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正维科技工业以太网交换机在水闸自动化系统工程中的应用

--正维科技工业以太网交换机在在高科技农业中的案列

供稿:烟台正维科技有限公司 2011/2/22 8:09:00

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  • 关键词: 正维科技 工业以太网 交换机
  • 摘要:金山现代农业园区(廊淦岛)水闸泵站计算机自动控制系统综合了计算机技术、网络通讯技术、数据库技术、多媒体技术、PLC技术等,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,各现场控制单元均采用PLC可编程序控制器,视频、音频、数据、控制均通过以太网来传输

1.  系统结构

金山现代农业园区(廊淦岛)水闸泵站计算机自动控制系统综合了计算机技术、网络通讯技术、数据库技术、多媒体技术、PLC技术等,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,各现场控制单元均采用PLC可编程序控制器,视频、音频、数据、控制均通过以太网来传输。系统总体结构图如下:
从地理位置上可将系统划分为三个层次:中心层、网络层和监控层,从功能上可分为水闸水泵监控及数据采集、网络通讯与传输、上位机监控软件、视频监控及安防报警、大屏幕显示、防雷接地等功能。
 
 
系统功能示意图如下所示:
图6  系统功能框架图
中心层位于农园园区管理中心的廊下水务站,是整个系统的核心部分,所有远程监视、控制操作均可在中心层通过应用软件子系统和网络子系统完成;网络层分布于廊淦岛的各个泵、闸站及分布于各河道上的光缆,是构成系统必不可缺的部分。所有的信息、命令必须通过网络层进行传达和执行;监控层位于各个泵、闸站内,是整个系统的“感觉”、“执行”机构,是构成整个系统的基本要素。
网络通讯系统采用具有自愈功能的千兆光纤环网组成冗余通信网络,为整个控制系统提供一个安全、稳定的数字通道。
水闸水泵监控及数据采集系统由位于各个泵、闸站内的监控子站构成,主要任务是对分布各地的水闸泵站的闸、泵的工作情况进行监视和控制,同时将闸站采集的视频、水位、雨量等测量信息汇总后通过网络子系统传输至监控中心(中心层),执行远方对站内设备的操作或依据特定的规则对站内设备进行自动操作。
视频监控及安防报警系统包括视音频监控、现场红外线防盗、语音对讲、照明报警等几方面。现场防盗采用红外报警及声光警号等技术实现对各监控站点的防盗监视。考虑今后系统运行“无人值守、远程监控”的要求,因此在各个站点配置双向语音对讲设备,便于值班人员远程指挥。此外,在照明报警方面也应能够做到远程控制。
上位机软件系统通过特定功能模块,充分利用网络子系统和监控子系统所提供的功能,协调系统内所有硬件和软件共同工作,实现岛内所有水闸和水泵运行状态监测、水闸远程启闭控制、水泵远程启停控制、水利信息报表的统计,以及岛内自动调水等功能。同时,还可结合智能调度平台为综合智能调水调度提供最佳方案,最终达到防洪标准化、排涝分流化、管理智能化的目标。
大屏幕显示系统使用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,也可为将来的专家决策或会议系统提供大屏幕显示功能。
2.  系统功能
系统对廊淦岛内的各个水闸泵站的情况进行监控,对水闸、水泵、水位、雨量等进行远程监测和控制。对廊淦岛的水情、工情和雨情、气象信息做统计和分析,对水闸泵站实行联动控制,实现智能调度功能。
本工程应达到如下功能:
n       数据采集
本系统所采集的数据包括:
ü       闸门运行高度
ü       内外河水位
ü       廊淦岛的雨量
ü       廊淦岛的水质、气象信息(人工确认方式)
ü       水泵、闸门等设备的工作状态
ü       站点实时图像及声音
ü       防盗报警信息
n       闸门、水泵的本地、远程控制
n       数据汇总分析
能够对各类雨情、水情和工情信息进行分析统计,并能结合智能调度平台为综合智能调水调度提供最佳方案。
n       数据交换
与水务局其他相关信息系统联网,获取所需的信息,并为其提供数据;与防汛中心建立密切联系,共享数据资源,汛期能为防汛排涝及时提供相关数据。
n       智能化的防汛排涝及引清调水功能

3.  系统特点

²          千兆环形以太网通讯
网络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,并且以自愈环形网的方式通讯,每个现场站有两条以上路由通向主控中心,当某个线路发生通讯故障时,系统能自我检测寻找合适的备用路由,即系统具有自愈合的通讯能力。
²          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。
²          数据的共享
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,可以方便将来的专家决策系统、电子政务系统、数学模型控制、Web/Gis系统提供数据共享。
²          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。
²          双机冗余备份能力
中心控制系统是整个控制系统的核心,中心控制计算机一旦出现软件死机、硬件设备故障等情况,将对整个廊淦岛造成无法估计的损失。因此监控中心配备2台控制主机,安装具有双机热备功能的工业级监控组态软件iFix确保中心控制系统的安全、稳定运行,两台计算机(两套软件)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。
²          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,所以经常发生电缆、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的建设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、闭路电视监控摄像机及音频监听器,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录音,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。
²          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,也可为将来的专家决策或会议系统提供大屏幕显示功能。
²          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。
 

第二章 网络平台的设计

网络系统是廊淦岛乃至于整个金山现

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