农业园区水闸自动化系统工程技术方案.doc

目 录第一章 工程概况31.概况32.工程范围43.设计内容54.项目背景75.设计规划原则8第二章 采用标准9第三章 解决方案101.系统结构102.系统的特点113.网络平台的建设134.数据平台的建设205.应用平台的建设256.防雷接地及运营管理的设计45第四章 系统功能及指标501.系统功能502.技术指标51第五章 工程的必要性和紧迫性521.工程的必要性522.工程的紧迫性53第六章 工程投资预算及效益分析551.工程投资预算552.效益分析56第七章 工程的组织规划与管理581.工程内容及范围582.工程实施各个阶段的组织和管理措施583.工程质量保证措施654.系统验收665.建立检修维护制度676.工艺流程（施工工艺流程图）68第八章 结 论71第一章 工程概况1. 概况金山现代农业园区位于东海之滨的杭州湾畔（见图1），园区作为金山区“三区一线”开发重点之一，属市级现代农业园区，总面积约51.0平方公里，以原廊下镇为中心，西、南至浙江省界，北至朱吕公路，东至新卫公路（规划A6高速公路）。该农业园区的总体规划以产业规划和项目布局为基础，综合整个园区生态系统架构，形成“一心一环五区”的布局特点，即建立起园区管理中心、农业科技孵化区、现代农业示范区、现代农业加工区、国际农业展示园和农业生态休闲区等功能分区。图1.地理位置分布图园区总体规划为该园区的高起点、高标准、高质量发展提供了广阔的舞台和发展机遇，也奠定了良好的基础，但各功能区的建设和发展，必须在水安全得到充分保障、水资源得到优化配置、水环境和水生态得到充分改善的基础上，才能得以实现并保持可持续发展。水务信息化作为现代农业园区的一部分，在规格与设计时我们同样以高起点、高标准和高质量为目标，结合水务管理的行业特点，以需求为导向、以应用为核心，以数据平台、网络平台、应用平台为基本框架，建立起一套好用、能用的自动化管理系统，以实现园区对水资源的智能化管理。2. 工程范围金山现代农业园区由浦南东片和浦南西片两部分，其水系分布和特点则相应存在差异。在浦南西片内，部分河道与上游杭嘉湖河道敞开式相通，并为上游洪水下泄提供足够的通道，其余河道则通过水闸形成可以小范围控制的圩区；而在浦南东片内，所有河道通过控制水闸，拒流域来水于外围。所以，本农业园区的水系具有上述浦南西片和浦南东片水系的特点。此次规划方案主要对浦南西片的三个圩区即中丰中联圩、庄家圩、山塘新建圩进行规划与设计，建立统一调度的防洪除涝远程控制体系，使得西片所有水闸和排涝泵得以远程调控和监控，从而减少防洪除涝损失，逐步形成和建立农业园区水利现代化体系。同时考虑到系统的可持续发展要求，系统在设计时应对园区内东片部分及其它水利水资源设施予以充分考虑，在主控中心、硬软件、网络的资源配置上预留接口或通道，以便将来的发展要求。3. 设计内容整个项目包含园区内西面的3个圩区共38个水闸和14个泵站，控制中心设在廊下镇中心区域。地理位置图及工况表如下所示：图2 圩区及水闸泵站地理位置图水闸泵站资料表：圩区水闸名称所在村闸门宽度水泵电动机容量庄家圩中心河闸友好村四米单闸友好中心河西45千泾河闸庄家村四米单闸千泾河45曹家河闸南陆村四米单闸南陆三队河闸南陆村四米单闸南陆港闸南陆村四米单闸瓦漕泾闸南陆村四米单闸千泾河闸向化村四米单闸向阳河南口闸向化村四米单闸向阳河北段南45向阳河北口闸向化村五米套闸向阳河北段北45新浜桥港河西闸新浜村四米单闸新浜西新浜北闸新浜村四米单闸新浜东新浜北闸新浜村四米单闸新浜青龙港北闸新浜村四米单闸老惠高泾东闸新浜村四米单闸中联中丰圩奶年场闸中联村四米单闸中联陆家浜闸中联村四米单闸中联陆家浜45吴泾港东口闸中联村四米单闸泖秀北河闸中联村四米单闸西高泾闸中丰村四米单闸西高泾45徐家楼闸中丰村四米单闸天仙港西口闸中丰村四米单闸天仙港东口闸中丰村四米单闸丰产河闸中丰村四米单闸向河河45向阳河闸中丰村四米单闸山塘新建圩东高泾闸中民村四米单闸中民高泾河西45向阳河北口闸中民村四米单闸中心河闸中华村四米单闸中华中心河西45千泾河闸中华村四米单闸向阳河南口闸中华村四米单闸向阳河南段北45泥桥港闸山塘村四米单闸山红河南口闸山塘村四米单闸潮阳河闸山塘村四米单闸独圩港闸建江村四米单闸独圩港南45金家泾闸建丰村四米单闸金家浜东45朱家河闸建丰村四米单闸朱家河北45长浜河闸建丰村四米单闸王湾港闸南陆村四米单闸山红河北口闸南陆村四米单闸山红河北45系统以三个平台（网络、数据、应用）的模式来建设，由水闸泵站远程自动监控系统、现场视音频监控及防盗报警系统、水文数据处理及数据库系统、防汛调度及引清调水系统、GIS地理信息系统等组成，系统以千兆以太网（自愈合环网）传输，控制中心通过对现场38个站的遥测、遥控实现对所有现场水资源、设备的工作状态的实时监测和控制。4. 