浅谈通榆河枢纽工程自动化系统升级改造的实践.pdf

TECHNOLOGY AND INFORMATION信息化技术应用科学与信息化2023年9月上 83浅谈通榆河枢纽工程自动化系统升级改造的实践闫光明1 徐建叶21.南京南瑞水利水电科技有限公司 江苏 南京 211106；2.盐城市通榆河枢纽工程管理处 江苏 盐城 224000摘 要 本文简要介绍了通榆河枢纽工程原有监控系统的结构、功能和软硬件配置，阐述了监控系统升级改造的主要思路，经过升级改造后在盐城市通榆河枢纽工程管理处建立示范性应用，为全省乃至全国水利工程运行管理单位进行统一的水利工程运行管理应用建设探索方法，起到示范和借鉴作用。关键词 一体化升级改造；技术分析；发挥工程效益；提高管理水平Discussion in Practice of Upgrading and Transforming Automation System of Tongyu River Hub ProjectYan Guang-ming1,Xu Jian-ye21.Nanjing Nari Water Resources and Hydropower Technology Co.,Ltd.,Nanjing 211106,Jiangsu Province,China;2.Yancheng City Tongyu River Hub Project Management Office,Yancheng 224000,Jiangsu Province,ChinaAbstract This paper briefly introduces the structure,functions,software and hardware configuration of the original monitoring system of the Tongyu River Hub Project,and elaborates on the main ideas for upgrading and transforming the monitoring system.After the upgrading and transformation,a demonstration application is established at the Tongyu River Hub Project Management Office in Yancheng City,exploring methods for unified water conservancy project operation and management application construction for water conservancy project operation and management units throughout the province and even the country,playing a demonstration and reference role.Key words integrated upgrading and transformation;technical analysis;utilize engineering benefits;improve management level引言盐城市通榆河枢纽工程位于滨海、响水两县境内，由大套一站、二站、废黄河立交抽水站、废黄河引水站、响水船闸及大套船闸共六座主体水利工程建设物及相关水工建筑配套组成，与通榆河、总渠、入海水道、废黄河、灌河等流域性河道沟通连接，该枢纽工程目前是盐城市最大的综合跨流域水利工程。经过十多年的发展，盐城市通榆河枢纽工程管理处信息化基础工作得到了一定的发展。处属6个工程陆续全部建成计算机监控系统、视频监视系统。总体上看，通榆河枢纽工程管理处信息化水平很低，虽然电脑普及率、上网率高，但全处各单位之间、各单位内部的工程和办公系统之间、部门之间还没有统一的平台，各个系统相对封闭，不能互联互通，无法进行有效管理，特别是在船闸登记收费、运行调度以及全处性工程资料管理、办公自动化、综合业务管理等方面也没有较成熟的信息化应用系统。不满足国家级水管站的评审要求，随着事业的发展，为更好地适应新形势、新任务，迫切需要加快信息化建设步伐。