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佛山市高明区沧江泵站管理处 528500
摘要：水利自动化系统是水利工程的辅助工程，也是水利工程灵魂工程。自动化系统采集的数据真实有效与否直接关系到水利防汛抗旱部门的决策效果，所以水利自动化工程的质量把关至关重要。
关键词：电气自动化；水利工程；应用
前言
随着时代的进步和科技的发展，电子电力技术和微电子技术得到了迅速的发展，因此，人们很自然的就把电气自动化运用在了水利水电工程的自动化方面，使水利水电工程的建设和发展更好。我们知道，水轮发电机是水利水电工程的主要枢纽，而水利水电工程的自动化恰恰扮演了水轮发电机枢纽的角色，它主要是通过模拟计算从而对整个水利水电工程监测控制作用，职责主要是自动检测发电机组与相关部件的运行状态，一旦出现问题，它可以迅速发出报警信号，从而自动完成任务。水利水电工程的大小，电站的类型与机组设备的好坏直接决定水利水电工程自动化的程度。
一、水利工程电气自动化
水利工程电气自动化工程一般包括：闸门监控自动化系统、泵站监控自动化系统、大坝安全自动监测系统、水情自动监测系统等。近年来，中型以上的水利工程几乎都建有自动化系统，部分小型水利工程也安装了自动化设备实现遥测遥控。水利工程自动化系统的技术构成模式如下：
1 系统的总体结构特性
目前水利工程自动化系统大都采用二层或三层分布式系统结构，第一层为现地测量控制层（现地单元层），第二层为集中监控层（主控单元层），第三层为生产调度管理层（管理单元层）。系统各单元间的测控计算机均通过TCP /IP 高速以太网连接，其主控级与现地单元级以及现地单元级间采用星形以太网或环网连接，网络介质大都采用了网线和光缆相结合的模式。
控制权分生产调度管理层、集中监控层、现地测量控制层三级，控制权可以进行设置和切换，优先顺序为“现地测量控制层—集中监控层—生产调度管理层”。
2 系统的主要硬件配置
现地测量控制层一般都是由现地传感器或变送器、现地智能仪表、PLC 控制系统等部分组成。现地传感器或变送器主要包括开度传感器、荷重传感器、水位变送器、压力变送器等；现地智能仪表主要包括开度测控仪、荷重测控仪、水位仪、电流表、电压表等；PLC 控制系统主要由PLC 系统与其输入输出接口及其电源按钮等部件组成。
集中监控层一般都是由主控计算机、数据服务器、打印机、UPS 电源、网络设备等部分组成。系统主控应用软件安装在主控计算机中，可通过主控计算机对整个系统进行操作控制。
生产调度管理层一般由调度管理计算机、数据库服务器、打印机、UPS 电源、网络设备等部分组成，可以进行远程调度管理和实现办公自动化。
3 系统的应用软件与数据库的配置
水利工程自动化系统主控应用软件大都采用了组态软件技术，大部分为进口产品，部分为国产产品。具有无需编制复杂的指令代码、开发周期短、界面友好、通用性强、可靠性高等优点。数据库采用SQLSERVER 系统，数据库的性能较高。
4 系统操作与应用特点
水利工程自动化系统是一种硬件和软件相结合的系统，其硬件环节多而分散，影响因素多，且间歇性使用，必须定期对系统进行检测和维护，以保证系统在需要使用时能正常可靠地工作，因此对操作维护人员的素质要求较高。
二、工程应用实例
某水闸建设规模为中型、Ⅲ级建筑物，水闸共有钢板闸门 8 孔，每孔净宽 12 m，总宽 96 m。设计洪水标准为 20 年一遇，相应洪水位 2.81 m，设计洪水流量 393 m3/s；洪水标准为 50年一遇，相应洪水位 3.07 m，洪水流量 556 m3/s。
1水闸计算机自动化控制系统
大闸计算机监控系统覆盖的范围为 8 个水闸以及上下游水文测量站和一个配电房。系统充分利用计算机及自动化技术，实现对上述系统集中监控，同时对数据进行分析，给出决策信息；所有信息均实现与管理系统的互联，数据可通过 Internet 技术实现网络发布。还可以实现远程分析与查询的功能，该系统由如下子系统组成：大闸监控与控制提示、水文与水情监控与分析、配电房监控、中心数据处理、PIMS 管理网络与 Internet 网络发布系统。