项目背景本项目的提出单位：上海市金山区水务局；本项目规划设计单位：中国高科集团上海锦滔智能科技有限公司；5. 设计规划原则遵循“统筹兼顾”的原则，充分利用现有的设备和资源，使系统建设既满足近期要求，又能适应长期发展，既确保防汛需求，又兼顾水资源、水环境管理信息系统的需要。 先进性：在方案设计与设备选型上，选择技术先进、可靠、成熟的产品，使本系统达到“国内先进，行业一流”的水平。 经济实用性：系统设计切合实际需求，保证系统运行管理和操作简单、高效，同时在满足系统需求的前提下，合理有效地降低运营成本。 扩展性：考虑到系统今后的性能升级和设备数量的扩充，各接口均配用标准性、通用性强的设备，保证系统升级和扩充方便；保证后期工程实施的连续性。 安全性：设置多级操作密码和软件安全功能，确保本系统安全可靠的通过网络与上级各系统相联，在硬件上设置红外报警器及防雷装置，保证系统的安全可靠。 互连性：本系统在与其它系统相联时，系统在网络协议等方面具有最大的灵活性和适应性。第二章 采用标准l ISO 9001 关于设计、试制、产品、安装和服务l IEE 1991第16版本关于电气设备安装规则。l IEC950关于信息技术设备的安全l GB/T505265-97泵站设计规范l SD704-86泵站技术规范l SDJ9-87定测量仪表装置设计规范l DL/T5065-1997水利发电厂计算机监控系统设计规定l GB7450-87电子设备雷击保护导则l GB8566-88计算机软件开发规范l SL265-2001水闸设计规范l GB/7260-87不间断电源设备l DL/T5051-1996水利水电工程水情自动测报系统设计规定l SL75-94水闸技术管理规程l SL170-96水闸技术管理设计规范l SD133-84水闸设计规范l SD-138-85水文水情预报规范l GBJ115-87工业电视系统设计规范l GB4943-95信息技术设备包括电气设备的安全l GB50198-94民用闭路监视电视系统工程技术规范l GB/T15644-95视听系统设备互连用连接器的应用l GB/T15859-1995视听、视频和电视系统中设备互连的优选配接值第三章 解决方案1. 系统结构金山现代农业园区（浦南西片）水闸泵站计算机自动控制系统综合了计算机技术、网络技术、数据库技术、多媒体技术、PLC技术、微电子控制技术，系统以全开放式的分层分布结构，主控级全部采用计算机来实现自动化的管理，其中2台工控机以双机热备的形式用于水闸泵站的监控，1台工控机用于GIS地理信息系统，2台服务器用于视音频的监控与录像和SQL数据库的存储与管理。各现场站设有38个现地控制单元，各现场控制单元均采用PLC可编程序控制器，以以太网的通讯方式与上位机通讯。系统结构见下图：2. 系统的特点 千兆环形以太网通讯系统的主干采用光纤传输网络，并配千兆网络交换机，使网络带宽达到1000M，并且以环形的方式通讯，每个现场站有两条以上路由过往主控中心，当某个位置发生通讯故障时，系统能自我检测寻找合适的备用路由，即系统有自愈合的通讯能力。 图像、语音、数据实时传输由于系统具有足够的网络带宽，所以每一个站点的图像、语音、数据具有了实时的传输条件，系统中每个站点配置的视频服务器采用目前主流的Mpeg4图像语音处理算法，能最大的保证图像和语音的质量。 数据的共享能力系统使用外置式数据库系统SQL Server，具有开放式、通用性的特点，可以轻易的为专家决策系统、电子政务系统、数学模式控制、Web/Gis系统系统提供数据共享。 远程控制/本地控制在电气设计上，远程控制与现场手动控制不发生直接的关联性，远程控制的故障不影响现场手动控制，现场控制为最高级。 双机冗余备份能力上位机以双机冗余备份的方式工作，任何一台主机的故障不会影响另一台主机的正常运行，两台主机的控制与数据具有统一性，一台主机的操作和数据的变化会影响别一台主机的变化。 安全防盗能力由于廊下镇水闸泵站都位于比较偏避的郊外，所以经常发生线缆、设备被盗被破坏的情况，故本次规划设计时我们把安全防盗能力也列为重要设计的内容。我们在每个现场站及中控室设置有红外线报警探测器及闭路电视监控摄像机，当有非法闯入时主控中心立刻会有报警提示，并且摄像机开始录像，现场的声光报警警号也会触发，利用双向语音对讲系统还可以实现主控中心与现场站的直接通话，可以有效的防止被盗事情的发生。 DLP大屏幕显示在中控室我们配置有一套多媒体大屏显示系统，约8.4平方米，使用DLP无缝拼接技术，可以有多种显示方式，可以显示GIS地图、上位机软件、视频监控等。 可扩展性考虑到农业园区的可持续性发展的要求，此次规划设计时我们在硬件、软件及网络的技术方案中作了充分的考虑，所用的设备、软件、网络等都是标准的、主流的、开放式、分层次的结构体系，方便了将来的扩展需求。3. 