张峰水库输水信息化的实现

1浅谈张峰水库输水信息化的实现摘要：文中概述了张峰水库输水信息化系统的主要功能、系统配置以及通信实现方式。关键词：张峰水库、输水信息化、通信引言张峰水库位于山西省晋城市沁水县郑庄乡张峰村沁河干流上，距晋城市城区90km。水库总库容3.94亿m3，是沁河干流上一座以城市生活和工业用水、农村人畜饮水为主，兼顾防洪、发电等综合利用的大型水利枢纽工程。张峰水库工程包括枢纽工程和输水工程两部分。枢纽工程由粘土斜心墙堆石坝、导流泄洪洞、溢洪道、供水发电洞、渠首泵站和渠首输水泵站组成。输水工程由总干、一干、二干组成。总干前24.7km、一干为明渠输水，总干后38.54km和二干为管道输水。总干段设两座（泵站七坡泵站和东岭泵站）。同时总干设检修阀室12座，流量调节阀室2座，调蓄水池1座。二干设检修阀室5座、二干末端阀室1座、分水口3处。为了管理以上众多水工建筑物、安全可靠的运行各类机电设备，张峰水库在枢纽自动化调度系统已建立的基础上设立输水信息化系统。1工程输水信息化张峰水库在输水调度室建立输水信息化系统。系统综合七坡、东岭两泵站计算机监控系统、沿线检修阀室水力量测信息和调流阀室计算机监控系统信息纳入信息化监控软件中。并通过安装在两泵站的摄像头达到对运行机组和闸阀联动远方控制。在合理开发输水调度监控软件的基础上，将输水信息化系统与枢纽调度系统相结合，形式完整的张峰水库工程调度信息化系统。1.1信息化体系结构2张峰输水信息化系统是建立在通用的SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）数据采集与监视控制系统上。针对本工程输水系统的特点专门开发设计，实现满足输水工程运行的信息化要求。本信息化系统采用分布式体系结构，利用已建成的两个泵站独立监控系统，将体系结构分布在多个计算机节点上，各子系统之间通过工业以太网连接起来。在与两个泵站连接上采用了客户/服务器（Client–servermodel）模式，在沿线各个观测点、阀室采用了点对点（peer-to-peer）模式。1.2信息化系统软件配置本工程信息化系统软件可以分类三种：系统软件、支撑软件、应用软件。系统的软件配置结构示意图如下：系统软件提供最底层的、系统级的支持，包括：Windows2008Server操作系统、TCP/IP网络软件。输水工程画面生成与处理各类报表生成与打印数据库生成与维护线路关键节点监测实时监控画面泵站阀室数据采集处理整合历史数据记录七坡报警处理东岭报警处理阀室报警处理量测报警处理系统维护输水SCADA系统面向对象图形支撑系统数据库管理系统SCADA数据库WIndows2008ServerTCP/IP张峰输水信息化系统软件结构图3支撑软件建立在系统软件基础之上，是为了面向各种应用而开发的，是应用软件的支撑平台。支撑软件包括：SQLSERVER2005数据库管理系统，面向对象的全图形人机支撑系统，网络通讯管理系统等。应用软件在支撑软件平台上实现系统功能，按照各类功能划分为11个子系统。每个子系统包含各类功能模块，主要包括系统监控、报警处理、事故记录、历史数据记录、公式计算、进程管理、网络通讯、报表编辑、图形编辑等各个功能模块。1.3信息化系统硬件配置本工程在信息化调度室配置了互为热备的主控机2台；型号为：DELLPOWEREDGER200。数据库服务器1台；型号为：DELLPOWEREDGER710。通讯服务器1台，硬件防火墙2套，路由器、交换机各1台，GPS对时系统1套，无线GPRS通讯终端1套，电信网络终端设备1套，显示大屏1套。2通信方式由于张峰输水工程沿线地形复杂，设备工作环境恶劣等特点，工程对光通讯、无线通讯和租用公网线路三种通讯方式进行了方案比较。通讯方案选择比较表：比较内容通讯方式稳定性实时性保密性可靠性经济性光通讯高高高高差无线GPRS通讯差差较高差高租用公网通道较高较高差较高较差通过以上表格可以看出，张峰输水工程采用单一的通讯方式都难以达到工程安全、可靠和经济性相结合的原则。因此，工程选择了组合通讯方式。张峰输水线路的核心业务采用安全性和封闭性良好的光通讯系统实现：七坡泵站、东岭泵站和输水调度室之间由光纤通信网络组成。东岭泵站至七坡泵站有7公里距离，两站之间有专用电力线路，因此光缆敷设采用与电力电缆同杆架空方式敷4设，规格为8芯架空式光缆。输水调度室与水库枢纽调度中心采用公网方式连接，租用电信部门专用通道，带宽为10M。沿线24处闸阀室水力量测信息量通过无线GPRS\GSM通讯方式。分别在24处检修阀室和输水调度室配置通讯终端。实现水力量测信号的接入。枢纽调度中心和水利厅数字中心的视频信息连接通过已经建立的水利厅专用通讯通道完成。3视频系统输水信息化视频系统有两种实现方式。方案1：全数字化的解方案（网络摄像机或网络视频服务器）；方案2：数字模拟结合的方案（硬盘录像机）。方案1优点：布线简单，可以借助原有的网络环境。缺点：多种功能于一体图像会有失真现象。由于以太网的误码率高，所以图像容易出现马赛克现象。录像文件是保存在监控中心的PC机硬盘上，稳定性和安全性不高。方案2优点：图像质量较好。存储设备的性能稳定，可靠性高，安全性好。缺点：投入设备类型较多，维护技术要求较高。工程选择采用了方案2作为实施方案：视频监控主要完成对七坡、东岭两泵站内的工业电视监控，在输水调度室内可以实时看到各监控点的图像，并可控制云台动作。通过显示器同时显示多点画面。七坡泵站匀速球摄像机设置：1台用于监控泵站外景，可监控站区的全貌情况；1台布置在35kV变泵站外景，2台布置在主厂房内，半球摄像机设置：1台布置变频器室，1台布置在中控室，1台布置在高压室。东岭泵站摄像机布置与七坡泵站布置相同。摄像（控制）信号通过视频光端机引入输水调度室。视频系统后端配置16路硬盘录像机1台。调度室通过视频监视器和大屏幕显示。同时将视频信号通过公网（专用网络）送至水库枢纽调度中心以及水利厅数字中心。4结语张峰水库输水工程线路长、环境复杂、条件恶劣、建筑物和设备众多且分散的水利工程，具有水利输水工程的典型特点。随着社会发展，人工、交通和维护成本5不断增加，实现输水信息化是工程安全运行、快速响应和节约管理的必然趋势。本工程信息化系统充分结合了实用性和经济性的特点，具备山西输水工程信息化的代表性，其系统结构、软硬件配置、通讯方式和视频方式均可以为同类工程所借鉴。