案例二　數(shù)字水務(wù)信息系統(tǒng)

一、系統(tǒng)概述

21世紀(jì)是一個(gè)以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時(shí)代，其特征就是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化（如E－mail）?！靶畔⑹侨伺c外界相互作用的過程中所交換的內(nèi)容的名稱”（N．Wiener）。信息系統(tǒng)權(quán)威戴維斯給信息系統(tǒng)下的定義是：用以收集、處理、存儲、分發(fā)信息的相互關(guān)聯(lián)的組件的集合，其作用在于支持組織的決策與控制。該定義前半部分說明了信息系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成，稱作技術(shù)觀；后半部分說明了信息系統(tǒng)在組織中的作用，稱作社會觀，合起來稱作社會技術(shù)觀（socio－technical view）。

信息系統(tǒng)不斷融入工農(nóng)業(yè)、國防、科研、文教及衛(wèi)生、商業(yè)、行政管理等各個(gè)領(lǐng)域。水務(wù)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施，水是人類的生命之源，日益突出的水資源問題，已嚴(yán)重制約著社會發(fā)展。水務(wù)信息化建設(shè)已是刻不容緩，它是實(shí)現(xiàn)防汛抗旱科學(xué)指揮，水資源統(tǒng)一管理和優(yōu)化配置，提高水資源利用效率，實(shí)現(xiàn)水務(wù)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和前提。“數(shù)字水務(wù)”是真實(shí)水務(wù)系統(tǒng)的數(shù)字化再現(xiàn)，將綜合應(yīng)用地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RS）、寬帶網(wǎng)絡(luò)、多媒體及虛擬仿真等技術(shù)，建立數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用3大平臺，對河道、水閘、泵站、管網(wǎng)等水務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施和水文、水質(zhì)、水壓等水情信息進(jìn)行自動化監(jiān)測、實(shí)時(shí)化調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)化辦公、系統(tǒng)化管理和規(guī)范化服務(wù)。

本案例通過對實(shí)施的水務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)工程的介紹，提出數(shù)字水務(wù)信息系統(tǒng)的整體解決方案的構(gòu)想。

二、上海市數(shù)字水務(wù)規(guī)劃概況

1．水務(wù)信息化現(xiàn)狀

上海市對于水務(wù)數(shù)字化、信息化給予了足夠的重視。在過去的10年中建立了許多的監(jiān)控系統(tǒng)。為了更好地、綜合地利用水利資源，有關(guān)部門對綜合的水務(wù)信息系統(tǒng)進(jìn)行了規(guī)劃，主要方針是：依托上海信息產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，順應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展趨勢，正確處理好當(dāng)前與長遠(yuǎn)、局部與全局、基礎(chǔ)性建設(shè)與功能性開發(fā)的關(guān)系，以水務(wù)發(fā)展需求為導(dǎo)向、應(yīng)用為核心，與“數(shù)字上?！苯ㄔO(shè)相同步，全力推進(jìn)以數(shù)據(jù)平臺、網(wǎng)絡(luò)平臺和應(yīng)用平臺為基本框架，以3大行業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、局核心數(shù)據(jù)庫和社會服務(wù)系統(tǒng)、決策輔助系統(tǒng)、政務(wù)管理系統(tǒng)為主要內(nèi)容的“數(shù)字水務(wù)”建設(shè)。

這個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)要分3個(gè)階段來實(shí)施。具體的階段目標(biāo)如下：

（1）2003年要實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、信息共享。

（2）2005年要實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)控、網(wǎng)上辦事。

（3）2007年構(gòu)筑起以信息資源數(shù)字化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、信息技術(shù)應(yīng)用普及化為標(biāo)志的“數(shù)字水務(wù)”基本框架，實(shí)現(xiàn)水務(wù)系統(tǒng)化管理、自動化監(jiān)測、實(shí)時(shí)化調(diào)度、科學(xué)化決策、網(wǎng)絡(luò)化辦事、規(guī)范化服務(wù)的階段性目標(biāo)。

2．系統(tǒng)解決方案

水利的建設(shè)不僅僅關(guān)系到人民的生活、生產(chǎn)需求，還關(guān)系到國計(jì)民生?！皵?shù)字水務(wù)”是規(guī)模龐大的信息工程，它是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能強(qiáng)大、涉及面廣、投資巨大、建設(shè)周期長的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。因此，該系統(tǒng)應(yīng)遵循的原則為“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、分步實(shí)施、分級建設(shè)”。