网络平台的建设本项目的网络平台主要建设内容包括：各水闸泵站与控制中心之间的内部工业控制局域网、控制中心与上级主管部门之间的专线城域网、控制中心与远程工作站之间的Internet通讯网络。在本方案中我们将重点对内部工业控制局域网进行设计，对于其它专线网络只作预留的考虑但不做深化的设计。 内部工业控制局域网的设计根据本项目中各种数据流量特点，网络拓扑必须具有实时采集、长距离、高带宽的网络传输和冗余备份等特性。在结合该网络的实际情况，决定采用4芯单模或多模光纤和光纤布线产品自行组建千兆光纤自愈合环网。本方案采用专业的冗余环网交换机，构成冗余光纤环形网络结构，环形网络设备采用台湾友讯网络公司的千兆系列以太网产品，分布在38个结点的38台DES1226G以太网交换机和一台DES6000核心交换机用光纤链路连成环状拓扑结构，此结构充分利用了冗余环网结构的优点，当通讯链路发生故障时其网络传输具有自愈合恢复通讯功能。此外，环形拓扑结构便于工程扩充和维护，安全性能高。采用网络监控软件对网络交换机进行网络实时监控，同时和计算机自动控制系统进行有机协调，保证互不影响。由于三个圩区在地理位置上相对独立，而泵闸在地理位置上本身就具有独立成环的条件，故我们在网络的拓扑结构及光缆敷设上采用的是复合式环网方式，即环中环的方式：三个圩区独立成环，并且具有自愈合能力，而圩区与圩区、圩区与中心机房也有环网的方式来通讯，这样系统中可以选择的数据通道就更多了，系统的安全性、可靠性也大大的提高了。见下图： 网络拓扑结构图：图3.光纤路由图系统特点：1 多链路自动冗余备份在冗余环网中，我们采用DES1226G交换机和DES6000核心交换要，它能自动冗余备份，能自动协商到达最近节点的路径，如果一处线路损坏，网络拓扑会自动重新配置具有自愈合恢复通讯能力。2较长的传输距离环型结构采用光纤介质类型，在传输中有低损耗的特性，使得传输线路的无中继传输距离变长，相邻站之间最大长度多模光纤可达2KM，单模光纤可达40-60KM，最大覆盖范围为100KM。3具有较大的带宽环网传输带宽为1000Mbps，同时采用新的多数据处理技术，使得网络在重负荷情况下，仍能保持很高的带宽。4可靠性高环型结构在网络出现故障时仍能自行重构，保证系统安全可靠，同时传输光纤具有对电磁和射频干扰抑制能力，在传输过程中不受电磁和射频噪声的影响，也不影响其设备。由于光纤传输的是光信号，两端的电源相对隔离，所以有效地解决了光纤两端电源和地线对设备可能造成的严重威胁。 5安全性好光纤在通信时光束在纤维内部传输，不会产生任何形式的辐射，可防止传输过程中被分接，也杜绝了辐射波的窃听，因而是最安全的通信介质。6扩展性强 由于采是的是环网通讯方式，系统中各站点的路由比较大，而且系统的带网很大，所以将来其它的一些网络都可以很方便的接入到我们的网络中。 网络交换机的选择与配置1、核心交换机：用于主控中心DES-6000 是一款可网管机箱式千兆以太网交换机，将10/100/1000Mbps以太网交换技术融合在同一个大容量机箱设备中。DES-6000提供了9个扩展插槽，其中1个用于安装管理模块，另外8个插槽可选插10M、100M及1000M等多种交换模块，能够适应各种不同带宽及介质需求。10/100/1000Mbps可升级性DES-6000采用模块化设计，具有8个可用插槽，可选择高密度的10BASE-T、100BASE-TX、100BASE-FX模块，以及千兆光纤或双绞线模块，因此易于扩展和升级，提高了应用的灵活性，并能够保护用户投资。128个10/100Mbps端口DES-6000可选插16个10/100Mbps端口模块，最多可配置128个10/100Mbps端口。在全双工模式下具有流量控制功能(Flow Control），支持端口聚合(Port Trun-king)，既可以用于建立百兆主干，又可以直接用于百兆交换到桌面。96个100BASE-FX光纤端口DES-6000可选插12口100BASE-FX MT-RJ接口的光纤模块，最多可配置96个100BASE-FX端口，对于园区网、智能社区、部队等远距离以及数据安全性要求较高的场所非常适用。16个千兆端口DES-6000的8个插槽可以全部配置千兆模块，每个模块提供2个千兆端口，有4种类型的千兆模块可以选择：SC接口的1000BASE-SX模块、MT-RJ接口的1000BASE-SX模块、SC接口的1000BASE-LX模块（远距离的光纤传输）和RJ-45接口的1000BASE-T模块。通过千兆端口可以将部门网络与高速千兆主干相连，同时也可以连接高性能服务器，从而消除网络瓶颈，更好地支持大数据量及多媒体传输。冗余备份DES-6000提供热插拔冗余电源模块，可以提高园区或企业级应用的可靠性。全面的网络管理DES-6000支持Telnet、SNMP和RMON网管。 