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(shè)抽水泵站取水，中途在永湖設(shè)加壓泵站，原水至獺湖設(shè)提升泵站將供調(diào)蓄的水量送入松子坑水庫(kù)。一期工程已于2000年投入運(yùn)行，二期工程為一期工程的擴(kuò)建工程，主要為東江泵站及永湖泵站的二期擴(kuò)建。
一期的供水調(diào)度自動(dòng)控制系統(tǒng)在二期建成后雖然勉強(qiáng)可以滿足各泵站數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和圖像的最基本傳輸要求，但傳輸圖像的路數(shù)和質(zhì)量以及語(yǔ)音通信的容量受很大限制，并且原網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已被逐漸淘汰，備品備件難以采購(gòu)。考慮現(xiàn)行管理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合二期工程建設(shè)對(duì)多種業(yè)務(wù)、同一傳輸平臺(tái)的實(shí)際要求，二期工程建設(shè)在一期的基礎(chǔ)上，改造調(diào)度中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)一、二期工程各站點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一采集、交換和集中監(jiān)控、調(diào)度。
本文以深圳市東部供水水源工程(二期)供水調(diào)度計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為例，簡(jiǎn)述了分層的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，各子系統(tǒng)的配置和功能，分析了基于以太網(wǎng)的全分布式的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，指出了在目前運(yùn)行效果基礎(chǔ)上的未來(lái)研究方向。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
2.1 傳統(tǒng)典型的供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有對(duì)工程主設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視控制，數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理運(yùn)算、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、儲(chǔ)蓄等功能，實(shí)現(xiàn)供水網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度自動(dòng)化、生產(chǎn)自動(dòng)化以及確保主要幾點(diǎn)設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。供水調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以安全可靠、測(cè)控準(zhǔn)確、提高效率、管理方便為原則，充分考慮設(shè)備性能、特點(diǎn)和自動(dòng)化系統(tǒng)的需求，為自控系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供保證[1]。圖1所示是供水調(diào)度計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)圖[2]。系統(tǒng)大致可分為數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)上層管理子系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)控制子系統(tǒng)幾部分。感測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后，通過(guò)數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備傳送至控制中心的計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有供水設(shè)備及管道的監(jiān)控，實(shí)時(shí)掌握供水網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行情況。
2.2 深圳東部供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
深圳市東部供水水源工程供水調(diào)度計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在上述典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，分別建立調(diào)度中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和各泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，采用分層結(jié)構(gòu)，有重點(diǎn)地突出管理調(diào)度和自動(dòng)控制任務(wù)，如圖2所示。
調(diào)度中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)配有2臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器、2臺(tái)操作員工作站、1臺(tái)通訊工作站、1臺(tái)工程師/數(shù)據(jù)分析工作站、1臺(tái)培訓(xùn)工作站、2臺(tái)局長(zhǎng)/總工終端、1套磁盤(pán)陣列、打印機(jī)、ups、gps、語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)、軟件等。采用全開(kāi)放的分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，全分布數(shù)據(jù)庫(kù)。網(wǎng)絡(luò)上的各部分設(shè)備中任一部分不工作或故障，不影響系統(tǒng)其它部分的運(yùn)行。對(duì)于分布系統(tǒng)而言，節(jié)點(diǎn)功能、資源相對(duì)獨(dú)立而又便于為其它節(jié)點(diǎn)共享，同時(shí)也便于分期投運(yùn)，并且為今后擴(kuò)充提供了較大的方便，也為系統(tǒng)與其他監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)如三防指揮系統(tǒng)、公用信息網(wǎng)絡(luò)等聯(lián)絡(luò)提供了先決條件。如圖3(a)所示。
圖1 供水調(diào)度計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
圖2 深圳市東部供水水源工程供水調(diào)度計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組成
(a) 調(diào)度中心及全線計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
