(shù)據(jù)并且以后能正常查詢歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。而抽水站擴建前使用的只是關(guān)系數(shù)據(jù)庫，顯然達(dá)不到長期快速存儲大量實時數(shù)據(jù)的效果，更不能實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的合理壓縮以實現(xiàn)對系統(tǒng)空間的合理占用。過去幾年使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫的實踐表明：關(guān)系數(shù)據(jù)庫在長期存儲大量歷史數(shù)據(jù)后，查詢性能明顯下降。
2. 實時監(jiān)控方面
本項目擴建后，在這種設(shè)備種類和數(shù)量繁多、設(shè)備控制流程復(fù)雜、實時采集監(jiān)控點數(shù)達(dá)3000多點的情況下，必須采取可靠的監(jiān)控設(shè)備和技術(shù)，才能確保抽水機組在惡劣的臺風(fēng)天氣能夠正常連續(xù)運行，確保當(dāng)?shù)?br />
居民的生命財產(chǎn)安全。
本項目明確要求：
上位監(jiān)控系統(tǒng)必須能夠即時顯示各個設(shè)備的運轉(zhuǎn)狀況、即時記錄所有設(shè)備的運轉(zhuǎn)信息、即時記錄各設(shè)備故障信息和產(chǎn)生的報警信息；并可隨時查詢某一段時間內(nèi)各抽水機組中關(guān)鍵點的工作情況，需提供基于水位等的各種重要監(jiān)測信息的分析統(tǒng)計報表。
為了實現(xiàn)上述功能，該系統(tǒng)對數(shù)據(jù)存儲和的查詢功能、性能要求都極高，要求有方便的報表查詢系統(tǒng)的支持。而該抽水站原有的軟件監(jiān)控系統(tǒng)不能實現(xiàn)對歷史報警和歷史數(shù)據(jù)的報表查詢。
六、 解決方案
為實現(xiàn)擴建后的中港抽水站達(dá)到想要的實時信息監(jiān)測目標(biāo)和及時提供水位流量的預(yù)測結(jié)果，臺灣英碩系統(tǒng)股份有限公司作為本項目實施的承接商， 決定選用北京亞控科技KingView6.53和工業(yè)實時數(shù)據(jù)Kinghistorian軟件，以此來構(gòu)建整個抽水站的監(jiān)控系統(tǒng)；同時和臺北大學(xué)水工研究所合作完成水情預(yù)測系統(tǒng)的構(gòu)建和結(jié)果預(yù)告。該系統(tǒng)解決方案融合了現(xiàn)場通信技術(shù)，數(shù)據(jù)庫技術(shù)，SCADA/HMI 技術(shù)，C/S 技術(shù)等的一體化的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)整體解決方案：
1. 完整的解決方案架構(gòu)圖如下：
2. 項目解決方案說明和功能特點：
◆ 為保障項目安全可靠，本監(jiān)控系統(tǒng)全部采取冗余配置體系：
－－- 所有的 PLC 跟上位監(jiān)控計算機均采用雙網(wǎng)絡(luò)連接通訊；這種連接方式避免了單一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障后現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)不能及時傳到監(jiān)控中心的弊端。當(dāng)主網(wǎng)絡(luò)通訊中斷時，通過 PLC 自動切換到從網(wǎng)，保證通訊鏈路不中斷，為系統(tǒng)不間斷采集提供了可靠性保障。
－－-上位監(jiān)控軟件組態(tài)王也采用了雙機熱備配置； 其構(gòu)造思想是主機和從機通過 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)連接，正常情況下主機處于工作狀態(tài)，實時跟 IO 設(shè)備通訊完成對實時數(shù)據(jù)的監(jiān)控；從機處于監(jiān)視狀態(tài)，一旦從機發(fā)現(xiàn)主機異常，從機將會在很短的時間之內(nèi)代替主機，完全實現(xiàn)主機的功能。
◆ Kinghistorian和水情分析預(yù)測系統(tǒng)充分結(jié)合， 是水位預(yù)測高準(zhǔn)確性的關(guān)鍵措施：
－－- KingHistorian 是北京亞控科技發(fā)展有限公司面向現(xiàn)代化制造型企業(yè)推出的工業(yè)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，具有以下突出特點：
● 它能夠以毫秒級分辨
