一、市場(chǎng)需求
節(jié)制閘 多為開敞式水閘,由包括閘底板、閘墩、閘門、啟閉設(shè)備等的閘室段及上下游連接段組成。利用閘門的啟閉，控制渠道水位及下泄流量。節(jié)制閘是橫跨河流或渠道修建的，主要用以控制和調(diào)節(jié)水位、流量以利引水灌溉、排澇或改善航運(yùn)條件的水閘。
船閘 由閘室、上下游閘首、閘門、引航道及相應(yīng)設(shè)備組成。利用向兩端有閘門控制的航道內(nèi)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。船只上行時(shí)，先將閘室泄水，待室內(nèi)水位與下游水位齊平，開啟下游閘門，讓船只進(jìn)入閘室，隨即關(guān)閉下游閘門，向閘室灌水，待閘室水面與上游水位相齊平時(shí)，打開上游閘門，船只駛出閘室，進(jìn)入上游航道，下行時(shí)與上述過程相反。船閘是在水位集中跌落的情況下（例如，建造閘、壩處），用以保證通航的水利工程建筑物。船閘須設(shè)有專門充水、放水系統(tǒng)及操縱閘門的設(shè)備。根據(jù)地形以及水位差的大小，船閘可做成單級(jí)或多級(jí)的。
圖1 多級(jí)船閘
目前我國節(jié)制閘、船閘等現(xiàn)有控制設(shè)備，大多僅停留在控制閘門運(yùn)行層面上，維護(hù)和管理自動(dòng)化水平低，缺少對(duì)運(yùn)行過程和設(shè)備狀態(tài)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，加上節(jié)制閘、船閘控制的分布距離較遠(yuǎn)等特點(diǎn)，使得各個(gè)閘門的過程控制與管理信息化之間存在數(shù)字鴻溝，無法將信息管理與節(jié)制閘、船閘程監(jiān)控信息緊密結(jié)合起來。難以做到信息資源共享，監(jiān)控和管理的聯(lián)動(dòng)。這種傳統(tǒng)的節(jié)制閘、船閘控制運(yùn)行方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代水利和內(nèi)河航運(yùn)發(fā)展的需求，因此建設(shè)新型的節(jié)制閘、船閘自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)是歷史發(fā)展的必然趨勢(shì)，是當(dāng)前一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。
構(gòu)建節(jié)制閘、船閘中心監(jiān)控SCADA系統(tǒng)的目的是：
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閘門上下游及閘室水位、雨量、流量、閘門開度、閘門啟閉狀態(tài)、附屬設(shè)備狀態(tài)、各設(shè)備的三相電壓電流、功率、耗電量、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)故障等信息；通過SCADA系統(tǒng)遙控操作閘門等設(shè)備啟閉，節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)操作所耗費(fèi)的人力物力，提高工作人員的安全性。
發(fā)生事故時(shí)現(xiàn)場(chǎng)事故信息實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控中心，在SCADA系統(tǒng)中以圖形警示報(bào)警、語音報(bào)警、視頻報(bào)警、短信報(bào)警等方式做出提示，使工作人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故并做出相應(yīng)處理。
建立完整的歷史數(shù)據(jù)庫和報(bào)警事件數(shù)據(jù)庫，對(duì)閘門上下游及閘室水位、雨量、流量、閘門開度、閘門啟閉狀態(tài)、附屬設(shè)備狀態(tài)、各設(shè)備的三相電壓電流、功率、耗電量、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)故障等信息進(jìn)行歷史存儲(chǔ)，通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的回放、分析統(tǒng)計(jì)為設(shè)備維護(hù)、事故分析和追憶提供依據(jù)。利用歷史數(shù)據(jù)和歷史報(bào)警進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)事故預(yù)警功能。
解決目前大部分節(jié)制閘、船閘信息化水平低，設(shè)備運(yùn)行安全問題較突出，運(yùn)行管理和技術(shù)分析受技術(shù)條件限制較大的問題，保證泵站更加安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。
二、解決方案
1.系統(tǒng)解決要點(diǎn)
a)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)可靠的操控
-保證SCADA系統(tǒng)對(duì)設(shè)備操控的高度正確性與可靠性，操作結(jié)果的實(shí)時(shí)反饋