(b) 各泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
圖3 深圳市東部供水水源工程供水調(diào)度計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
各泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由主控級(jí)和現(xiàn)地控制單元組成，分別配有1臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器、2臺(tái)操作員工作站、打印機(jī)、ups、語(yǔ)音報(bào)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(shè)備等。主控級(jí)監(jiān)控工作站主要負(fù)責(zé)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及優(yōu)化調(diào)度，綜合計(jì)算，運(yùn)行檔案管理、事故故障信號(hào)的分析處理。數(shù)據(jù)采集、處理、歸檔、數(shù)據(jù)庫(kù)管理，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的生成、轉(zhuǎn)存，參數(shù)越復(fù)限記錄、測(cè)點(diǎn)定義及限值存儲(chǔ)、各類(lèi)運(yùn)行報(bào)表生成和儲(chǔ)存等數(shù)據(jù)的處理和管理，系統(tǒng)時(shí)鐘管理任務(wù)。作為操作員人機(jī)接口工作臺(tái)，負(fù)責(zé)運(yùn)行監(jiān)視、控制及調(diào)節(jié)命令發(fā)出，設(shè)定或變更工作方式，各圖表曲線的生成、打印、人機(jī)界面(mmi)功能。通常泵站所有設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控都在操作員工作站上進(jìn)行。各現(xiàn)地控制單元對(duì)所管轄的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行完善的監(jiān)控，它們經(jīng)過(guò)輸入、輸出接口與生產(chǎn)過(guò)程相連；通過(guò)通信接口到網(wǎng)絡(luò)總線上，與主控級(jí)交換信息?，F(xiàn)地控制單元對(duì)主控級(jí)有相對(duì)獨(dú)立性，它們能脫離主控級(jí)直接完成生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及預(yù)處理、單元設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、調(diào)整和控制等功能。如圖3(b)所示。
3 全分布系統(tǒng)的特點(diǎn)
采用全分布開(kāi)放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)工作站使用符合ieee和iso開(kāi)放系統(tǒng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的windows操作系統(tǒng)。按照開(kāi)放的接口、服務(wù)和支持格式規(guī)范而實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)，使應(yīng)用系統(tǒng)能以最少修改，實(shí)現(xiàn)在不同系統(tǒng)中的移植；能同本地的或遠(yuǎn)程系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)互操作；能以方便用戶遷移的方式實(shí)現(xiàn)用戶的交互。開(kāi)放系統(tǒng)的采用將最大限度地保護(hù)用戶的投資。該結(jié)構(gòu)使得工作站直接接入10m/100m/1000mb光纖以太網(wǎng)絡(luò)，可獲得高速通訊和共享資源的能力。
網(wǎng)絡(luò)上接入的每一設(shè)備都具有自己特定的功能，實(shí)現(xiàn)功能的分布。保證了網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)設(shè)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(yùn)行。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備資源相對(duì)獨(dú)立又可為其它節(jié)點(diǎn)共享，為今后功能擴(kuò)充提供了較大的方便。
監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備均直接接入以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)速率高，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可靠性好，大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性。
4 系統(tǒng)實(shí)施及運(yùn)行狀況
本系統(tǒng)軟件部分采用wonderware公司的intouch軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，采用面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)方法，支持開(kāi)放系統(tǒng)平臺(tái)。系統(tǒng)自安裝調(diào)試成功，投入運(yùn)行以來(lái)，工作正常，性能穩(wěn)定，保障了供水管網(wǎng)的正常運(yùn)行與管理，促進(jìn)了節(jié)能降耗，基本完成了信息管理網(wǎng)絡(luò)與調(diào)度監(jiān)控的一體化。圖4所示為調(diào)度中心和泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的部分界面。
(a) 界面1
(b) 界面2
圖4 系統(tǒng)運(yùn)行的部分界面
5 結(jié)束語(yǔ)
本文所述的供水調(diào)度計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了供水調(diào)度的自動(dòng)化和信息化，具有操作方便，可靠性強(qiáng)，監(jiān)測(cè)及時(shí)準(zhǔn)確的特點(diǎn)。對(duì)于節(jié)能降耗和提高供水行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。未來(lái)的工作可集中在各供水泵房的供水調(diào)度的專(zhuān)家系統(tǒng)，計(jì)劃生產(chǎn)、水量提前預(yù)測(cè)及各泵站生產(chǎn)任務(wù)自動(dòng)分配，合理、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)化的調(diào)度策略等方面，從而獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。
作者簡(jiǎn)介
柯瑩瑩(1980-) 女 工學(xué)士，工程師，從事水務(wù)自動(dòng)化工程領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn)(略)
