工程管理系统论文天津滨海新区供水工程自动化调度与管理系统设计

1、工程管理系统论文：天津滨海新区供水工程自动化调度与管理系统设计摘要：滨海新区供水工程沿线设有3座泵站、4个分水口及1处调度中心。为有效地保证工程安全、稳定和经济运行，全面提高自动化管理水平，建立自动化调度与运行管理系统，在每座泵站设1处现地监控站、每个分水口各设置1套远程数据采集及控制装置（RTU），通过现代化数字信息手段实现调度中心对各泵站及分水口的远程监控和管理。关键词：计算机监控系统；远程监控和管理；火灾自动报警系统；网络与信息安全；通信系统1设计方案本工程为南水北调市内配套工程一部分，起点设在曹庄泵站，沿线分别设静海县供水分水口、大港支线分水口、津滨水厂分水口及一村分水口，远期设二级加

2、压泵站、柴辛庄泵站及城上村泵站，调度管理中心设在曹庄泵站。根据滨海新区供水工程实施自动化运行管理的需求，在各泵站建立1套自动化运行管理系统，主要包括计算机监控系统、火灾自动报警及消防系统、通信系统等。在各分水口，分别设置1套远程数据采集及控制系统（RTU）。2计算机监控系统为全面提高泵站自动化管理水平，确保泵站长期安全可靠、高效运行，在各泵站设置1套计算机监控系统。实现微机监控，不仅对泵站的安全运行提供了可靠的保障，对降低事故发生率、缩小事故范围起到至关重要的作用；同时，可简化运行工作人员的配置，降低工作人员劳动强度，对提高泵站运行效率、优化调度具有显著的作用。泵站作为滨海新区供水工程全线自动

3、化监控系统的1个监控站，通过通信专网，以计算机网络通信方式接收上级机构的调度命令，反馈监测信息。2.1监控范围泵站计算机监控系统的监控范围主要包括：35kV变电站；泵站高低压配电系统；水泵机组及控制测量设备；技术供水装置及渗漏排水装置等辅机公用设备；泵站水位、压力、流量等。2.2监控系统结构（1）系统结构：泵站采用计算机与PLC相结合的现代监控技术构建分布式监控系统，分设主控层和现地控制单元（LCU）。泵站内部建立光纤工业以太网（局域网络），以计算机网络通信方式构架主控层、现地控制单元之间的联络。主控层以计算机（双机热备）作为监控中枢，下级为现地控制单元级，设水泵机组现地控制单元LCU、变电站

4、LCU、低压配电系统LCU和公用设备LCU。现地控制单元LCU由PLC、工业微机及触摸屏构成，负责对所属设备的运行监视和控制。（2）控制方式：泵站机电设备具有两种控制方式：现地控制、远方集中控制。远方集中控制又分泵站中控室集中控制及远方调度中心集中控制两种方式。泵站监控系统可进行控制方式、权限的选择和切换。控制权限级别的优先权从高到低的顺序为：现地、中控室、远方调度中心。优先级控制权选定后应否定或闭锁比其低的优先级的控制权。当控制权切至远方调度控制方式时，远方调度中心发出的指令可直接送至泵站监控系统主机或LCU。当控制权切至泵站中控室控制方式时，由泵站级计算机发出控制、调节命令并送至各LCU。

5、在机组LCU盘上设置远方/现地选择开关，站控/中心控制方式切换开关设在中控室。当选择现地方式时，能通过手动按钮、触摸屏或变频调速器面板2009No2对机组进行控制和调节，这时远方控制功能被闭锁，仅保留遥测和遥信功能。（3)系统网络：泵站计算机监控系统采用开放的控制系统，考虑本工程的重要性，综合考虑系统安全性、实时性、操控性等，计算机监控系统网络（控制专网）采用实时的自愈型光纤冗余以太环网，泵站级及现地控制单元级均通过工业级交换机接入网络，保证各节点之间互不干扰。网络符合IEEE802.3标准，以TCP/IP网络协议运行，通讯传输速率为10（100）Mbps，传输介质为光纤。在出现故障时，在线增

6、加或删除任意一个节点，都不会影响到其他设备的运行和通讯。它除了具有良好的网络通讯能力外，还具有与其他控制系统通讯功能和标准的对外通讯接口，以后可以任意扩展。泵站计算机监控系统局域网采用3层以太网交换机，通过通信传输系统完成与上级调度中心及市内配套工程其他现地站的网络互联。2.3系统功能主控层负责整个泵站的监视、控制和调节。此外，它还完成从各LCU和外部子系统采集数据、数据归档、事件记录与归档、生产报表、趋势曲线和语音报警，同时还负责泵站计算机监控系统与上级调度中心的通信连接。现地控制单元负责数据采集与处理；自动完成断路器开/合控制、泵组起/停程序，以及在变频调速器驱动下的变速运行；与泵站级计算

7、机及其他LCU的通信功能；自诊断及自恢复；人机联系；35kV变电站设1套自动化控制系统，负责完成对变电站主变、站变及高、低压配电系统状态监测、数据采集及控制等功能，并可根据授权独立完成变电站自动化控制与管理功能。2.4系统配置（1）泵站级：泵站级主控层配置2台主计算机兼操作员工作站、1台通信服务器、1台工程师/管理服务站、数据存储服务器、1套具备ON-CALL功能的报警工作站；曹庄泵站设1套模拟屏、DLP大屏幕系统。另设2台网络打印机、2套不间断电源UPS电源、1套同步时钟系统、网络设备和控制台、坐椅等。（2）现场控制级：曹庄泵站监控系统初期设置6套水泵机组LCU（每台泵组设置1套），远期增加