（1）系統(tǒng)概述。

●建設(shè)目標(biāo)：

通過建立一個(gè)水務(wù)資源的分布式管理系統(tǒng)，保證資源數(shù)據(jù)的集中性、一致性、完備性、可靠性；

通過該分布式管理系統(tǒng)的建立，使涉水業(yè)務(wù)中的各類資源及環(huán)境、設(shè)備及其業(yè)務(wù)處于規(guī)范的管理和監(jiān)控之下，為日常管理和維護(hù)提供方便、功能多樣化的輔助工具，提高工作效率；

通過該系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)水資源的合理調(diào)配、水質(zhì)的監(jiān)測與管理等，在日常水資源建設(shè)保護(hù)、防汛抗旱中為各級領(lǐng)導(dǎo)指揮調(diào)度提供決策參考；

通過該系統(tǒng)的建立，使水資源管理工作由傳統(tǒng)的文字、報(bào)告形式，提高到統(tǒng)一的空間定位、空間分析與應(yīng)用、高效的數(shù)據(jù)庫管理、專業(yè)的水利計(jì)算與圖文并茂的信息管理模式，為水資源的調(diào)度與管理、水污染的監(jiān)測和治理提供了實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的決策支持。

●需求分析及設(shè)計(jì)：

一是信息管理平臺的建設(shè)，即數(shù)據(jù)存儲與處理系統(tǒng)。數(shù)字水務(wù)信息系統(tǒng)所要傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)主要包含以下內(nèi)容：

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)：自動采集、測報(bào)分站點(diǎn)水情、水文數(shù)據(jù)；

業(yè)務(wù)話音：人工采集數(shù)據(jù)上傳，調(diào)度命令的上傳下達(dá)電話；

普通數(shù)據(jù)：水利行業(yè)OA應(yīng)用，Internet／Intranet應(yīng)用數(shù)據(jù)；

辦公話音：除業(yè)務(wù)話音外的日常辦公、通訊電話；

視頻業(yè)務(wù)：水情、工情、險(xiǎn)情的監(jiān)控圖像，視頻會商系統(tǒng)。

二是綜合通訊網(wǎng)絡(luò)平臺的建設(shè)，即數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用開放結(jié)構(gòu)，滿足多業(yè)務(wù)應(yīng)用。要滿足不同的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和不同廠家的應(yīng)用軟件平滑連接或移植，必須充分利用郵電或廣播電視的公網(wǎng)系統(tǒng)，結(jié)合水利工程實(shí)時(shí)的光纖專網(wǎng)，建成一個(gè)覆蓋各閘站及水文、水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)的平臺。

三是數(shù)字水務(wù)綜合通信系統(tǒng)的傳輸方式，具體包括：

利用點(diǎn)到點(diǎn)／點(diǎn)對多點(diǎn)的數(shù)字微波技術(shù)；

利用通訊衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器提供的信道資源；

通過租用公網(wǎng)光纖公用通路，實(shí)現(xiàn)透明光纖通信傳輸系統(tǒng)；

利用集群移動通信技術(shù)，建立基站、分站集群移動通信傳輸系統(tǒng)；

利用數(shù)字程控交換技術(shù)，建設(shè)數(shù)字程控交換通信系統(tǒng)；

利用短波、超短波通信和機(jī)電警報(bào)技術(shù)，建設(shè)無線反饋通信系統(tǒng)；

利用公網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)光纖、銅纜，建設(shè)城域、局域網(wǎng)絡(luò)；

利用其他方式，包括利用公網(wǎng)提供PSTN／GSM／X．25／FR／尋呼網(wǎng)絡(luò)等通信方式。

四是繪制數(shù)字水務(wù)信息系統(tǒng)總體框架圖（見圖1）。

圖1 數(shù)字水務(wù)信息系統(tǒng)總體框架

五是系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想及技術(shù)特色。

先進(jìn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想：基于水資源的專家模型庫和水務(wù)業(yè)務(wù)管理流程，基于單一的開發(fā)平臺和簡單的運(yùn)行環(huán)境，基于動態(tài)實(shí)時(shí)性的資源管理方式和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想，所見即所得。