根据此交换机的特点，此次我们的配置为：4个千兆光口：用于与各现场站交换机之间的环网链接；8个千兆电口（RJ45口）：用于与数据库服务器、上位机、视频服务器的链接；8个百兆电口（RJ45口）：备用2、节点交换机：用于各现场站DES-1226G是中小企业实施以太网包交换网络的经济的解决方案，并能提供网络性能和安全方面的简易的配置。它提供24个10/100 Mbps端口，2/4个千兆光缆端口用于灵活的千兆光纤骨干连接。这款交换机为服务器和网络骨干连接提供了端口干路功能，也提供了像VLANs和优先级队列等对带宽敏感应用来说很重要的功能，你可以实施服务质量（QoS）和安全性，但不用进行复杂的网络管理设置。24个10/100Mbps端口用于工作站连接交换机提供24个10/100 Mbps端口，并支持网络速度和全/半双工模式的自动感知和自动协商。这些端口可以用来连接工作站和打印服务器，并且每个端口都有专门的带宽。所有端口支持MDI-/MDI-X上连自动调整，允许你用交换机的任何端口来连接工作站、服务器或其他的交换机，而不需要改变你的通用直通双绞线。2/4个组合1000BASE-T/SFP端口用于灵活的千兆连接交换机提供2/4个1000BASE-T/SFP（mini GBIC）组合千兆端口，提供灵活的光纤千兆连接。对于光纤连接，你可以选择适当的收发器安装在SFP插槽里来支持短、中、长距离的光缆骨干接入。端口干路提供聚合带宽端口结合在一起，为服务器或网络骨干形成一个多链路、负载均衡的聚合带宽。为了扩展网络，你也可以使用端口干路来消除级联交换机之间的瓶颈。交换机允许每个干路集成2到4个端口，并且每个交换机能创建两组端口干路。VLAN增强性能和安全性VLAN通过限制广播域并且把组内部的数据限制在他们自己的网段上来提高安全性和带宽利用率。通过网络分段，支持VLAN的工作站和服务器能被分组到不同的VLAN中。支持QoS这款交换机支持二层的802.1p优先队列控制，通过数据包的优先级对用户数据进行分类。这个功能允许您运行带宽敏感和时延敏感的应用，比如把视频服务器连接到交换机，来运行视频会议。特性- 用于工作站的24个10/100Mbps端口- 2/4个1000BASE-T/SFP（迷你GBIC）组合端口用于灵活的千兆连接- 所有双绞线端口支持MDI/MDIX自适应- 802.3x流量控制- 用于服务器/网络骨干连接的端口干路- 基于端口的VLAN加强了网络性能和安全性- 802.1p优先级队列，基于端口的QoS- 基于web的简易配置- 标准机架尺寸4. 数据平台的建设数据平台的作用是对数据的采集、传输、存储和处理，是为了满足各系统、各行各业对水文信息监测、查询、预报调度和历史水文信息的对比分析而建设的水文数据库及管理系统。水文数据系统由历史水文数据库、实时水情数据库二部分组成。在综合管理系统作用下，实现二个层面的交互应用，在网络系统支持下，可以实现水文信息资源的交换与共享。系统充分利用计算机数据库技术，并且要求所用的数据库有比较好的扩展性和开放性，可向各上级主管部门提供讯情、雨情等数据，为排涝、挡潮提供科学依据，做到防洪标准化、管理科学化。在本项目中我们选择了由Wonderware公司与Microsoft公司共同开发的具有比较好的通用性和开放性的数据库管理系统：IndustrialSQL Server数据库系统。 数据库系统的建设科学的防洪离不开准确详实的数据，防汛中常用的气象数据、水情数据和防洪工程数据是各级防汛部门进行洪水调度、防汛决策的基本依据。这些数据种类繁多、数据量大，很多是实时更新的，而防汛工作是分秒必争的，往往需要利用现有的数据进行快速的检索、分析计算，这就对数据的接收、管理、共享、使用提出了很高的要求。水文信息数据库的一个最主要功能就是方便的实现了水文信息数据的信息共享，而且可以根据不同的用户设定不同的权限。由于数据库提供了用户管理的功能，所以信息的共享比以往更方便、更安全。超级用户可以对数据库任何数据进行读取、修改、更新；一般用户根据所设权限不同，有的可以读取数据，有的可以修改数据、追加数据，另外读、写的范围也可以设定。信息在数据库技术的支持下就实现了共享、安全、管理的完美结合。数据库的另一个优势在于它对数据的集中管理，从而保障了数据的一致性。数据以文件管理时，每台使用它的计算机都有一个拷贝，有时一台机器的不同地方还会重复出现，数据如果进行修改，往往所有的相关数据都需修改一遍。这样修改的工作量大，而且容易遗漏，造成数据不统一。实时水情数据库建立以后，防汛用的水情信息都集中存贮在SQL Server数据库中，如果出现了错误数据，只需在数据库服务器中修改即可。为将来水利信息服务的网页查询、水情预报、雨量分析等有关软件系统无需做任何改动，它们会自动从数据库中提最新的数据用以显示、计算。基于数据库系统的管理平台大大提高了防汛数据的一致性、正确性。