南水北调中线干线工程建设管理局河北分局 河北石家庄 050035
摘要：水量调度系统是南水北调中线工程自动化调度系统的核心组成组件（水调度系统作为南水北调工程自动化调度系统的核心组件），其监测数据不仅反映了水控制调度的实时状态，也是水调度控制命令生成系统中一个重要输入参数。实践表明，基于OPC技术的集成方案能够很好地实现两个应用系统之间的数据传输，降低系统集成的成本，提高系统的稳定性和灵活性。
关键词：OPC；南水北调中线；自动化调度；系统集成
1 OPC介绍
OPC是由OPC基金会推广的工业控制和生产自动化领域的硬件和软件之间的标准接口。OPC基于组件对象模型，并使用客户端/服务器模式允许不同设备之间以相同的方式进行通信。OPC是一种在应用程序之间交换实时数据的方法，既可用于软件系统的集成，也可以用于软件系统和硬件系统之间的集成。
OPC的组成：OPC服务器。包括三种类型的对象：OPC服务器、OPC组和OPC项。OPC服务器提供数据源和数据访问接口，负责维护OPC服务器的相关信息。OPC服务器是一个用于组对象的容器，它可以包含一个或多个组对象；OPC组提供了一种机制来容纳和组织OPC数据项，这些数据项在逻辑上完成对数据项的管理，这些数据项可以包含一个或多个数据项；该项目是最小的对象单元，由数据值、数据质量、时间戳等组成，表示与OPC服务器的数据连接。OPC包含两个标准接口：自定义接口和自动接口，自定义接口是OPC服务提供者提供的一组COM接口；自动化接口是一组OLE接口，主要用于OPC客户端应用程序开发。
2系统总体框架设计
在需求分析的基础上，紧密围绕中央线自来水调度运营管理特点，分析和研究系统建设的关键问题，以引水业务为核心，专注于所有闭环自动控制，整体考虑项目运营管理、综合办公需求，开发建设处理各种应急调水和调度决策咨询系统，满足水中线干线和相关业务的用户需求、数据收集、传输、存储系统建设、全面和及时的传输数据收集、数据流、信息共享，提供强大的支持调度环境。本着实用、先进、科学、经济的原则，充分考虑系统建设的开放性、可靠性和可维护性，并对系统的总体框架设计进行全面的分析。
应用系统是用户直接与各子系统收集业务相关的用户，主要业务应用包括监控、水质监测、工程安全监控自动化和运行维护、项目管理、综合办公室、综合决策支持系统等六个部分。
（1）自动化调度和监控包括：自动监测和控制水传递服务、视频监控和制动站安全监控等。①闸站自动监控：下游的主要建设任务是根据门经常水通道操作控制方式在整个闭环自动控制，实现输水工程的自动化调度。②水调业务处理：建设等功能的日常操作水量调度、配水计划的编制，实时水量调度，应急水量调度，水的水量测量、计算成本和调度进行评价。③闸站视频监视及闸站安防监控：实现沿输水工程闸站的控制，需要及时了解工程控制、原位门站视频监控系统建设。
（2）水质监测系统包括：水质信息采集、水质监测数据管理网络管理、水质分析与评价、水质监测数据的整个汇编、水质监测数据、水质信息查询等，与支持咨询。
（3）工程安全监控及维护包括：工程安全监控、工程防洪信息管理、工程运维管理等。
（4）工程管理包括：计划合同信息、财务资产信息、工程文件及其他管理系统。
（5）综合办公包括：一般办公系统，人力资源信息管理系统，中线互联网站。
（6）决策综合支持包括：一般办公系统，人力资源信息管理系统，中央线互联网站。
3应用支撑平台
应用支持平台是一座桥，跨越的基础设施和应用系统，是基于应用程序服务器和中间件技术为核心的软件技术支持平台，它的功能是实现有效的资源共享和应用系统的互连和交流，提供技术支持，实现应用系统的功能，以及应用系统和其他平台之间的信息交换，也是传输和共享的核心。应用支持平台主要包括四个部分：应用组件、公共服务、应用交互、基础支持等。
3.1 基础设施
基础设施主要是由数据采集到传输、处理、存储和显示整个过程的软件和硬件设备、软件和硬件设备等各种信息来运行有机组合的物理环境，是调度自动化系统建设的基础。它包括数据采集、通信系统、计算机网络系统、数据存储和管理系统以及系统操作环境。
3.2组织管理
组织管理是一种对组织结构和组织功能进行控制和控制的过程。有效的组织控制是调度自动化系统高效运行的根本保证，也是企业战略决策可以在各级管理机构进行的，是实现企业战略目标的根本保证。南水北调中线工程总公司，分公司，管理三级组织管理、组织结构的特点是高度集中，组织控制效率是关注的焦点，需要有严格的管理控制系统，确保总部管理的各级决策组织进行，所以我们必须使用先进的计算机技术、通信网络技术和数据库技术的生产控制系统和管理信息系统有效集成一体的控制。
3.3 技术保障
在项目建设之前，应制定项目设计、技术标准和操作规程，并保证项目建设的要求。对项目建设的组织实施、建立严格的施工组织和管理制度、项目运行维护管理制度、人才培养和引进机制等方面的管理工作做出了回应。根据基本建设管理的相关规定实施进度管理和过程控制。建立和完善标准体系，在开发和运行维护的各个阶段进行系统设计，严格按照相关标准，确保工程建设和标准化、标准化的运行。
4 OPC技术在南水北调系统自动化调度系统中的应用
4.1南水北调中线水量调度规则
水调度是根据水用户的用水需求及时、适当地向水用户提供水的过程，并改变一系列闸门的开启和关闭条件。南水北调系统的水流量是建立在全干渠水力模型模拟模型的基础上，采用了前馈反馈控制策略。根据通道的初始和目标状态参数，如流量、水位、水通道体积指数、预设闸门的流量变化过程和闸门开启变化过程，称为前馈控制策略；根据通道液压响应的实际数据，右制动流量和调整闸门开孔，确保闸门流的变化过程与流程的前馈控制策略相一致，称为反馈控制策略。典型的控制指令生成流程见图1
图1典型控制指令计算流程图
4.2 基于OPC技术的闸站监测数据获取与控制指令发送
通道水控制的实时监测数据是闸门控制指令修正计算的重要依据。考虑到监测数据量大，采样频率高，只有在计算控制指令和OPC服务器连接时才建立水调度系统，在断开和OPC服务器连接后接入数据。同样，系统在每次设定的时间间隔内生成控制指令，但只有在需要调整登机口时，才会将相应的控制指令发送到登机口监控系统。
5结束语
中线工程难以控制和运行，包括长输水线路、大量的液压建筑物、复杂多变的工作环境，特别是突发的水污染事故等紧急工况。实践表明，利用OPC技术实现水分配系统和闸站监控系统，硬件之间的数据通信，而无需了解门站监控数据采集设备底部的细节，系统运行稳定，开发相对简单、高效、综合成本低。
参考文献：
[1]邵东国.多目标水资源系统自优化模拟实时调度模型研究[J].系统工程，1998，（9）：19～24.
[2]李静，鲁小新．南水北调中线干线工程自动化调度与运行管理决策支持系统总体框架初讨［J］．南水北调与水利科技，2005，3（5）：21-25
论文作者:李静
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/3/21
标签：系统论文; 南水北调论文; 中线论文; 数据论文; 工程论文; 数据项论文; 服务器论文; 《基层建设》2017年第35期论文;