⑴闸体监控与控制提示
该子系统由现场操作和远程监控两部分组成，现场操作部分通过液压控制系统实现，同时由其通过自带的以太接口向远程监控系统发送闸门的实时状态。远程监控通过浙大中控 DCS 系统，接收液压控制系统发送的实时数据，实现在中央控制室对闸体状态的监视。
在整个水闸自动化监控系统中，水闸自动化控制系统采取现场手动控制运行（现场手动控制子系统）、远程自动化运行（自动化控制子系统）两种控制方式。每种运行方式均以各个控制对象的现场 PLC 控制柜为起点，但现场手动控制系统的优先级最高，且具有互锁功能。
⑵水文与水情监控与分析
该子系统通过以太网方式，将 JX-300XDCS 控制系统与水情数据服务器连接，上下游水文测量站数据可在中央控制室内实时显示，同时在该子系统内对该水文数据进行实时分析及计算、作业水情分析结论。
⑶配电房监控
配电房电量参数通过电量变送器采集，和控制站 I/O 卡件连接，在中央控制室及应变电站实时控制电压、电流参数，并具有报警提示等功能。
⑷中心数据处理
根据液压控制系统上传的数据，对水闸运行状况进行数据分析，判断水闸的运行状况。根据水情数据库的实时数据，对水文数据进行分析。可进行流量、库容、水位、雨量、风速、气温、气压的日统计、月统计，并以水文报表形式报出。对配电房相电压、相电流进行统计、分析，给出配电房运行状态。 ⑸PIMS 管理网络
对系统实时运行情况的电量、排电量、电机和水泵等运行数据，则通过系统的报表功能产生。对于要长期保存和进行统计分析的水量、机组运行时间、闸站运行数据等通过实时数据库产生的相应文件，过一定的时间再将这些文件中的信息通过转换成通用数据库的存储格式，并存储到通用数据库中，再通过数据库管理系统对数据进行分析统计，从而产生系统所要求的各种统计分析报表。该系统使用实时数据库与通用数据库相结合的方法，可以减轻对控制系统的压力，同时又使整个系统的数据管理以及与上层管理系统的联系建立了一条较好的路径。
⑹ Internet 网络发布系统
在水闸自动化系统中，管理功能包括对监控、控制、保护等过程中的各种数据以各种方法进行处理、存储、分析、显示，按照一定的模型进行辅助决策，以各种与管理有关的数据向网络中的管理部门进行发送。根据闸站工程管理工作的需要，设计了“历史数据查询”功能，管理部门和指挥中心可对时段内工程设备应用情况进行查询和打印。
2闸体原型观测自动化控制系统
大闸闸体的原型观测，考虑了沉降、水平位移、分缝和压力等因素，观测项目的设置合理。
⑴系统的组成
测量系统包括 64 只 GKD 型钢弦式隙水压力仪，分别布置在观测断面即闸中心线、和中心线左、右各一个断面，以及非观测断面的闸墩轴线处。10只 TS 周边缝位移计，分别布置在闸室内闸墩分缝处。采用莱卡 TCA-2003 型全站仪，人工观测沉降和水平位移。
⑵系统功能
闸体原型观测自动系统的建立，是通过计算机向各个数据采集终端发出数据采集信号，终端在收到信号后进行数据采集。计算机对所采集的数据进行处理，并形成各种实用图表及进行数据的整理，系统既可以一次对所有测点进行巡测，也可以对单个测点进行点测。
3系统软件
系统的软件依托 Windows32 位平台，采用 Visval、Basic6.0 系统，本系统简单易学，使得系统维护和扩展更加容易。该软件采用 ODBC 技术与数据库进行连接，数据库选择性能优越的 SQL、Server7.0。
三、结束语
水利自动化系统已广泛应用于水文测报、洪水调度、大坝监测、水质监测等水利建设的各个方面，大幅提升了水利现代化管理水平，为水利工程建设质量和投资效益提高发挥了巨大的作用。
参考文献：
[1] 周亚峰.浅谈电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2011（06）.
[2] 侯碧菲.电气自动化技术的潜在发展空间与应用分析[J].科技创新与应用，2013（19）.