分布式的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。

強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力。

系統(tǒng)的特性：安全性、可維護(hù)性、易操作性、可擴(kuò)展性、開放性。

（2）數(shù)字水務(wù)信息管理系統(tǒng)。加強(qiáng)水資源統(tǒng)一管理，提高水的利用效率，建設(shè)節(jié)水型社會是水利現(xiàn)代化的核心任務(wù)。以現(xiàn)代水管理手段和技術(shù)、現(xiàn)代水資源管理體制和運(yùn)行機(jī)制為支撐，在對水資源開發(fā)、利用、治理的同時(shí)，特別強(qiáng)調(diào)對水資源的配置、節(jié)約和保護(hù)，注重流域生態(tài)建設(shè)。通過數(shù)字水務(wù)信息管理系統(tǒng)，能有效地促進(jìn)從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉(zhuǎn)變，有力地推進(jìn)水利現(xiàn)代化進(jìn)程。

以先進(jìn)的遙感、GIS、數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、軟件工程、信息工程、多媒體、Web等多種技術(shù)，使系統(tǒng)平臺具有“實(shí)用、先進(jìn)、實(shí)時(shí)、可靠、開放、規(guī)范，界面友好和便于擴(kuò)展”等特點(diǎn)。根據(jù)不同的應(yīng)用層面，分別開發(fā)水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、水土保持與生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、防汛抗旱減災(zāi)管理、水價(jià)仿真分析、節(jié)水農(nóng)業(yè)管理、節(jié)水政務(wù)、節(jié)水工程建設(shè)與管理信息、節(jié)水型社會建設(shè)公眾服務(wù)、決策會商等信息管理系統(tǒng)、水資源管理及輔助決策。

（3）分布式的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)采用client／server（C／S）方式和browser／server（B／S）混合的分布式的體系結(jié)構(gòu)，可以采用兩級或三級客戶／服務(wù)器結(jié)構(gòu)。

局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的應(yīng)用在當(dāng)前的環(huán)境下有各自的優(yōu)點(diǎn)。局域網(wǎng)的應(yīng)用安全性高、性能好、配置簡單，其應(yīng)用構(gòu)架為C／S結(jié)構(gòu)；廣域網(wǎng)下應(yīng)用伸縮性好，總體擁有成本低，其應(yīng)用構(gòu)架為B／S結(jié)構(gòu)。

●C／S方式用于數(shù)據(jù)維護(hù)和管理。數(shù)據(jù)錄入、修改、查詢統(tǒng)計(jì)、財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、地圖、各種工單及統(tǒng)計(jì)報(bào)表的打印、用戶管理等。

●B／S方式用于信息查詢和瀏覽、信息發(fā)布。功能包括：水務(wù)資源和用戶的查詢統(tǒng)計(jì)、財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。

上述B／S也是未來數(shù)字水務(wù)管理系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)體系上的發(fā)展方向。水資源管理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)分別見圖2、圖3。

三、順德市水務(wù)系統(tǒng)

1．簡介

（1）工程概況：順德市地處珠江下游沖積平原，地勢低洼，歷史上洪澇災(zāi)害頻繁，水利的重要地位和作用十分突出。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，順德的水利事業(yè)與國民經(jīng)濟(jì)同步迅猛發(fā)展，對水利工程的硬件和軟件提出了更高的要求。為了全面實(shí)現(xiàn)順德水利工程現(xiàn)代化，在全市水利工程以及堤圍改造的基礎(chǔ)上，水利信息化和水利工程集中監(jiān)控提到了重要的位置。

（2）總體設(shè)計(jì)原則和思路：

●總體設(shè)計(jì)原則：“技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，易于維護(hù)，擴(kuò)展性強(qiáng)”。

圖2 水資源信息管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)

圖3 水資源管理信息系統(tǒng)

●總體設(shè)計(jì)思路：

整個(gè)工程要設(shè)計(jì)成一個(gè)高可靠性的系統(tǒng)；

現(xiàn)場泵閘站的設(shè)計(jì)要達(dá)到“無人值守”；

監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)成先進(jìn)、可靠、擴(kuò)展性好的網(wǎng)絡(luò)；

融合多媒體技術(shù)、PLC技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)和配置可靠的、成熟的、先進(jìn)的、合理的接口界面（軟件和硬件），將多種專業(yè)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，構(gòu)成監(jiān)控通訊系統(tǒng)，為生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)指揮、實(shí)時(shí)監(jiān)控、降低生產(chǎn)運(yùn)行成本、提高管理水平，提供行之有效的手段。

