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            水利
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            隨著兩化融合的深入推進、物聯網等新興技術的興起,水利行業技術進入了自動化、信息化綜合集成階段,信息化系統將所有底層現場的電氣控制、過程控制、運動控制和數以萬計的儀器儀表測試系統都高度、有機地融合在綜合自動化網絡上。

            水利綜合管理平臺主要完成對閥門、機電設備、壓力和液位、流量等數據采集和監視管理任務,將整個遠程站的數據進行處理、分析、存檔并向各遠程站發送調度及控制指令。

            主調度控制中心的操作人員通過SCADA系統操作員工作站所提供/顯示的各監控站點相關機電設備監控,實時采集相關機電設備工作狀況,實現對供水沿線重要節點壓力、流量、水質等參量的監測,完成水情、工情信息實時掌握。

            水利綜合系統的目標:

            (1)建立管控一體化網絡體系,改變多個控制系統各自獨立,無法進行綜合分析,無法進行統一規劃和利用全局資源的局面,從目前面向生產過程控制的自動化轉向面向業務管理的信息化,提高管道運營控制和管理水平。

            (2)建立水利的閥門、泵站等數據集成,徹底實現控制系統與管理系統的數據共享,對控制系統的數據進行更深層次的數據挖掘,實現數據本身的價值,減少信息的浪費,讓企業(水利局)層管理者能夠及時、直觀地了解現場的運行情況,對現場進行可控管理。

            (3)基于數據集成平臺,對大量信息進行分析提取,對水情、水文等進行數據統計分析、未來趨勢預測、運行方案優化,為管理決策提供支持。

            從業務角度分析,水利信息綜合平臺應包含采集與監控系統、視頻系統,GIS系統,管理信息系統、綜合分析系統等。具體的需求如下:


            u 設備運行和流程可視;

            u 視頻集成可視,視頻闖入報警

            u 安全運行監視及事件報警;

            u 事故分析處理;

            u 事件、事故及故障打印功能;

            u 系統與GPS時鐘同步;

            u 語音報警;

            u  趨勢分析及事故追憶;

            u 實時控制與調節;

            u  根據供水流量目標(或供水全線的水位壓力控制目標),確定泵站開機臺數和開機組合,確定水泵的最優工況運行;

            u 運行參數統計記錄與生產管理;

            u 標準接口;

            u 系統自診斷與冗余切換;

            u 軟件易維護;

            u 高性能的歷史存儲;

            1 系統整體結構

            水利綜合調度監控系統建設的目標就是實現對水利相關設備調度的高度智能化、科學化。調度的依據就是對各種數據信息(實時、歷史、空間、非空間、事件、消息等)科學分析的結果,而數據信息又是所有各種分析的基礎。因此,調度監控系統的基礎就是數據信息,而核心就是實施調度的各種功能模塊,其邏輯結構也可分為三層。

            水利綜合調度系統從功能邏輯上被分為數據采集層、數據管理層和應用層。從操控邏輯上劃分可分為就地操控、站控管理、總調度中心管理。詳細的架構如下:

            1.1 調度架構

            調度控制中心是水利綜合SCADA系統的中樞,系統應能確保數據采集、存儲的及時性、準確性、完整性、安全性和可靠性,同時系統應具有支持系統平臺的開放性,支持用戶開發、補充和完善應用功能。

            調度控制中心的計算機系統按客戶機/服務器結構設置。局域網采用100 Mbps高速以太網。為了提高系統的可靠性,服務器采用雙機熱備、局域網冗余配置。操作員工作站、工程師工作站等均作為局域網上的一個節點,共享服務器的資源。服務器采用分布式結構,按功能將它們分開設置,以降低單臺服務器的負荷,提高系統的處理能力和可靠性,并便于管理。

            調度中心各應用及服務信息系統描述如下:

            1) 實時數據服務器

            實時數據服務器主要為生產運營系統提供實時數據管理支撐,主要負責處理、存儲、管理從站場和RTU、PLC采集傳送來的實時數據,并為網絡中的其它服務器和工作站提供實時數據。實時數據存放在實時數據庫中,實時數據服務器中運行通信管理軟件,完成與各站場及RTU的通信連接、協議轉換、網絡管理等任務。

            2) 歷史數據服務器

            歷史數據服務器主要完成歷史數據的存儲、管理,并為網絡中的其它服務器和工作站提供數據服務。

            3) 應用服務器

            應用服務器綜合分析服務器,主要依托前端采集的實時數據和歷史數據進行綜合分析。負責供水的追蹤與統計、設備運營和供水量綜合分析、未來調度的預測等,實現平衡調度。

            4) Web服務器

            Web服務器是實時監控系統與管理應用系統之間的銜接服務器。實時監控系統將有關信息寫入Web服務器,并對其實時更新。Web服務器在管理信息網絡中以網站的形式出現,它既為管理系統提供生產信息,又避免了與生產實時監控系統等無直接關系的計算機直接訪問實時監控系統服務器。

            5) 操作員工作站

            操作員工作站是調度、操作人員與調度中心計算機監控系統的人機界面(MMI),它在調度控制中心計算機監控系統中作為客戶機,操作員通過它可詳細了解管網的運行狀況并下達命令,它們通過LAN與服務器互聯并交換信息。