-通過SCADA系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的操作須對(duì)不同權(quán)限的操作者分配不同的權(quán)限級(jí)別
b)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的速度、可靠性與數(shù)據(jù)的完整性
-實(shí)現(xiàn)大點(diǎn)數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)高速數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理與展示，數(shù)據(jù)展示應(yīng)具
-有圖形動(dòng)畫、趨勢(shì)、報(bào)表等多種可視化途徑
-應(yīng)保證從現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的完整和準(zhǔn)確，提供可靠的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)
c)歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢與分析統(tǒng)計(jì)
-按時(shí)序存儲(chǔ)水情、閘門及所有附屬設(shè)備運(yùn)行過程數(shù)據(jù)
-數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)具有高效的存儲(chǔ)壓縮性能
-數(shù)據(jù)檢索應(yīng)具備快速的響應(yīng)速度
-提供快捷的分析工具使操作人員可以方便地完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、分析、統(tǒng)計(jì)
-多客戶端并發(fā)訪問數(shù)據(jù)不應(yīng)影響系統(tǒng)性能
2.解決方案架構(gòu)圖
圖2 解決方案架構(gòu)圖
三、產(chǎn)品組合
該方案使用亞控科技軟件產(chǎn)品包括：
-KingSCADA3.0全開發(fā)版
-KingSCADA3.0運(yùn)行版
-KingHistorian3.0
-KingPortal
-KingGraphic+KingCalculation+KingA&E+KingModel
四、方案分析
節(jié)制閘、船閘SCADA系統(tǒng)解決方案分為三層：第一層為現(xiàn)場(chǎng)控制層，包括現(xiàn)場(chǎng)傳感器、儀表、PLC等硬件設(shè)備；第二層設(shè)置在中控室，SCADA軟件監(jiān)控層，包括SCADA系統(tǒng)工程師站和操作員站；第三層設(shè)置在閘管所，包括工業(yè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、調(diào)度分析工作站、web發(fā)布服務(wù)器、大屏幕顯示等。
1.在節(jié)制閘、船閘SCADA系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程操控首先要保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性、操作命令的可靠性，SCADA系統(tǒng)準(zhǔn)確無誤的反映出現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)狀態(tài)，才能指導(dǎo)操作員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。
為了保證系統(tǒng)采集\控制的可靠性，閘門中控室采用雙機(jī)熱備、雙網(wǎng)冗余配置。雙機(jī)熱備主從機(jī)采用獨(dú)立于數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜哂嗵綔y(cè)通道，能夠保證當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)異常時(shí)，從機(jī)會(huì)在1秒鐘內(nèi)代替主機(jī)工作。雙網(wǎng)冗余實(shí)現(xiàn)SCADA系統(tǒng)與硬件設(shè)備兩條物理網(wǎng)絡(luò)的鏈接，以防單一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障則所有站點(diǎn)癱瘓的弊端，保證通訊鏈路不中斷，為系統(tǒng)的可靠通訊提供保障。
圖3 冗余功能
2.隨著SCADA軟件技術(shù)的不斷發(fā)展，用戶已不再滿足于監(jiān)控系統(tǒng)單調(diào)的二維圖形與動(dòng)畫效果。本方案采用的新一代組態(tài)軟件KingSCADA，該軟件采用了先進(jìn)的GDI+繪圖技術(shù)，可以將現(xiàn)場(chǎng)的景象以三維效果生動(dòng)的表現(xiàn)在監(jiān)控畫面上，讓工作人員體會(huì)到身臨其境的效果。KingSCADA軟件開發(fā)環(huán)境為組態(tài)開發(fā)人員提供了大量的水利行業(yè)精靈圖庫和DEMO，可以大大縮短組態(tài)系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間，提高工作效率。
圖4 組態(tài)畫面展示