数据库技术方便了数据提取，降低了数据操作的复杂度，目前数据库大都支持通用的SQL语句，程序开发者只需要将SQL语句传给数据库，数据库就可自动为用户完成数据查找提取等工作。依托数据库技术，几百成条甚至上千万条水情信息可以迅速找到。数据库不仅提供数据的快速检索功能，而且提供常用的数据统计、分类汇总等功能，如求取最大值、最小值等。数据库对检索、计算进行了优化，极大了提高了执行的效率，用户只需输入几句SQL语句，便可享受到数据库带来的检索计算的便捷服务。数据库的使用，极大的提高了工作效率。以前许多水文分析计算工作依靠人工完成，现在基于数据库技术，集查询、计算、分析于一体，工作效率成倍提高。利用水情数据库、气象数据库、防洪工程数据库，防汛人员可以及时掌握流域的雨水情信息、工程运用情况以及天气发展趋势。数据库的运用对于提高预报精度、降低灾害损失、做好调度与决策等工作发挥了重要作用。数据库已成为防汛工作中不可或缺的工具。在计算机得到广泛应用以前，这些资料主要是纸制的文档，查找数据费时费力，使用起来相当不便。计算机在防汛工作中得到广泛应用后，资料的存储形式往往是文件的方式，数据存在计算机文件里，需要时打开文件读取。这种方式目前在很多地方还在使用，但它存在非常明显的不足，主要表现在：数据的结构、格式等诸多方面不能做到标准化、规范化；一个文件拷贝多份，数据的一致性很难保证；对数据无法做到集中有效的管理，影响了数据高效率的使用。随着关系型计算机数据库系统的出现以及计算机网络技术的普及，数据的管理与使用达到了全新的高度。数据库系统以统一管理数据和共享数据为主要特征的系统。数据库系统通过对数据格式的规范化，使数据得以集中管理，保证了数据的一致性以及维护的便捷性；同时基于网络技术的数据库系统为提供非常方便的共享数据的方式，用户可以根据各自不同的权限，安全快速的提出自己想要的数据。IndustrialSQL Server是世界上第一个适用于工业数据的高性能实时关系型数据库。它把关系型数据库的强大功能及灵活性和实时系统的速度及压缩功能相结合，使办公室和车间紧密地联系起来。IndustrialSQL Server内嵌了Microsoft SQL Server,可提供广泛的数据访问，一个强大的关系型机制以及同Microsoft BackOffice的紧密集成。IndustrialSQL Server全方位地获取和储存数据，并将实时和历史数据与配置，事件，概貌和生产数据集成起来。通过大量的客户端应用程序，可以访问系统的全部信息，从而在竞争激烈的工业软件领域中，确立了它在开放性和灵活性方面无人可敌的地位。现在可以在各处，查看，分析和报告系统的数据处理 第一次真正将办公室和现场连接起来。它主要具有以下特点： 它直接从大量的Wonderware I/O Server中获取数据。用Wonderware I/O Server可以连结大量的数据源，使得IndustrialSQL Server可以直接存储来自于各种不同设备的数据。它的存储速度要比传统关系型数据库快100倍以上。 由于需要存储工业现场快速产生的大量数据，IndustrialSQL Server采用了高效的实时压缩算法，使IndustrialSQL Server只用较小的存储空间就可以存储大量的数据，它所需要的存储空间只是传统关系型数据库管理系统所需要的存储空间的2%。 SQL语言虽然功能强大，但是它并不适合处理连续产生的大量数据。IndustrialSQL Server扩展了内置的MS SQL Server所使用的Transact SQL语言。使它具备了查询连续的大容量数据的能力，它支持数据“分辨率”并能连续查询，并内置了众多的时间域函数。满足了工业上需要查询和处理历史和实时数据的要求。 IndustrialSQL Server具有强大、灵活的事件系统。使用IndustrialSQL Server灵活的事件定义功能，我们可以定义复杂的事件。而且，我们还可以定义事件响应动作，当所定义的事件发生时，系统会自动执行相应的动作。使我们可以对特殊事件进行特殊处理。利用IndustrialSQL Server的事件功能，还可以实现“概要”数据的自动计算。 IndustrialSQL Server内置了MS SQL Server。使它具有和MS SQL Server同样功能强大的数据库管理功能。IndustrialSQL Server的配置信息都存放在MS SQL Server中，数据库的管理功能由MS SQL Server实现，所有的实时和历史数据都可以通过MS SQL Server查询得到。 Client/Server结构：IndustrialSQL采用了Client/Server结构，保证了数据的完整性和安全性，并使客户桌面程序访问服务器数据更加方便、灵活。