1 现状分析目前水利工程中根据业务需求，配置部署了各个专业子系统，可实现各个专业子系统的监测、运行监视、设备控制功能。但是，各个子系统相互独立，无统一的基础平台，在必要时系统之间个别站点以通信的方式实现数据交换。因各子系统设备生产厂家、品牌不完全相同，使用的软硬件平台也不同，只有少量水利工程建设了统一的数据存储中心，致使当前水利工程的统一数据处理中心存在子系统的数据接口不一致、系统资源配置冗余、结构复杂、各子站点数据无法共享、日常运维费用高以及管理不方便等问题1。前面的问题严重影响阻碍了水利信息化综合运行管理水平的提高，不利于水利工程效益、运维管护水平、安全水平等方面的提高。已建成的数据中心，由于信息化基础设施及应用系统发展不平衡，大量的分布异构数据无法进行有效的统一管理，仅停科学与信息化23年9月上内文0907.indd 832023/9/8 17:33:59 TECHNOLOGY AND INFORMATION信息化技术应用84 科学与信息化2023年9月上留在数据展示层面，未能结合业务需求，进行深入的业务应用开发，未能建成集运行、管理、维修、养护一体化的综合统一的水利工程管理业务应用系统平台。2 系统总体设计分析2.1 设计思路信息化系统建设的质量与水平直接关系到整个工程信息化与自动化的预期效果。根据信息化系统的建设原则，本项目建设遵循如下设计思路：在闸站现地配置可靠的PLC监控设备，采集准确、全面的数据信号、并配置可靠的视频监测采集系统、UPS等支撑辅助系统，为远程控制的实现提供保证。建设专用高性能的通信数据传输系统是保证调度指令、信息畅通，保证系统应用实现统一的目标调度。实现本项目信息化建设重要基础保障数据信息通畅、及时传输，各闸站、船闸等监控指令的瞬时性控制要求。计算机区间网络间数据互通要经过网闸以保证管理区、控制区系统的安全。计算机系统网络是信息化系统调度的载体，根据不同系统应用对网络安全性、灵活性、实时性及宽带要求来建设计算机网络。进而为提高网络系统的可扩展性，网络维护，计算机网络采用分层结构。既便于在出现故障时将影响面控制在小范围，又可以对系统进行扩容，还可通过每层应用的重要性不同实施相应的安全策略，更好的处理网络安全与投资的关系。对该数据采集平台而言计算机监控系统只是应用功能、数据类型不同的业务应用模块，不再是传统意义上自动化中是采用各自独立的系统及软件平台。各业务应用功能模块既可布置在不同的计算机，又可在同一台计算机上实现。采用一体化应用管控平台能最大化减少系统运维工作量、提高各站点数据统一共享水平。采用统一管控平台，该平台把传统的自动化数据采集系统的几乎所有功能进行了融合，并通过该平台实现各类数据信息的分析评估及专业化的应用。2.1.1 标准开放建设思路。标准是任何系统能建设好的基础要求，是规范体系、统一运管和建管的系统的重要基础，也是系统安全运行、信息资源共享、各平台顺利集成、进行有效系统开发和系统更新完善，及后期建设扩展和软件升级的保证。开放是在标准的前提下，在一体化应用管控平台软件的基础，使用开放的策略建设系统，系统软件平台可以集成不同的产品不同的厂家和应用，可将各类资源整合一体，最终实现设计目标。2.1.2 调度控制管理分层分区的设计思路。为了体现工程的三级控制、调度控制和组织结构特点，应用分层分区进行软件系统的设计。分层：纵向结构分3层，兼顾到现地层设备、管理站、处调度中心在工程管理运行、监测控制等方面不同的应用要求：第一层为处调度中心，负责综合监控软件部署、工程管理等功能；第二层为管理站，综合监控软件部署、工程管理等相关业务；第三层为现地设备，布置安装闸泵站、船闸现地监测设备方面的自动化采集业务。分区：横向要考虑现地视频、监控、综合应用展示等方面系统业务，为保证系统的网络安全，从横向的结构分成控制区（负责生产管理）、管理区（负责办公管理）和互联网区2。控制区包含闸泵、船闸监控系统方面的业务；管理区包含视频系统方面业务，生产、办公管理区统称为内网区，互联网区为外网区，因控制区与管理区之间存在数据的交互，为保证控制区闸门系统控制等方面的安全，要加装单向隔离设备进行数据的交互，并严格控制各区间数据流量信息的交换，保证控制区系统设备的安全，管理区和互联网区之间要加装防火墙安全设备，以保证数据传输的安全，不被病毒入侵。