（3）系統(tǒng)需求分析和設(shè)計(jì)內(nèi)容：

●必須充分利用郵電或廣電的公網(wǎng)系統(tǒng)，結(jié)合水利工程實(shí)時(shí)集中監(jiān)控的光纖網(wǎng)，建立建成一個(gè)覆蓋各閘站及水文、水質(zhì)監(jiān)測站點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，建立一個(gè)起點(diǎn)高和適度超前的中心信息管理平臺。

●調(diào)度中心系統(tǒng)構(gòu)成采用同行業(yè)最先進(jìn)、最成熟的軟硬件平臺，并且能實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)升級，具有較強(qiáng)的兼容性和可擴(kuò)性。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用開放結(jié)構(gòu)，滿足多業(yè)務(wù)應(yīng)用。能夠滿足不同的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和不同廠家的應(yīng)用軟件平滑連接或移植，采用的關(guān)鍵設(shè)備必須是可靠的品牌產(chǎn)品?？刂葡到y(tǒng)采用分層、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，滿足分級監(jiān)視和控制要求。

●在構(gòu)建“數(shù)字流域”信息系統(tǒng)時(shí)，需要考慮以下幾個(gè)方面：

海量空間數(shù)據(jù)的管理；系統(tǒng)的開放性；空間建模及分析能力；系統(tǒng)的綜合信息發(fā)布能力及系統(tǒng)的可伸縮性。

（4）分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖（見圖4）。

圖4 分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2．SCADA監(jiān)控系統(tǒng)

（1）SCADA監(jiān)控系統(tǒng)原理圖（見圖5）。

圖5 SCADA監(jiān)控系統(tǒng)原理圖

（2）網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)。

●網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)原則。網(wǎng)絡(luò)通訊規(guī)約擬采用國際通用的開放性規(guī)約，以利于今后系統(tǒng)的擴(kuò)展升級以及與各個(gè)相關(guān)水利系統(tǒng)的整合。從通訊技術(shù)的發(fā)展來看，基于TCP／IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是今后網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向，建議不論在水閘還是在系統(tǒng)間的信息傳遞，均以TCP／IP協(xié)議為基礎(chǔ)，圖像信息傳輸均以IP包的方式來傳送。

●網(wǎng)絡(luò)分層建設(shè)。調(diào)度中心擬接入的泵、閘站點(diǎn)約有40多個(gè)。由于站點(diǎn)到調(diào)度中心綿延幾十千米，傳輸距離長、氣候及地理環(huán)境復(fù)雜，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送、監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)的監(jiān)視均需要可靠的通訊系統(tǒng)作保證。根據(jù)現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)展趨勢，根據(jù)對有線通訊、無線通訊和光纖通訊的比較和設(shè)計(jì)者多年來從事水利自動化工程的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為調(diào)度中心綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)的通訊傳輸應(yīng)采用光纖專網(wǎng)為主干網(wǎng)，公網(wǎng)和無線通訊相結(jié)合的綜合通訊網(wǎng)絡(luò)。

●租用和敷設(shè)光纖的比較。租用光纖設(shè)備方式的優(yōu)點(diǎn)是：一次投資費(fèi)用小，光纖設(shè)備的日常維護(hù)由通訊公司完成，圖像與數(shù)據(jù)信號在租用網(wǎng)上傳輸也能滿足監(jiān)控需求；其缺點(diǎn)是：租用光纖設(shè)備方式需定期向通訊公司支付租用費(fèi)用，有時(shí)網(wǎng)絡(luò)帶寬可能得不到保證。

●無線網(wǎng)絡(luò)通訊方案。無線以太網(wǎng)作為新興的技術(shù)，受到廣泛使用，本工程中在比較開闊的地方采用無線擴(kuò)頻技術(shù)非常適合，建網(wǎng)方便、成本低、網(wǎng)絡(luò)速率最高可達(dá)11M／s，傳輸圖像效果好，且傳送基于IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是一種很好的網(wǎng)絡(luò)通訊方式。