[3] 吴永志.PLC在排水泵站自动化监控中的应用[J].科技资讯.2011（09）
[4] 王乐.水利工程自动化控制应用趋势[J].科技创新导报.2011（10）
[5] 李峰.对泵站电气自动化的探讨[J].中小企业管理与科技（下旬刊）.2011（08）
[6] 信权.浅析泵站自动化监控系统的管理[J].科技创新导报.2009（05）
摘要：水利自动化系统是水利工程的辅助工程，也是水利工程灵魂工程。自动化系统采集的数据真实有效与否直接关系到水利防汛抗旱部门的决策效果，所以水利自动化工程的质量把关至关重要。
关键词：电气自动化；水利工程；应用
前言
随着时代的进步和科技的发展，电子电力技术和微电子技术得到了迅速的发展，因此，人们很自然的就把电气自动化运用在了水利水电工程的自动化方面，使水利水电工程的建设和发展更好。我们知道，水轮发电机是水利水电工程的主要枢纽，而水利水电工程的自动化恰恰扮演了水轮发电机枢纽的角色，它主要是通过模拟计算从而对整个水利水电工程监测控制作用，职责主要是自动检测发电机组与相关部件的运行状态，一旦出现问题，它可以迅速发出报警信号，从而自动完成任务。水利水电工程的大小，电站的类型与机组设备的好坏直接决定水利水电工程自动化的程度。
一、水利工程电气自动化
水利工程电气自动化工程一般包括：闸门监控自动化系统、泵站监控自动化系统、大坝安全自动监测系统、水情自动监测系统等。近年来，中型以上的水利工程几乎都建有自动化系统，部分小型水利工程也安装了自动化设备实现遥测遥控。水利工程自动化系统的技术构成模式如下：
1 系统的总体结构特性
目前水利工程自动化系统大都采用二层或三层分布式系统结构，第一层为现地测量控制层（现地单元层），第二层为集中监控层（主控单元层），第三层为生产调度管理层（管理单元层）。系统各单元间的测控计算机均通过TCP /IP 高速以太网连接，其主控级与现地单元级以及现地单元级间采用星形以太网或环网连接，网络介质大都采用了网线和光缆相结合的模式。
控制权分生产调度管理层、集中监控层、现地测量控制层三级，控制权可以进行设置和切换，优先顺序为“现地测量控制层—集中监控层—生产调度管理层”。
2 系统的主要硬件配置
现地测量控制层一般都是由现地传感器或变送器、现地智能仪表、PLC 控制系统等部分组成。现地传感器或变送器主要包括开度传感器、荷重传感器、水位变送器、压力变送器等；现地智能仪表主要包括开度测控仪、荷重测控仪、水位仪、电流表、电压表等；PLC 控制系统主要由PLC 系统与其输入输出接口及其电源按钮等部件组成。
集中监控层一般都是由主控计算机、数据服务器、打印机、UPS 电源、网络设备等部分组成。系统主控应用软件安装在主控计算机中，可通过主控计算机对整个系统进行操作控制。
生产调度管理层一般由调度管理计算机、数据库服务器、打印机、UPS 电源、网络设备等部分组成，可以进行远程调度管理和实现办公自动化。
3 系统的应用软件与数据库的配置
水利工程自动化系统主控应用软件大都采用了组态软件技术，大部分为进口产品，部分为国产产品。具有无需编制复杂的指令代码、开发周期短、界面友好、通用性强、可靠性高等优点。数据库采用SQLSERVER 系统，数据库的性能较高。
4 系统操作与应用特点
水利工程自动化系统是一种硬件和软件相结合的系统，其硬件环节多而分散，影响因素多，且间歇性使用，必须定期对系统进行检测和维护，以保证系统在需要使用时能正常可靠地工作，因此对操作维护人员的素质要求较高。
二、工程应用实例
某水闸建设规模为中型、Ⅲ级建筑物，水闸共有钢板闸门 8 孔，每孔净宽 12 m，总宽 96 m。设计洪水标准为 20 年一遇，相应洪水位 2.81 m，设计洪水流量 393 m3/s；洪水标准为 50年一遇，相应洪水位 3.07 m，洪水流量 556 m3/s。
1水闸计算机自动化控制系统
大闸计算机监控系统覆盖的范围为 8 个水闸以及上下游水文测量站和一个配电房。系统充分利用计算机及自动化技术，实现对上述系统集中监控，同时对数据进行分析，给出决策信息；所有信息均实现与管理系统的互联，数据可通过 Internet 技术实现网络发布。还可以实现远程分析与查询的功能，该系统由如下子系统组成：大闸监控与控制提示、水文与水情监控与分析、配电房监控、中心数据处理、PIMS 管理网络与 Internet 网络发布系统。