2.2 系统总体架构盐城市通榆河枢纽工程信息化系统是由：视频监视、闸门泵站、船闸监控等采集系统；计算机通信网络；泵站监控、视频等综合监控监测应用组成。2.2.1 现地信息采集与监控系统。现地信息采集与监控系统是感知部分也是整个系统建设的基础，主要由泵站、闸门、船闸监控、视频监视远程控制和信号监测组成。2.2.2 通信网络系统。通信数据传输网络系统是数据正常通道传输的保障，主要包括计算机网络系统。2.2.3 一体化应用综合管控系统平台。一体化综合管控系统主要由数据资源管理平台、应用支撑平台及业务应用组成。（1）数据资源管理平台。数据资源管理平台主要为各类数据资源和数据交换汇聚的管理。对下实现数据下发和采集，与现地各类设备远控和信息采集系统的通信，对上为数据存储、采集、处理及管理中心，为软件平台各类业务的应用提供数据信息的支撑。（2）应用支撑平台。应用是以中间件技术、应用服务为核心的技术基础软件支撑平台，连接各业务应用和资源数据平台管理的桥梁，是实现系统应用互连互通和资源共享的作用，应用支撑平台应为各类业务应用提供综合、统一的支撑平台，主要包括数据处理、数据通信、控制服务、查询统计、报表、科学与信息化23年9月上内文0907.indd 842023/9/8 17:33:59 TECHNOLOGY AND INFORMATION信息化技术应用科学与信息化2023年9月上 85图形、报警、二维GIS、跨区同步、权限管理等功能。（3）业务应用。业务应用主要是实现各类生产及管理业务应用，主要包括泵站/闸门/船闸远程监控、视频监视、船闸收费管理等综合监控监测应用。2.3 控制系统总体结构本工程信息化系统采取横向分区、纵向分层的系统设计结构。2.3.1 纵向上，分为三级：第一级为中心级，即管理处调度中心；第二级为管理站（分中心）级；第三级为现地级，即各管理所现地侧LCU控制设备。图1 纵向分层结构图图2 信息系统横向分区示意图2.3.2 横向根据安全等级的不同划分成内网区和外网区，内网区从安全和管理方面进一步规划为控制区和管理区。内网控制区业务设控制应用方面的专网，主要承载安全性高、实时性强的闸泵、船闸系统监控3。内网的管理区业务部署的是本工程管理类生产应用，前者的安全级别要求高于后者，所以两区之间要用物理隔离装置进行隔离，从而保证高低安全区系统数据传输的正常运行。外网区要与互联网接入应用业务，用于互联网信息检索、日常文件下载和办公等。各级纵向用户要经过管理处调度中心Internet三层交换机来访问互联网区，内网管理区与外网区间的接口，要配置防火墙等设备，从而保证网络监控系统的运行安全。2.4 系统总体功能采用一体化应用综合管控监控平台，实现视频监视、闸门、泵站、船闸监控、状态信息监视，闸门、泵站、船闸等设备远程集中采集控制、综合报警、报表统计与查询。2.5 系统划分根据系统的建设任务与目标，自动化系统主要由支撑系统（PS电源系统与防雷接地保护、机房实体环境、通信网络系统），现地侧监测控制系统（闸门、泵站、船闸现地监控、视频图像采集），应用系统（闸门、泵站、船闸计算机监控系统等测控传感器数据采集及现地设备控制功能的应用、船闸收费管理、视频监控系统的应用）等部分构成。3 结束语本项目将一体化运行管控技术引入水利行业水利工程运维管理，而非停留在概念上，重点解决如何进行统一资源建模及海量数据存储、传输、处理和应用这一水利信息化发展必须面对的问题和挑战。本项目研究将为水利工程管理单位的信息化系统建设提供思路、提出要求，可以保证“统一技术架构、强化资源整合、促进信息共享、保障良性运行”的信息化建设目标的实现。开发的水利工程一体化运行管控平台，从而更加规范通榆河枢纽工程管理人员和运维人员的日常工作要求，提高工程的经济安全运行标准，实现水利工程的软件信息数据采集、控制自动化，运行管理网络化和规范化，调度决策科学有效化，分析故障问题处理智能化、具备重要的社会、经济效益。参考文献1 谢希仁.计算机网络(第6版)M.北京:电子工业出版社,2013:52.2 许哲峰.泵站运行管理使用计算机自动控制系统研究J.科技与创新,2016(2):57-58.3 丁纯.排水泵站的优化运行管理J.中华建设,2017(1):124-125.科学与信息化23年9月上内文0907.indd 852023/9/8 17:33:59