为客户程序提供了一个访问系统数据的统一接口。通过IndustrialSQL Server，客户程序可以访问系统的实时、历史数据，配置信息，统计数据，生产数据等所有信息。并且，由于IndustrialSQL Server采用SQL语言作为查询语言，使系统中各个部分的数据具有了广泛的开放性和灵活性，我们可以用统一的SQL语言来访问系统中所有的信息。5. 应用平台的建设应用平台的建设主要由运行管理及决策支持部分组成。结合水务管理和服务的特点，设计出几套实用的运行管理系统；决策支持部分主要由水资源的调度及引清调水系统组成。 水闸泵站的自动化设计自动化系统由计算机监控系统、PLC控制系统、视音频监控系统以及网络通讯系统组成，主要实现对闸门、水泵的远程开关控制，以及水闸、水泵机组、配电系统、水位、雨量运行重要部位与关键对象、参数进行有效监视、监测，并做到必要数据、图像、指令的上传和接收。系统的I/O点表：信号源DIDOAI说明内外河水位2闸门开度1套闸2个AI电流、电压2雨量1总共6个雨量计闸门全开/全关状态2水泵开/关状态2紧急照明灯光控制1水泵开/关控制2闸门开/关控制2急停控制2防盗报警1光缆状态检测1室外光缆状态检测声光警号控制1手/自动状态检测4故障检测4合计158538个闸合计点数28*38=1064，组态软件选择1500个IO点。系统流程与功能要求： 密切监视内外河水位，按照调度指令，在所有水闸泵站关闭后，根据降雨历时、降雨强度、内河汇流等情况，确定开机数量。 在供电系统正常及上下游安全的情况下，逐台起动闸门、水泵。 运行过程中严密监视、监测闸门、水泵、内外河水位等关键部位的运行状况及重要电量、非电量参数，在实时保存运行参数的基础上，将部分必要数据、图像上传管理中心。 根据流程实现正常停机及事故紧急停机，防止误操作。设备配置： 主控站计算机监控设备； 现地控制单元(PLC)； 上下游水位计、闸门开度仪、雨量计； 电流、电压等各类传感器； 视音频电视监控设备； 防盗报警设备； 网络通讯设备；系统结构采用开放式分层分布方式，使其具备互换性、扩展性和可移植性。在系统结构上，分主控制级和现地控制单元。主控制级。主控制层由设在控制室的主计算机、大屏幕显示设备、以太网网络设备及电源等设备组成，与现地控制单元()构成局域网。负责完成水闸、水泵、供配电系统、水文信息等全站设备的监测及控制。现地控制单元。泵站的现地控制单元由、多功能智能仪表、网络设备及附件构成。每个现地控制单元能够通过输入输出接口与生产过程设备相联，对所管辖生产设备进行完善的监控，通过以太网通讯接口及相关设备与主控层计算机交换信息。同时，它也具有相对的独立性，能够脱离主控层，PLC直接完成生产过程实时数据的采集和处理，各种设备状态的监视、调整和控制等功能。系统软件。以32位Windows 2000为操作系统，采用InTouch组态软件进行系统设计，软件贴近工程应用对象，并提供给使用者在集成环境下简便快速的生成工具，用于构建控制系统和完成系统现场调试和维护。PLC的编程语言采用在Windows窗口下的图形语言，梯形图编程方便简洁，能实时跟踪和调试程序。视音频电视监控。泵站图像监控系统主要由前端设备(摄像机、拾音器等)及控制设备(多媒体计算机、视音频控制器、语音对讲设备)组成。基本功能 数据采集与处理功能。对水位、雨量、闸门开度及开关状态、电流、电压、报警、电气设备开关状态等信息进行数据采集和处理。 运行过程的自动保护功能。运行过程中的自动保护功能包括：电动机机组的启、停操作；闸门的启闭及开度监视；水文系统的监视和记录；紧急情况下可手动按紧急按钮停泵。 统计、报表与查询功能。具体功能包括：显示实时参数表，含全站各机组的电气参数及压力、温度、流量等动态数值；累计全站日、月、年的有功、无功电度，机组开停次数、运行时间、总排水量；支持日、月、年的运行日志，并可通过年月日的选择，检索历史报表；支持各种保护事件、趋势记录的查询。 人机界面。上位机的显示画面是整个泵站监控系统的重要组成部分，它通过各种动态的图形来表示整个泵站各种设备的实时状态，给人以生动、直观的操作效果。泵站计算机监控的主要画面包括：电气主接线图，枢纽布置图，水闸泵站剖面图，站用电接线图，开停机流程，监控系统配置、调试窗口、通信状态等画面。在各画面上除了动态显示各对象状态外，还显示对应的功率、水位、闸门开度等实时参数，对于每个操作对象都有对应的弹出操作面板，有口令和确定方能进行操作，防止误操作。 工程管理。以实测数据为基础，按照泵站、水闸等水工建筑物管理规程要求，自动计算并列出年度运行统计数据，并适时归档。 通讯。各泵站，水闸与工程管理中心，通过工业以太网交换机和光缆构成环网通道，实现遥信、遥测、遥控、遥调、遥视等“五遥”功能。 视音频监控联动。