ABLE-LAYOUT: fixed; WORD-WRAP: break-word">第一章 系統(tǒng)總體架構(gòu)及特點(diǎn)
1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
金山現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)（廊淦島）水閘泵站計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體技術(shù)、PLC技術(shù)等，系統(tǒng)以全開放式的分層分布結(jié)構(gòu)，主控級(jí)全部采用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的管理，各現(xiàn)場(chǎng)控制單元均采用PLC可編程序控制器，視頻、音頻、數(shù)據(jù)、控制均通過以太網(wǎng)來傳輸。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如下：
圖5 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
從地理位置上可將系統(tǒng)劃分為三個(gè)層次：中心層、網(wǎng)絡(luò)層和監(jiān)控層，從功能上可分為水閘水泵監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)通訊與傳輸、上位機(jī)監(jiān)控軟件、視頻監(jiān)控及安防報(bào)警、大屏幕顯示、防雷接地等功能。
系統(tǒng)功能示意圖如下所示：
圖6 系統(tǒng)功能框架圖
中心層位于農(nóng)園園區(qū)管理中心的廊下水務(wù)站，是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，所有遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制操作均可在中心層通過應(yīng)用軟件子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)完成；網(wǎng)絡(luò)層分布于廊淦島的各個(gè)泵、閘站及分布于各河道上的光纜，是構(gòu)成系統(tǒng)必不可缺的部分。所有的信息、命令必須通過網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行傳達(dá)和執(zhí)行；監(jiān)控層位于各個(gè)泵、閘站內(nèi)，是整個(gè)系統(tǒng)的“感覺”、“執(zhí)行”機(jī)構(gòu)，是構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的基本要素。
網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)采用具有自愈功能的千兆光纖環(huán)網(wǎng)組成冗余通信網(wǎng)絡(luò)，為整個(gè)控制系統(tǒng)提供一個(gè)安全、穩(wěn)定的數(shù)字通道。
水閘水泵監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由位于各個(gè)泵、閘站內(nèi)的監(jiān)控子站構(gòu)成，主要任務(wù)是對(duì)分布各地的水閘泵站的閘、泵的工作情況進(jìn)行監(jiān)視和控制，同時(shí)將閘站采集的視頻、水位、雨量等測(cè)量信息匯總后通過網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)傳輸至監(jiān)控中心（中心層），執(zhí)行遠(yuǎn)方對(duì)站內(nèi)設(shè)備的操作或依據(jù)特定的規(guī)則對(duì)站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)操作。
視頻監(jiān)控及安防報(bào)警系統(tǒng)包括視音頻監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)紅外線防盜、語音對(duì)講、照明報(bào)警等幾方面。現(xiàn)場(chǎng)防盜采用紅外報(bào)警及聲光警號(hào)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)各監(jiān)控站點(diǎn)的防盜監(jiān)視?？紤]今后系統(tǒng)運(yùn)行“無人值守、遠(yuǎn)程監(jiān)控”的要求，因此在各個(gè)站點(diǎn)配置雙向語音對(duì)講設(shè)備，便于值班人員遠(yuǎn)程指揮。此外，在照明報(bào)警方面也應(yīng)能夠做到遠(yuǎn)程控制。
上位機(jī)軟件系統(tǒng)通過特定功能模塊，充分利用網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和監(jiān)控子系統(tǒng)所提供的功能，協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)所有硬件和軟件共同工作，實(shí)現(xiàn)島內(nèi)所有水閘和水泵運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、水閘遠(yuǎn)程啟閉控制、水泵遠(yuǎn)程啟?？刂?、水利信息報(bào)表的統(tǒng)計(jì)，以及島內(nèi)自動(dòng)調(diào)水等功能。同時(shí)，還可結(jié)合智能調(diào)度平臺(tái)為綜合智能調(diào)水調(diào)度提供最佳方案，最終達(dá)到防洪標(biāo)準(zhǔn)化、排澇分流化、管理智能化的目標(biāo)。
大屏幕顯示系統(tǒng)使用DLP無縫拼接技術(shù)，可以有多種顯示方式，可以顯示GIS地圖、上位機(jī)軟件、視頻監(jiān)控等，也可為將來的專家決策或會(huì)議系統(tǒng)提供大屏幕顯示功能。
2. 系統(tǒng)功能
系統(tǒng)對(duì)廊淦島內(nèi)的各個(gè)水閘泵站的情況進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)水閘、水泵、水位、雨量等進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。對(duì)廊淦島的水情、工情和雨情、氣象信息做統(tǒng)計(jì)和分析，對(duì)水閘泵站實(shí)行聯(lián)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度功能。
本工程應(yīng)達(dá)到如下功能：
n數(shù)據(jù)采集