8、6套水泵机组LCU，远期建设的柴辛庄泵站及城上村泵站每台水泵机组亦各设1套现地LCU。各泵站分别设置1套35kV变电站LCU，公用设备LCU，低压配电室LCU。曹庄泵站另设1套中控室LCU。水泵机组、公用设备、低压配电室LCU由PL（包括CPU、电源模块、输入输出模块、通信模块、时钟同步模块）及触摸屏等设备组成，布置在控制保护室或机旁。35 kV变电站自动化系统由变电站PLC（包括CPU、电源模件、输入输出模件、通信模件、时钟同步模块等）、平板电脑及微机综保装置等组成。2.5变频调速器根据水泵机组运行要求，曹庄泵站每台泵组均配备1套变频调速装置。变频调速器具有分步手动和自动控制方式，在正常情况

9、下，均工作在自动方式，调试期间可分步手动操作。电动机启动指令及转速给定值可由站控计算机下达，也可由现地控制单元LCU控制。2.6软件计算机监控系统主控级软件平台由三部分组成：（1）操作系统平台：主控级操作系统平台要求具有良好的系统稳定性，保证整个计算机监控系统的可靠性与容错性。由于对数据库的广泛支持和充分开放，使得应用软件开发实现了透明的互操作性和系统的冗余能力。（2）数据库平台：有现地I/O数据、变量数据、操作命令数据、故障报警数据等，无论实时数据还是历史数据都以数据库方式记录。数据库结构定义明确灵活，维护、管理归档方便，数据安全、可靠。（3）应用程序开发平台：计算机应用开发平台采用工业组态

10、软件。控制级监控画面包括引导图、主菜单、系统网络结构、高低压主线图画面、系统集中控制主画面、设备布置主画面等静态画面或动态画面3火灾自动报警系统在泵站建立1套火灾自动报警系统，对火灾进行早期报警，同时具有对消防设备进行联动控制、引导人员疏散、传递灭火活动信息及记录、上报警情等功能。火灾报警控制器应能显示火灾报警部位信号和控制信号，具有联网功能，带有串口、打印联网接口并为开放接口协议，满足全线消防报警系统的联网要求。区域报警控制器负责对辖段内所有火灾探测器及消防报警按钮的管理。集中火灾报警控制器具备联动模块，出现警情时可根据控制人员命令或自动分步启动声光报警装置、火警广播系统（FPA）及消防控制

11、设备。4计算机网络与信息安全根据本工程业务和数据的分析，将整个计算机刘福春，张洋：天津滨海新区供水工程自动化调度与管理系统设计网络规划为：内网、外网、控制专网。其中，内网为管理网，主要承载工程安全监测系统、水质监测系统、电子政务系统及综合决策调度会商和信息服务系统、消防及火灾自动报警系统、安防门禁入侵报警系统、视频监控系统及电力电源监测系统等，所需网络带宽较大；外网在此定义为内部访问Internet的网络，安全风险比较大；控制专网主要是为自控系统运行而组建的网络，主要承载计算机监控系统，要求实时性最强，安全性要求也最高。考虑到业务的安全性和数据的可靠性，监控系统与内网部分业务系统存在互访需求，

12、因此控制专网和管理网采用逻辑隔离，外网与内网采用完全的物理隔离。内网、外网、控制专网分别通过工业以太网交换机与主干网互连。5通信系统根据工程管理机构的功能、布置位置及各类自动化系统数据流向的特点，在各泵站建立现地通信站。泵站通信系统主要由通信传输系统、通信网时钟同步系统、程控交换系统、通信电源系统等部分组成。各现地通信站配置有光传输设备、各种数据和图像通信接口板、PCM设备、光纤数字配线架、程控交换机（设于曹庄泵站）、音频配线架和配套的高频开关通信电源。根据工程需要设置相应通信用户终端和用户线路。可实现泵站与上级调度中心及彼此间语音、数据、图像等各类通信业务的传输。程控交换系统主要完成泵站与上

13、级调度中心及彼此间语音通信的任务，并可实现调度中心对现地控制站之间的语音调度任务。在各现地通信站点设置电话用户终端，利用通信传输网络组成一个语音交换为主的通信网络。6分水口设计方案本工程沿线设置4个分水口，各分水口设置1套RTU装置（远程终端控制器），负责流量计、开度仪等的数据采集及电动蝶阀的控制。电动蝶阀具备现地手动控制及远程集中控制功能。考虑分水口功能简单、人员配置少，语音通信建议采用IP电话直接接入。IP电话及RTU装置通过交换机及光端机接入专用光缆通信网，汇至上级调度中心。7结语（1） 本系统设计在实用前提下力求先进，遵循国际标准和国家有关的规范要求，符合计算机、网络通信技术和自动控制技术的最新发展潮流，应达到国内先进水平，并具有技术前瞻性。本工程为南水北调市内配套工程一部分。系统设计在符合国家有关标