摘要：为提升水利枢纽运行管理，水利枢纽综合自动化系统得到了重视。枢纽综合自动化系统包含：主坝计算机监控系统、火灾自动报警、电站计算机监控、工程安全监测。怎样做好各系统协调，综合设计成为企业重要研究课题，本文就水利枢纽综合自动化系统设计与实现进行简要分析。
关键词：水泥枢纽；综合自动化系统；设计与实现
水利枢纽综合自动化通过分层分布式结构设计，分为集中控制层与调度管理层级，有着经济性、稳定性、先进性特点，为系统功能实现与工程安全运行创造了条件。水泥枢纽综合自动化系统集成了先进技术，为系统设计提供参考。
一、水利枢纽自动化系统概述
水泥枢纽自动化系统分为集中控制层与调度管理层，其中，集中控制层处于坝区集中控制层，分为闸门控制、视频监视子系统、变电站监控系统。调度管理层处于枢纽管理层。水利枢纽自动化系统融合了先进技术，具有适用范围广、开放性特点。管理层和集中控制层连接主要依靠枢纽通讯网络，例如：WAN、DDN、光纤。调度管理层主要作用是监督，集中控制包含监视与控制。闸门控制系统、视频监视系统、变电站系统则集成监督与控制作用。水利枢纽自动化系统主要功能集中于几点：第一，电厂全长、枢纽水库闸门集中监督控制。第二，枢纽核心区域、场合的视频图像监视控制。第三，枢纽水情、雨量等信息搜集、传递、保存，有助于防洪预警，保证决策正确。水利枢纽水务计算、水文预报、发电调度、航运调度。第四，建筑工程安全监控信息自动搜集，结合有关模型展开建筑主体综合分析。第五，办公自动化、工程管理自动化。
二、水利枢纽综合自动化系统的设计与实现
（一）闸门控制系统
闸门控制系统分为上下层，即：LAN网络与现场总线网络。闸门周围安装控制柜，采用PLC控制结合现场总线和闸门控制IPC连接，实现中控楼远程控制。现地分为电气设备与自动化构件分配，首先，PLC电气控制柜。其次，现地设备包含荷重传感器、闸门开度传感器、电动机。现地PLC电气控制柜可以实现闸门启闭设备控制与自动化监控，PLC串行通讯接口由中控楼计算机传输闸门开度与闸门运行上行信息并接收上位计算机操作命令，达到远程监控。闸门控制PLC连接集中控制层的LAN，集中控制层退出后能够单独形成闸门群控制系统，实现下层闸门群分布监控。闸门控制系统设计与功能实现集中于几点：第一，现地PLC电气控制柜。选择液压式启闭机，简化常规继电器控制和PLC控制；分为现地手动，现地PLC自动，远程自动，选择一种操作形式，其余操作形式为闭锁状态，结合现地PLC电气控制柜转换电源选择操作权。过载荷保护，闸门开度上下极限位置停机保护，电动机过流保护。监控作用为：闸门开度与荷载测量，系统在不同运行环境下触摸屏显示。PLC和上位计算机有着串行通讯作用，实现了远程监控。第二，闸门控制IPC。与集中控制层LAN连接，收集集中控制层指令并监督控制。利用Window98/NT系统进行目标程序设计，功能完善。
（二）变电站监控子系统
变电站监控子系统监控设备选择IPC系统，兼容集中控制层的LAN与通讯控制装置。通讯控制设备中有2个CAN总线接口，面对设备对象的监控单元全部挂于CAN网上。CAN网具有通讯灵巧、多样化运行形式、自动关闭总线，保证总线操作顺利。变电站监控子系统功能集中于几方面：第一，与集中控制层LAN联网，搜集集中控制层操作指令，具备数据搜集、运行监视、历史数据记录、曲线等功能。第二，备用电源自投设备。第三，保护设备。电流速与过流保护、过负荷保护、低压侧零序反时限电流保护。
（三）视频监视子系统
视频监视系统是拍摄器材安装在多媒体监视计算机、录像机、调度管理层级的视频通讯接口。其中，多媒体监视系统连接集中控制层的LAN，集中控制层操作人员也可以监督。当退出集中控制层后，多媒体监视设备单独生成视频监视系统。视频监视子系统设计及功能实现方法为：多媒体监视主机选择Window98/NT操作系统。监视屏32画面分割组合监视，可以自由调节大小、视频转换、视频叠加。鼠标操作遥控控制照明灯、开关、摄像机，自由控制镜头光圈大小，自动或手动开启录像设备及计算机硬盘录像，时效性较强。视频远程通讯：利用视频通信接口完成管理层级通讯与控制，兼容WAN、PSTN、光线。同时，与集中控制层LAN连接，可以搜集集中控制层操作人员指令控制。
（四）集中控制层
集中控制层包含通讯设备、服务器、LAN设备，其特征为客户机/服务器结构。无需设置工程师站，集中控制层级系统安装大屏幕投影设备，闸门控制IPC、多媒体监视计算机，不会约束集中控制层与其他系统运行（如图一）。集中控制层级系统设计与功能实现：操作站大屏幕显示，枢纽地图，系统设备运行总貌细貌，多窗口，无级缩放。操作员完成各孔闸门与多孔成组启闭控制，实现各闸门开度、闸门载荷限制流量等测量。
图一，集中控制层控制软件组成
（五）调度管理层级系统
调度管理层级系统由通讯接口、多媒体工作站、LAN设备等硬件系统与调度管理系统组成。设计功能包含：工作站屏幕显示：枢纽地图，系统设备运行状态总貌细貌、多窗口、无极缩放。在工作站中实现各孔闸门开度、上下游水位、流量控制。大坝安全监控数据控制与工程安全控制。通过多媒体工作站实现视频监视子系统管理，能够进行多画面分割组合监控、汉字符号与视频叠加以及遥控云台全过程动作。
（六）安全监测系统
大坝安全监控系统主要用于大坝水工建筑的安全控制与材料的分析计算。系统通过监测的数据搜集单元、安全监测主机用于集中控制层的LAN节点。随后，接入现场总线，各单元结构数据采集单元挂在现场总线上。安全监测设备位于中控楼中，数据搜集模块处于现地。整体功能设计为：不同数据搜集单元利用现场总线网通讯功能，与集中控制层LAN连接，搜集操作员站指令实现自动控制。
结语
综合分析，伴随着工程技术的进步与发展，水利枢纽综合自动化系统设计将趋于统一化云计算发展。水利枢纽等工程有待进一步优化，数据分享、统一平台技术，达到各类业务的集中运用。此外，设置远程调度控制中心达到集中控制，实现无人值班，优化控制环境。
参考文献：
[1]郭恢财，李琴，胡斌华，刘颖.鄱阳湖水利枢纽工程建设对自然保护区候鸟栖息地的影响[J].环境科学与技术，2016（09）.
[2]马传波.三湾水利枢纽综合自动化调度中心系统设计[J].吉林水利，2016（05）.
[3]韦世达.小溶江水利枢纽综合自动化系统简介[J].广西水利水电，2016（01）.
[4]王和平，许玉忠.浅谈新疆乌鲁瓦提水利枢纽工程综合自动化系统改造[J].人民珠江，2015（01）.
[5]赖格英，王鹏，黄小兰，熊家庆，刘影，曾峰海.鄱阳湖水利枢纽工程对鄱阳湖水文水动力影响的模拟[J].湖泊科学，2015（01）.
论文作者:杨海霖
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/15
标签：集中控制论文; 闸门论文; 水利枢纽论文; 枢纽论文; 现地论文; 自动化系统论文; 系统论文; 《基层建设》2018年第30期论文;