（3）監(jiān)控中心。監(jiān)控、監(jiān)視系統(tǒng)是整個(gè)工程調(diào)度中心系統(tǒng)的基礎(chǔ)，直接監(jiān)測、控制、采集現(xiàn)場視頻圖像，是水利實(shí)現(xiàn)自動化的關(guān)鍵，因此，作為排灌工程調(diào)度中心系統(tǒng)的第一構(gòu)建步驟，即本工程的首期工程，本方案設(shè)計(jì)書將作重點(diǎn)說明。

監(jiān)控系統(tǒng)包括現(xiàn)場監(jiān)控站和監(jiān)控中心；現(xiàn)場監(jiān)控站主要實(shí)現(xiàn)對閘、站運(yùn)行技術(shù)參數(shù)的自動監(jiān)測，如閘站水位（上游、下游水位），閘門開啟高度、流量，泵站開啟狀態(tài)，泵站流量，電機(jī)工作電流，電機(jī)進(jìn)線電壓，電機(jī)溫度等；閘站的視頻實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)視各節(jié)制閘、船閘，泵站及機(jī)房的工作狀態(tài)，監(jiān)視畫面可通過廣域網(wǎng)傳輸；對閘、站的區(qū)域性自動化集中控制，各閘、站可根據(jù)不同情況采取不同的運(yùn)行控制方式（如根據(jù)降雨及水位的變化來自動控制；在控制中心遙控控制；現(xiàn)場手動控制等），有關(guān)人員也可通過計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)系統(tǒng)來實(shí)施對有關(guān)水閘及泵站的遠(yuǎn)程遙控開關(guān)控制。實(shí)時(shí)遙測水質(zhì)（COD、溶解氧、總氮、總磷、氨氮）的監(jiān)測。

（4）視頻會議系統(tǒng)。視頻會議系統(tǒng)（見圖6）是一個(gè)基于Internet和寬帶傳輸?shù)膶?shí)時(shí)遠(yuǎn)程協(xié)作系統(tǒng)，新一代視頻和實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程多媒體交互式系統(tǒng)?；诜植际蕉?/p>

圖6 視頻會議系統(tǒng)

服務(wù)器系統(tǒng)，兼顧各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的應(yīng)用，傳輸最高品質(zhì)的音頻和視頻。視頻會議系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為：市水利局中心會議室、三防信息指揮中心會議室、監(jiān)控中心會議室、市屬下各水利分局會議室、管理和傳輸系統(tǒng)。市水利局，三防信息指揮中心，監(jiān)控中心，市屬下各水利分局通過實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程IE瀏覽流域水利閘、站水利參數(shù)和現(xiàn)場閘、站、堤岸實(shí)時(shí)圖像。通過本視頻會議系統(tǒng)，還能召開遠(yuǎn)程交互式視頻會議，指導(dǎo)防汛工作。而且還能與其他科室進(jìn)行可視化辦公；可以任意選取任何一路視頻及語音，并可錄像和錄音存檔。

（5）系統(tǒng)組成。監(jiān)控中心由管理服務(wù)器、控制計(jì)算機(jī)、通信控制器、CCTV系統(tǒng)、以太網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)集線器、UPS、模擬屏等設(shè)備組成。調(diào)度中心與遠(yuǎn)程水閘控制站都有通訊通道連接。監(jiān)控中心將采集到的整個(gè)系統(tǒng)各站的數(shù)據(jù)信息加以處理、儲存、顯示，以此來了解各站的運(yùn)行情況及水位等情況，并調(diào)度各站的運(yùn)行。調(diào)度中心可對下屬各站下達(dá)調(diào)度命令和全局?jǐn)?shù)據(jù)，在中央控制模式時(shí)還能直接操縱現(xiàn)場設(shè)備。就地控制分站的自動控制程序能根據(jù)來自監(jiān)控中心的指令和全局?jǐn)?shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備的具體情況來控制本站的運(yùn)行。操作人員也可以在就地控制分站的操作柜前直接控制現(xiàn)場設(shè)備。

監(jiān)控系統(tǒng)的SCADA軟件留有與信息管理系統(tǒng)的接口，接口規(guī)約為ODBC（開放式數(shù)據(jù)庫連接）。一旦業(yè)主需要建立信息管理系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)可通過這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口為信息管理系統(tǒng)提供監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

