节制闸、船闸SCADA系统解决方案

一、市场需求

节制闸　多为开敞式水闸,由包括闸底板、闸墩、闸门、启闭设备等的闸室段及上下游连接段组成。利用闸门的启闭，控制渠道水位及下泄流量。节制闸是横跨河流或渠道修建的，主要用以控制和调节水位、流量以利引水灌溉、排涝或改善航运条件的水闸。

船闸  由闸室、上下游闸首、闸门、引航道及相应设备组成。利用向两端有闸门控制的航道内灌水、泄水，以升降水位，使船舶克服航道上的集中水位落差的通航建筑物。船只上行时，先将闸室泄水，待室内水位与下游水位齐平，开启下游闸门，让船只进入闸室，随即关闭下游闸门，向闸室灌水，待闸室水面与上游水位相齐平时，打开上游闸门，船只驶出闸室，进入上游航道，下行时与上述过程相反。船闸是在水位集中跌落的情况下（例如，建造闸、坝处），用以保证通航的水利工程建筑物。船闸须设有专门充水、放水系统及操纵闸门的设备。根据地形以及水位差的大小，船闸可做成单级或多级的。

图1 多级船闸

目前我国节制闸、船闸等现有控制设备，大多仅停留在控制闸门运行层面上，维护和管理自动化水平低，缺少对运行过程和设备状态的远程实时监控功能，加上节制闸、船闸控制的分布距离较远等特点，使得各个闸门的过程控制与管理信息化之间存在数字鸿沟，无法将信息管理与节制闸、船闸程监控信息紧密结合起来。难以做到信息资源共享，监控和管理的联动。这种传统的节制闸、船闸控制运行方式已不能适应现代水利和内河航运发展的需求，因此建设新型的节制闸、船闸自动化网络监控系统是历史发展的必然趋势，是当前一项十分紧迫的任务。

构建节制闸、船闸中心监控SCADA系统的目的是：

实时监测闸门上下游及闸室水位、雨量、流量、闸门开度、闸门启闭状态、附属设备状态、各设备的三相电压电流、功率、耗电量、设备运转故障等信息；通过SCADA系统遥控操作闸门等设备启闭，节省现场操作所耗费的人力物力，提高工作人员的安全性。

发生事故时现场事故信息实时传送到监控中心，在SCADA系统中以图形警示报警、语音报警、视频报警、短信报警等方式做出提示，使工作人员能够及时发现事故并做出相应处理。

建立完整的历史数据库和报警事件数据库，对闸门上下游及闸室水位、雨量、流量、闸门开度、闸门启闭状态、附属设备状态、各设备的三相电压电流、功率、耗电量、设备运转故障等信息进行历史存储，通过对历史数据的回放、分析统计为设备维护、事故分析和追忆提供依据。利用历史数据和历史报警进行分析，实现事故预警功能。

解决目前大部分节制闸、船闸信息化水平低，设备运行安全问题较突出，运行管理和技术分析受技术条件限制较大的问题，保证泵站更加安全、可靠、经济地运行。

二、解决方案

1.系统解决要点

a)对现场设备实时可靠的操控

-保证SCADA系统对设备操控的高度正确性与可靠性，操作结果的实时反馈

-通过SCADA系统对设备的操作须对不同权限的操作者分配不同的权限级别

b)实时数据采集的速度、可靠性与数据的完整性

-实现大点数实时数据高速数据采集，实时数据处理与展示，数据展示应具

-有图形动画、趋势、报表等多种可视化途径

-应保证从现场采集数据的完整和准确，提供可靠的实时数据

c)历史数据存储、查询与分析统计

-按时序存储水情、闸门及所有附属设备运行过程数据

-数据存储应具有高效的存储压缩性能

-数据检索应具备快速的响应速度

-提供快捷的分析工具使操作人员可以方便地完成数据存储、查询、分析、统计

-多客户端并发访问数据不应影响系统性能

2.解决方案架构图

图2 解决方案架构图

三、产品组合

该方案使用亚控科技软件产品包括：

-KingSCADA3.0全开发版

-KingSCADA3.0运行版

-KingHistorian3.0

-KingPortal

-KingGraphic+KingCalculation+KingA&E+KingModel

四、方案分析

节制闸、船闸SCADA系统解决方案分为三层：第一层为现场控制层，包括现场传感器、仪表、PLC等硬件设备；第二层设置在中控室，SCADA软件监控层，包括SCADA系统工程师站和操作员站；第三层设置在闸管所，包括工业数据库服务器、调度分析工作站、web发布服务器、大屏幕显示等。

1.在节制闸、船闸SCADA系统中，实现对设备的远程操控首先要保证实时数据信息的实时性与准确性、操作命令的可靠性，SCADA系统准确无误的反映出现场实时状态，才能指导操作员对现场设备进行远程操控。

为了保证系统采集\控制的可靠性，闸门中控室采用双机热备、双网冗余配置。双机热备主从机采用独立于数据传输的冗余探测通道，能够保证当主机出现异常时，从机会在1秒钟内代替主机工作。双网冗余实现SCADA系统与硬件设备两条物理网络的链接，以防单一网络系统中网络出现故障则所有站点瘫痪的弊端，保证通讯链路不中断，为系统的可靠通讯提供保障。

图3 冗余功能

2.随着SCADA软件技术的不断发展，用户已不再满足于监控系统单调的二维图形与动画效果。本方案采用的新一代组态软件KingSCADA，该软件采用了先进的GDI+绘图技术，可以将现场的景象以三维效果生动的表现在监控画面上，让工作人员体会到身临其境的效果。KingSCADA软件开发环境为组态开发人员提供了大量的水利行业精灵图库和DEMO，可以大大缩短组态系统开发时间，提高工作效率。

图4 组态画面展示