通过多媒体系统的控制机与监控系统的主机在网上交换信息，实现在被控对象操作或泵站发生事故时，自动切换摄像镜头到相关对象或启动硬盘录像的联动功能，使运行人员在中控室内，通过多媒体工业电视系统及时直观地观察现场设备的运行情况，以及事后故障的分析处理。 上位机管理软件的设计控制软件模块化设计，由系统软件，监控软件和应用软件组成。软件包含了支援系统和实用程序、数据库、系统通信软件等，软件设计采用高度模块化，以便修改时减少对其它部分的影响，并使测试、调整、维修程序简化，同时，在应用程序、操作系统和数据库之间建立简明的接口，程序之间的数据共享。软件的功能模块组成： 水闸泵站自动控制该系统实现对闸门、水泵的远程开关控制，以及水闸、水泵机组、配电系统、水位、雨量运行重要部位与关键对象、参数进行有效监视、监测，并做到必要数据、图像、指令的上传和接收，该套系统由上位机组态软件InTouch来实现。 水文数据库水文数据库是为了满足本系统及各行各业对水文信息监测、查询、预报调度和历史水文信息的对比分析的需要，结合计算机数据库技术而建设的一套开放式数据库管理系统。水文数据库系统由历史水文数据库、实时水情数据库二部分组成。作用是对本系统中各种数据如：水位、雨量、闸位、电流、电压、开关状态、排涝时间、排涝流量、气象、水质等信息的采集、整理、存储和实现数据的共享。在本项目中我们选择了由Wonderware公司与Microsoft公司共同开发的具有比较好的通用性和开放性的数据库管理系统：IndustrialSQL Server数据库系统。注：水文数据中气象、水质信息通过人工输入方式。值班人员每天通过远端摄像机的监控图像作出对气象、水质的判断，每天最少要记录三次，系统会对当时的记录和远程的图像进行定点存储，以便将来根据需要生成各种报表。 防讯调度及引清调水在掌握调水调度所需的各种水文数据、气象信息后（如各片水位控制点水位、雨量、河道水质、天气状况等），依据模拟系统结果、水文状况或方案决策，借助网络系统，实时发布水闸控制指令。并可采用一定的优化策略或人工方式，来最佳地调度运营设备的启停和运行，达到遥控的目标，该套系统由上位机组态软件InTouch来实现，根据管理需要设计有多套调度预案，并且操作人员可以根据权限对预案进行周期性的调整和修改。 水文数据采集与处理水文数据采集主要功能是对各现场站的水位、雨量、闸位、电流、电压以及各种电气设备的开关状态等信息按照行业内的标准要求进行采集如：水位每5分钟左右取一个平均值、雨量按早8点至次日早8点为一个单位进行统计等，采集好的数据经过整理、建档后通过数据库系统进行存储。所有的数据均可通过各种报表来显示如：日报、周报、月报、讯期报、年报、实时报、排涝报等。 GIS地理信息系统地理信息系统(Geographic Information System, GIS)是以地理空间数据为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、模拟、分析和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。水务管理信息化建设的一个重要目标就是实现区域水闸系统的地理信息化建设。通过开发地理信息系统，可直接在地图上直观反映各地理点实时水闸泵站状态监控状况，提供可视化的信息浏览、专业和组合查询、数据汇总、显示输出功能，该套系统由地理信息系统软件结合SQL数据库软件来实现。上位机监控软件以Windows操作系统为平台，以图形仿真化的友好界面来实时模拟显示现场的工况，如水位、雨量、闸门开度（高度）、电压、电压、水泵的开关状态、光缆的安全状态、防盗报警等。通过鼠标的点击操作即可完可水闸、水泵的远程开关操作，软件在界面的设计上力求最好的仿真效果和傻瓜式的操作界面。为了提高系统的可靠性，在软件的设计上我们使用双机热备的方式，大大的提高了系统在特殊情况下的处理能力。作为整个系统的核心部分，在控制中心管理软件的选择上我们选用了世界一流的组态软件InTouch。InTouch9.0全面支持基于标准网络上的客户/服务器（Client/Server）结构。支持Windows NT 4.0。InTouch的设计支持创建分布式应用程序，网络上的任一节点均可产生事件、报警和记录历史数据。产生的这些数据可分布在网络上，可被任何其他的InTouch节点读取。所有Wonderware FactorySuite 2000组件可用Wonderware的SuiteLink协议并紧密地集成在一起。它的Client/Server结构，支持SQL, TCP/IP等开放性工业标准使之具有完全的可扩充和可升级能力。l 系统完成主要生产工艺过程的模拟量数据采集和回路控制。对现场设备开关量数据采集及远距离遥控启动、停止、状态指示等。l 在控制室或操作室可以监控生产过程、各测点实时动态参数、各台设备的运行状态、重要参数，显示系统总貌图、操作面板、实时趋势及历史趋势图、棒状图以及实时操作功能等。