（6）控制模式?？刂颇Ｊ阶裾铡胺稚⒖刂萍泄芾怼钡脑瓌t分3層控制實(shí)現(xiàn)：

●中央控制層：中心調(diào)度控制室直接發(fā)布控制命令，控制命令通過現(xiàn)場泵閘站就地PLC實(shí)施。

●就地控制層：此控制層優(yōu)先級別高于中央控制，由各分站就地PLC（或RTU）控制各設(shè)備的開、關(guān)及關(guān)聯(lián)設(shè)備的聯(lián)動、連鎖控制。就地控制分就地手動和就地自動控制。就地手動控制指操作人員可以按動就地PLC（或RTU）柜面板上的MMI按鈕，手動控制該設(shè)備的開、停。就地自動指在建立調(diào)度運(yùn)行模型后能根據(jù)水情自動完成泵站及水閘的自動控制運(yùn)行調(diào)度。

●機(jī)側(cè)控制層：具有最高的控制優(yōu)先級，在PLC（或RTU）柜上，當(dāng)控制方式手柄處于“機(jī)側(cè)操作”時(shí)，或PLC（或RTU）的控制被屏蔽時(shí)，現(xiàn)場設(shè)備均可以在配電屏或電氣控制柜上實(shí)現(xiàn)手動控制和檢修。這些配電屏或電氣控制柜需提供基本的控制連鎖或聯(lián)動。

（7）系統(tǒng)主要功能。數(shù)據(jù)處理功能、報(bào)警處理功能、事件處理功能、顯示功能、調(diào)度控制功能、信息管理功能。

（8）設(shè)備配置。

計(jì)算機(jī)主機(jī)：HP VL400；

網(wǎng)絡(luò)集線器：3COM 3C16610；

激光打印機(jī)：HP LJ1100le；

針式打印機(jī)：EPSON LQ1600KIII；

不間斷電源（UPS）：6kVA／1H；

模擬屏及其控制器；

背投式一體化顯示屏；

監(jiān)控軟件。

（9）軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)提供完整的、成熟的適合于水系工程特點(diǎn)的系統(tǒng)軟件、監(jiān)控軟件和應(yīng)用軟件。

●系統(tǒng)軟件選用Windows NT實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。

●監(jiān)控軟件。監(jiān)控軟件選用的是美國Wonderware公司的Intouch監(jiān)控軟件，是基于操作系統(tǒng)的人機(jī)界面（HMI）軟件，是創(chuàng)建人機(jī)界面應(yīng)用的最快捷和最容易的方法，包括ActiveX控件、OLE、圖形、網(wǎng)絡(luò)等。還可以通過添加自定義ActiveX控件、向?qū)А⒊Ｒ?guī)對象，以及創(chuàng)建InTouch QuickScript擴(kuò)展，來擴(kuò)充InTouch的功能。

●應(yīng)用軟件。軟件方案對包括數(shù)據(jù)流向、軟件內(nèi)容、功能模塊劃分、通訊協(xié)議等均相應(yīng)作出設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的可靠長期穩(wěn)定運(yùn)行，不僅基于可靠的產(chǎn)品和設(shè)計(jì)，同時(shí)取決于業(yè)主對系統(tǒng)的要求及其定位，以及業(yè)主在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編制、調(diào)試和最終系統(tǒng)的驗(yàn)收等。

3．現(xiàn)場自動化RTU系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)描述?，F(xiàn)場自動化RTU系統(tǒng)即數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是“數(shù)字水務(wù)”工程建設(shè)的基礎(chǔ)，具備數(shù)據(jù)廣泛性、采集快捷性、數(shù)據(jù)存在應(yīng)時(shí)性的特點(diǎn)。“數(shù)字水務(wù)”采集系統(tǒng)采用人工和自動采集相結(jié)合、衛(wèi)星遙感和雷達(dá)掃描相結(jié)合的方式獲取數(shù)據(jù)，并對外部數(shù)據(jù)進(jìn)行有效整合。該系統(tǒng)包括通訊網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)端終端單元（RTU）、SCADA中心站和采集各種信息的傳感器。SCADA系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程操作監(jiān)視、控制、診斷和本地控制過程；RTU具有模塊化和可擴(kuò)展性，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字量和模擬量輸入、輸出，并支持多中心通訊方式。