            6) 工程師工作站

            工程師工作站是系統工程師的操作平臺。工程師可通過它們對計算機監控系統的數據庫等進行維護和管理;同時還可以對系統進行二次開發,實現其所允許的功能。

            1.1.1 運行監視

            實時動態地顯示設備運行情況,包含各種設備實時運行狀況、各種實時工藝參數和調節參數 。

            1.1.2 遠程操控

            系統操作員可以根據管網輸配氣的需要,下達調度指令給各SCS站或直接操作任何可以操作的閥門或其它執行器,遠程調度包含PID調解、閥門關閉等。

            1.1.3 GIS導航

            通過先進的GPS-GIS復合組件,實時采集GPS衛星定位系統服務器數據,實現 GIS地圖瀏覽和GPS全球定位功能。使得SCADA、GPS和GIS三大功能無縫地整合到了一個系統中,實現了SCADA+GPS+GIS一體化的應用策略。通過GIS導航可以快速查詢出各個水利現場的運營情況。


            1.1.4 報警和事件

            報警服務后臺支持統一對報警事件進行調度管理,提供限值報警、變化率報警、偏差報警、質量戳報警、SOE報警等多種報警管理方式。分布式報警服務具備報警存儲、統計、分析、顯示、查詢、事件觸發、打印等功能。支持導航模式管理和定位報警,方便查找與管理。支持多媒體語音、視頻、文本語音轉換、郵件和短信等實時方式的報警通知與輸出,支持報警、事件網絡數據斷線存儲,恢復功能。

            系統預警,力控ForceCon Platform家族平臺包含了多級預警設置,并可根據歷史分析結果、對運行參數進行預警。從而將事后分析變為事前預防,有效降低生產事故的風險,將風險扼殺在萌芽狀態。

            1.1.5 報表分析

            報表格式可以根據生產的實際要求,通過監控軟件與EXCEL電子表格的動態鏈接,任意定義各類表格及其格式,如班報表、日報表、月統計表,甚至年統計表等等。并且可以統計每一個報表的最大、最小值,設備優化和企業管理進入全面量化控制過程。利用定時打印設置功能,可以設置定時自動打印各類報表,也可以根據需要人工干預,隨時打印所需報表。

            1.1.6 曲線分析

            歷史趨勢:根據用戶的需要我們可以將相關的監控點數據生成歷史趨勢圖。通過歷史趨勢,用戶可以查看以前特定某段(點)時間的歷史圖形記錄,可以查找故障發生的時間,變化趨勢,從而找出系統的故障原因。

            實時趨勢:同樣可以生成實時趨勢圖,用于分析模擬量參數(如流量、溫度、壓力等)的變化趨勢,以更好地讓操作人員掌握系統參數的變化趨勢,使系統保持最佳運行。

            1.1.7 設備運行管理

            提供快捷的分析工具使操作人員可以方便地完成數據存儲、查詢、分析、統計計算。提供給監管層有效的手段對日常工作進行監督,可以對不同類型和重要性的數據按需進行監管條件的設置。一旦未能按時進行處理,系統將會第一時間通知監管人員(系統消息、郵件和手機短信等方式)

            1.1.8 氣象信息

            采集氣象站的氣象信息,并在綜合系統上進行展示。

            1.1.9 系統集成

            可通過標準的接口與已建立的接口進行集成,可與視頻監控系統進行良好的集成,支持SCADA畫面如何與視頻畫面進行聯動,可以與數字視頻技術基于服務器端與客戶端方式的開放融合。

            1.2 運營調度管理系統

            1.2.1 能耗分析

            系統能通過內嵌的能源計量管理模塊和生產計劃模塊自動對生產的運營直接成本和綜合成本進行分析比較,協助管理人員找出能夠實現效益優化的生產管理方案。并可根據使用方提供的算法模型隨時自定義生成和系統結合的多種智能輔助分析工具。

            1.2.2 優化調度

            通過平衡供水優化經驗型的調度方式。城市供水在過去幾十年里一直采用經驗型的調度方式,調度人員根據運行數據和設備情況結合自身經驗,按日、按班次制訂供水計劃,確定泵站在各時段投人運行的水泵數量和頻率。這種經驗型的管理極可能造成管網不同區域的水壓高低不平衡,以致資源浪費或者供水量不夠,甚至造成既浪費能源又不一定能滿足供水要求的局面。優化調度可實現資源的合理利用,避免供給水的不穩定。

            1.2.3 調度管理功能

            本系統主要完成五個方面的功能:

            (l)實現網絡內的任何計算機經過安全授權后,可以瀏覽到基于B/S架構的生產實時數據、站場流程畫面、設備運行狀態、安全監控和預警分析;

            (2)實現網絡內的任何計算機經過高級別安全授權后,可以對調度令、運行控制參數、設備運行狀態、預警參數、管道基礎業務數據進行添加、修改、審批和下達,以達到對各現場運行狀態實現可控的目的。

            (3)實現網絡內的任何計算機經過查詢授權后,可通過時間、組織機構、數據類型等多種維度對系統內的公共數據、SCADA實時數據、生產數據、應急決策方案等進行綜合查詢和分析。

            (4)實現網絡內的任何計算機經過報表授權后,對系統中的各種類型的報表,如生產運行日報、能耗報表、設備運轉等報表等進行查看。

            (5)實現網絡內的任何計算機經過系統管理授權后,對系統中的用戶進行角色分配和權限設置。

            1.2.4 移動智能端瀏覽

            整個發布的系統即可以通過電腦對系統運行和分析的情況進行查看;也支持手機、IPAD等移動智能端的實時在線瀏覽,方便管理層實時了解和決策。

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