l 提供多项报警处理功能，多媒体专家意见功能，可以保存长时间的报警信息。报警信息能说明何时发生报警、何种原因、何时处理、何时处理完成等详细过程，并按序记录，可以自动打印，也可命令随时打印。l 提供多种管理功能，对主要设备都有详细的设备档案，包括：设备名称型号、设备编号、设备制造商、何时投运、检修记录、以及运行状态、运行时间等功能。l 系统软件能实现对中央操作站、工程师站、网络总线、辅助设备以及所有I/O卡件等设备自诊断功能，系统内任何设备或模块发生故障均不影响整个系统的运行。l 提供实时数据曲线。l 系统班报、日报、月报等报表打印，报表信息打印可以设定定时打印、选择时间区域打印、随机打印。l 系统运行中可在线维护数据库（口令授权下），并可以在线编程、修改程序而不影响系统的各项功能。 视音频监控及防盗报警的设计 大屏幕显示系统的设计根据本项目控制室大屏幕显示系统的建设要求，我司认为该大屏幕显示系统应该采用世界先进的技术和设备进行设计、施工，要能够充分体现现代化、高效率的办公特点，符合21世纪本项目控制室的发展与形象要求，并且所采用的技术应在相当长的时期内在全国处于领先地位，不被淘汰。系统应以先进、成熟的数字图像、网络技术、计算机信息技术、自控技术、现代化通信技术为基础，能与其他子系统如监控子系统、集中控制子系统有很好的兼容和协同工作。现代化控制室大屏幕系统的建设是一项集信息搜集、传递、处理、切换、控制、显示、决策于一体的高科技综合性系统工程。根据这种需求，结合本项目控制室大屏幕显示系统的技术要求，我司为本项目控制室设计了一套67寸32 DLP大屏幕投影拼接系统。它将国际最卓越的DLP高清晰度数码显示技术、投影墙无缝拼接技术、多屏图像处理技术、控制技术等的应用综合为一体，形成一个拥有高亮度、高清晰度、高智能化控制、功能先进、操作方法先进的大屏幕显示系统。通过这套大屏幕投影拼接系统，可以实时观看与监控调度有关的各种信息，包括GIS电子地图、实时视频监控信号、各种管理信息系统数据、各种历史数据图像以及电脑、电视、实物投影仪、DVD等信号源的信息和计算机网络信息等多种信息，可随时对各种现场信号和各类计算机图文信号进行多画面显示和分析，及时做出判断和处理，发布调度指令，实现实时监控和集中调度的目的。 系统结构根据本项目控制室大屏幕显示系统的具体要求以及系统性能参数，我们设计了大屏幕显示系统的结构，如下图。该套大屏幕显示系统由以下几部分组成：67” 32 DLP投影拼接墙、多屏图形控制器、大屏幕应用管理系统软件。 系统说明参照系统结构图，可以很清楚的了解该套大屏幕系统的工作原理。信号源系统可接入多种外部信号源：网络信号、计算机RGB信号和复合视频信号。在本方案设计中，系统总共可接入包括2路10/100M网络信号、8路RGB信号、12路复合视频信号；其中，2路10/100M网络信号、2路RGB信号、6路复合视频信号直接输入到网络图像处理器。另外，根据本项目控制室需要，通过配置RGB矩阵和视频矩阵、内置图像处理卡实现6路RGB信号、6路复合视频信号输入到6个DLP显示单元。信号源接口网络信号：RJ45接口RGB信号：5BNC/DVI接口复合视频信号：BNC接口 工作原理输入到多屏图像处理器的外部信号，包括2路网络信号、6路复合视频信号，通过多屏图像处理器处理后的信息通过6条RGB线缆传输到6个投影单元进行显示；所有的信号在大屏幕上显示，均可实时显示，任意放大缩小、跨屏漫游、叠加等。输入到投影单元的外部信号，包括6路RGB信号、6路复合视频信号，通过内置图像处理卡处理后实现单屏显示以及有级放大显示。对于用户而言，大屏幕显示系统是相对独立的系统，用户现有的网络可直接接入图像处理器，无需经过任何改造，从而保证了用户现有系统与大屏幕系统的兼容。 控制原理对大屏幕显示系统的控制，由控制PC完成，用户局域网内的任何一台计算机，装上多屏控制软件，均可当作控制PC用，从而实现多个用户管理大屏幕系统，做到资源共享。大屏控制由软件完成，其工作原理是：通过网络，把控制指令发往图像处理器，图象处理器按设定的方式显示用户的数据；通过RS232控制线缆，控制RGB矩阵以及视频矩阵将用户所需的信号切换到图像处理器，从而实现按用户设定的方式显示数据；通过软件，可对大屏幕实现信号源切换、模式切换、显示窗口缩放和移动等功能。此外，对于RGB直通信号来说，前端（电脑）需配置信号分配器；信号分配器的作用在于将一路信号转换成多路信号以分别传输到电脑显示器和RGB矩阵。对于有线电视信号来说，须通过一台电视接收器将有线电视的射频信号转换成复合视频信号，再输入到音视频矩阵。 系统功能模式例图按照本项目控制室大屏幕系统的配置，可实现以下显示方式。 高分辨率的图片显示，如GIS电子地图； 2路RGB信号