RTU系統(tǒng)對現(xiàn)場站的設(shè)備（如：異步電動機(jī)及水泵、液壓啟閉閘門、供油泵、冷卻水系統(tǒng)等）的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和控制。系統(tǒng)主要由PLC數(shù)據(jù)采集控制單元組成。機(jī)組的溫度檢測和電量測量由相應(yīng)的機(jī)組微機(jī)保護(hù)裝置中的溫度檢測模塊和電量測量模塊來完成。機(jī)組RTU的PLC與機(jī)組微機(jī)保護(hù)裝置間采用Modbus－RTU通訊。

（2）RTU控制柜。

●RTU柜的配置及技術(shù)要求：

每個(gè)柜內(nèi)配備一套PLC控制器；

每個(gè)柜中配備一臺UPS，容量不小于1．0kVA；

每個(gè)柜中配置足夠的接線端子。

●PLC技術(shù)性能的一般要求。各站就地PLC技術(shù)性能：PLC應(yīng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，各遠(yuǎn)程分站PLC應(yīng)采用同一型號同一系列，以保證系統(tǒng)和維護(hù)的一致。

（3）現(xiàn)場站的軟件控制。

●數(shù)據(jù)采集：對過程數(shù)據(jù)自動進(jìn)行巡回采集和存貯，采樣周期小于100ms。

●泵閘站的控制：各泵閘站的泵閘控制，一般情況下按中心調(diào)度控制室調(diào)度指示或由其直接控制。但就地PLC應(yīng)按運(yùn)行要求設(shè)置相關(guān)的連鎖。如低水位時(shí)泵不能啟動、按分區(qū)運(yùn)行時(shí)該關(guān)的閘門未關(guān)應(yīng)報(bào)警等等。

●事件順序記錄：事故記錄按類劃分，并有時(shí)間標(biāo)記。

報(bào)警信號：檢測到設(shè)備不正常時(shí)，應(yīng)將設(shè)備號以狀態(tài)字的格式向中心調(diào)度控制室報(bào)告，報(bào)警發(fā)生時(shí)應(yīng)有聲光提示，提請操作人員注意；

接受調(diào)度命令；

編程語言：梯形圖、結(jié)構(gòu)文本語言、順序功能流程圖。

4．圖像監(jiān)視系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)描述（見圖7）。

圖7 圖像監(jiān)視系統(tǒng)

根據(jù)系統(tǒng)的具體特點(diǎn)，系統(tǒng)配置以先進(jìn)、實(shí)用為前提。由于環(huán)境的特殊性，設(shè)備選型以進(jìn)口產(chǎn)品為主?？紤]晚間的照度較低，特別在暴雨等環(huán)境下，現(xiàn)場照度更低，因此要求使用低照度進(jìn)口攝像機(jī)（一般攝像機(jī)滿足不了上述環(huán)境的使用要求）。在信號傳輸上采用同軸電纜傳輸，這種傳輸可以滿足小于0．5千米以內(nèi)的距離要求。中央控制室的監(jiān)視設(shè)備采用數(shù)字硬盤錄像主機(jī)、專用控制鍵盤。以計(jì)算機(jī)控制方式處理圖像，采用電腦液晶彩色顯示器作為圖像顯示設(shè)備，以使圖像清晰穩(wěn)定。

（2）設(shè)備組成。

●16路數(shù)字硬盤監(jiān)控系統(tǒng)采用韓國POS Watch的產(chǎn)品。具體功能特性如下：

POS Watch是一款采用RTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和MPEG4壓縮技術(shù)，具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，帶有數(shù)字矩陣、云臺控制、報(bào)警聯(lián)動錄像功能的嵌入式專業(yè)級數(shù)字錄像監(jiān)控系統(tǒng)。

●操作鍵盤：本工程采用POS Watch公司專用的STD操作鍵盤。

●攝像機(jī)：本工程采用Yamano公司的超低照度數(shù)字化彩色CCD攝像機(jī)。1／3″DSP紅外線彩色攝像機(jī)，采用高靈敏度紅外線攝像原件、電子快門、背光補(bǔ)償處理。