本系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)包括:
ü閘門運(yùn)行高度
ü內(nèi)外河水位
ü廊淦島的雨量
ü廊淦島的水質(zhì)、氣象信息（人工確認(rèn)方式）
ü水泵、閘門等設(shè)備的工作狀態(tài)
ü站點(diǎn)實(shí)時(shí)圖像及聲音
ü 防盜報(bào)警信息
n閘門、水泵的本地、遠(yuǎn)程控制
n數(shù)據(jù)匯總分析
能夠?qū)Ω黝愑昵?、水情和工情信息進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，并能結(jié)合智能調(diào)度平臺(tái)為綜合智能調(diào)水調(diào)度提供最佳方案。
n數(shù)據(jù)交換
與水務(wù)局其他相關(guān)信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，獲取所需的信息，并為其提供數(shù)據(jù)；與防汛中心建立密切聯(lián)系，共享數(shù)據(jù)資源，汛期能為防汛排澇及時(shí)提供相關(guān)數(shù)據(jù)。
n能化的防汛排澇及引清調(diào)水功能
3. 系統(tǒng)特點(diǎn)
2 千兆環(huán)形以太網(wǎng)通訊
網(wǎng)絡(luò)的主干采用光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)，并配千兆網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，使網(wǎng)絡(luò)帶寬達(dá)到1000M，并且以自愈環(huán)形網(wǎng)的方式通訊，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)站有兩條以上路由通向主控中心，當(dāng)某個(gè)線路發(fā)生通訊故障時(shí)，系統(tǒng)能自我檢測(cè)尋找合適的備用路由，即系統(tǒng)具有自愈合的通訊能力。
2圖像、語音、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸
由于系統(tǒng)具有足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬，所以每一個(gè)站點(diǎn)的圖像、語音、數(shù)據(jù)具有了實(shí)時(shí)的傳輸條件，系統(tǒng)中每個(gè)站點(diǎn)配置的視頻服務(wù)器采用目前主流的Mpeg4圖像語音處理算法，能最大的保證圖像和語音的質(zhì)量。
2數(shù)據(jù)的共享
系統(tǒng)使用外置式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)SQL Server，具有開放式、通用性的特點(diǎn)，可以方便將來的專家決策系統(tǒng)、電子政務(wù)系統(tǒng)、數(shù)學(xué)模型控制、Web/Gis系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)共享。
2遠(yuǎn)程控制/本地控制
在電氣設(shè)計(jì)上，遠(yuǎn)程控制與現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制不發(fā)生直接的關(guān)聯(lián)性，遠(yuǎn)程控制的故障不影響現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制，現(xiàn)場(chǎng)控制為最高級(jí)。
2雙機(jī)冗余備份能力
中心控制系統(tǒng)是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，中心控制計(jì)算機(jī)一旦出現(xiàn)軟件死機(jī)、硬件設(shè)備故障等情況，將對(duì)整個(gè)廊淦島造成無法估計(jì)的損失。因此監(jiān)控中心配備2臺(tái)控制主機(jī)，安裝具有雙機(jī)熱備功能的工業(yè)級(jí)監(jiān)控組態(tài)軟件iFix確保中心控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)（兩套軟件）以雙機(jī)冗余備份的方式工作，任何一臺(tái)主機(jī)的故障不會(huì)影響另一臺(tái)主機(jī)的正常運(yùn)行，兩臺(tái)主機(jī)的控制與數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一性，一臺(tái)主機(jī)的操作和數(shù)據(jù)的變化會(huì)影響別一臺(tái)主機(jī)的變化。
2安全防盜能力
由于廊下鎮(zhèn)水閘泵站都位于比較偏避的郊外，所以經(jīng)常發(fā)生電纜、設(shè)備被盜被破壞的情況，故本次規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)我們把安全防盜的建設(shè)也列為重要設(shè)計(jì)的內(nèi)容。
我們?cè)诿總€(gè)現(xiàn)場(chǎng)站及中控室設(shè)置有紅外線報(bào)警探測(cè)器、閉路電視監(jiān)控?cái)z像機(jī)及音頻監(jiān)聽器，當(dāng)有非法闖入時(shí)主控中心立刻會(huì)有報(bào)警提示，并且攝像機(jī)開始錄像錄音，現(xiàn)場(chǎng)的聲光報(bào)警警號(hào)也會(huì)觸發(fā)，利用雙向語音對(duì)講系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)主控中心與現(xiàn)場(chǎng)站的直接通話，可以有效的防止被盜事情的發(fā)生。
2DLP大屏幕顯示
在中控室我們配置有一套多媒體大屏顯示系統(tǒng)，約8.4平方米，使用DLP無縫拼接技術(shù)，可以有多種顯示方式，可以顯示GIS地圖、上位機(jī)軟件、視頻監(jiān)控等，也可為將來的專家決策或會(huì)議系統(tǒng)提供大屏幕顯示功能。
2可擴(kuò)展性
考慮到農(nóng)業(yè)園區(qū)的可持續(xù)性發(fā)展的要求，此次規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)我們?cè)谟布?、軟件及網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方案中作了充分的考慮，所用的設(shè)備、軟件、網(wǎng)絡(luò)等都是標(biāo)準(zhǔn)的、主流的、開放式、分層次的結(jié)構(gòu)體系，方便了將來的擴(kuò)展需求。