●鏡頭：本工程采用日本精工公司生產(chǎn)的AVENIR鏡頭、SSG0812自動光圈鏡頭、SSL06060可變鏡頭。

（3）系統(tǒng)特點(diǎn)。

●所采用的攝像機(jī)能夠最大范圍地觀察站內(nèi)外及周圍環(huán)境，通過控制云臺、鏡頭能夠觀察細(xì)微變化；

●所有室外攝像機(jī)可以適合晚間工作，在低照度的情況下，同樣可以獲得比較清晰的圖像畫面；

●對所有主控設(shè)備實(shí)行集中管理，采用數(shù)字硬盤圖像監(jiān)控系統(tǒng)，使圖像監(jiān)視系統(tǒng)更清晰、更穩(wěn)定和可靠；

●錄像系統(tǒng)能夠手動或自動錄制設(shè)定的監(jiān)控畫面的圖像，以備查詢；

●要求攝像機(jī)系統(tǒng)設(shè)備的防水性好；

●工程所處雷電頻繁活動區(qū)，極易引起雷擊而使設(shè)備遭到破壞，要求系統(tǒng)具有完善的防雷接地措施，如在電源線、信號線和戶外設(shè)備上增加防雷器，以增加系統(tǒng)的可靠性等。

5．本系統(tǒng)主要特點(diǎn)

（1）集光機(jī)電一體化、電子信息技術(shù)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通訊為一體。

（2）采用現(xiàn)代化的通訊技術(shù)、自動化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及多媒體技術(shù)。

（3）結(jié)合目前世界上先進(jìn)的測量技術(shù)，對諸如流量、水質(zhì)、水位等參數(shù)進(jìn)行在線的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

（4）對城市污水排放及處理、原水和自來水輸送、調(diào)配進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制。

（5）對水利工程以及泵站抽水機(jī)組，閘門、船閘等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制。

6．系統(tǒng)建成后達(dá)到的目標(biāo)

系統(tǒng)建成后達(dá)到的目標(biāo)是：實(shí)現(xiàn)“遙測、遙控、遙調(diào)和遙視”的功能。

（1）實(shí)現(xiàn)各水閘泵站工程運(yùn)行技術(shù)參數(shù)監(jiān)測；各站點(diǎn)的水位、雨量、水質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測；水（船）閘、泵機(jī)運(yùn)行情況實(shí)時(shí)視頻圖像監(jiān)視；閘、泵站的集中自動化控制及遠(yuǎn)程遙控等。

（2）通過建設(shè)GIS地理信息系統(tǒng)和應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)構(gòu)建合理科學(xué)的水利模型，建立一個(gè)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、通訊技術(shù)、水文、地質(zhì)等多項(xiàng)技術(shù)為一體的綜合性信息系統(tǒng)。

（3）在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)建立調(diào)水調(diào)度輔助決策系統(tǒng)和水閘運(yùn)行調(diào)度指揮系統(tǒng)，給領(lǐng)導(dǎo)科學(xué)、合理地調(diào)度水利工程提供決策依據(jù)，同時(shí)也為領(lǐng)導(dǎo)提供一個(gè)網(wǎng)上遠(yuǎn)程控制水利工程運(yùn)行的環(huán)境。

7．應(yīng)用效果

該項(xiàng)目的建成和投入運(yùn)行，將帶來巨大的效益和深遠(yuǎn)的意義。

（1）社會效益：提高了堤圍水閘站、電排站運(yùn)行的自動化水平和現(xiàn)代化管理效率，對確保設(shè)備的正常運(yùn)行、保障人身安全，提升水利工程的整體形象和水平等級，具有重要的意義，也必將為順德市的水利現(xiàn)代化發(fā)揮巨大的社會效益。

（2）經(jīng)濟(jì)效益：該項(xiàng)目的建成投入運(yùn)行，通過精簡水閘站、電排站的運(yùn)行值班人員，提高運(yùn)行可靠性，會取得一定的經(jīng)濟(jì)效益。估計(jì)在5～10年收回建設(shè)費(fèi)用。并在時(shí)效性、實(shí)戰(zhàn)性和科學(xué)防洪治澇災(zāi)害方面都將有顯著的提高。

（3）防洪效益：本項(xiàng)工程優(yōu)化了防洪調(diào)度方案，提高了北滘鎮(zhèn)的防洪工程體系的可靠性，具有明顯的減災(zāi)防災(zāi)效益。

（4）水資源綜合利用效益：實(shí)現(xiàn)水利工程自動化監(jiān)控，將有利于水資源利用和水質(zhì)的保護(hù)，水資源的聯(lián)合調(diào)度所產(chǎn)生的效益將越來越明顯。