⑴闸体监控与控制提示
该子系统由现场操作和远程监控两部分组成，现场操作部分通过液压控制系统实现，同时由其通过自带的以太接口向远程监控系统发送闸门的实时状态。远程监控通过浙大中控 DCS 系统，接收液压控制系统发送的实时数据，实现在中央控制室对闸体状态的监视。
在整个水闸自动化监控系统中，水闸自动化控制系统采取现场手动控制运行（现场手动控制子系统）、远程自动化运行（自动化控制子系统）两种控制方式。每种运行方式均以各个控制对象的现场 PLC 控制柜为起点，但现场手动控制系统的优先级最高，且具有互锁功能。
⑵水文与水情监控与分析
该子系统通过以太网方式，将 JX-300XDCS 控制系统与水情数据服务器连接，上下游水文测量站数据可在中央控制室内实时显示，同时在该子系统内对该水文数据进行实时分析及计算、作业水情分析结论。
⑶配电房监控
配电房电量参数通过电量变送器采集，和控制站 I/O 卡件连接，在中央控制室及应变电站实时控制电压、电流参数，并具有报警提示等功能。
⑷中心数据处理
根据液压控制系统上传的数据，对水闸运行状况进行数据分析，判断水闸的运行状况。根据水情数据库的实时数据，对水文数据进行分析。可进行流量、库容、水位、雨量、风速、气温、气压的日统计、月统计，并以水文报表形式报出。对配电房相电压、相电流进行统计、分析，给出配电房运行状态。 ⑸PIMS 管理网络
对系统实时运行情况的电量、排电量、电机和水泵等运行数据，则通过系统的报表功能产生。对于要长期保存和进行统计分析的水量、机组运行时间、闸站运行数据等通过实时数据库产生的相应文件，过一定的时间再将这些文件中的信息通过转换成通用数据库的存储格式，并存储到通用数据库中，再通过数据库管理系统对数据进行分析统计，从而产生系统所要求的各种统计分析报表。该系统使用实时数据库与通用数据库相结合的方法，可以减轻对控制系统的压力，同时又使整个系统的数据管理以及与上层管理系统的联系建立了一条较好的路径。
⑹ Internet 网络发布系统
在水闸自动化系统中，管理功能包括对监控、控制、保护等过程中的各种数据以各种方法进行处理、存储、分析、显示，按照一定的模型进行辅助决策，以各种与管理有关的数据向网络中的管理部门进行发送。根据闸站工程管理工作的需要，设计了“历史数据查询”功能，管理部门和指挥中心可对时段内工程设备应用情况进行查询和打印。
2闸体原型观测自动化控制系统
大闸闸体的原型观测，考虑了沉降、水平位移、分缝和压力等因素，观测项目的设置合理。
⑴系统的组成
测量系统包括 64 只 GKD 型钢弦式隙水压力仪，分别布置在观测断面即闸中心线、和中心线左、右各一个断面，以及非观测断面的闸墩轴线处。10只 TS 周边缝位移计，分别布置在闸室内闸墩分缝处。采用莱卡 TCA-2003 型全站仪，人工观测沉降和水平位移。
⑵系统功能
闸体原型观测自动系统的建立，是通过计算机向各个数据采集终端发出数据采集信号，终端在收到信号后进行数据采集。计算机对所采集的数据进行处理，并形成各种实用图表及进行数据的整理，系统既可以一次对所有测点进行巡测，也可以对单个测点进行点测。
3系统软件
系统的软件依托 Windows32 位平台，采用 Visval、Basic6.0 系统，本系统简单易学，使得系统维护和扩展更加容易。该软件采用 ODBC 技术与数据库进行连接，数据库选择性能优越的 SQL、Server7.0。
三、结束语
水利自动化系统已广泛应用于水文测报、洪水调度、大坝监测、水质监测等水利建设的各个方面，大幅提升了水利现代化管理水平，为水利工程建设质量和投资效益提高发挥了巨大的作用。
参考文献：
[1] 周亚峰.浅谈电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2011（06）.
[2] 侯碧菲.电气自动化技术的潜在发展空间与应用分析[J].科技创新与应用，2013（19）.
[3] 吴永志.PLC在排水泵站自动化监控中的应用[J].科技资讯.2011（09）
[4] 王乐.水利工程自动化控制应用趋势[J].科技创新导报.2011（10）
[5] 李峰.对泵站电气自动化的探讨[J].中小企业管理与科技（下旬刊）.2011（08）
[6] 信权.浅析泵站自动化监控系统的管理[J].科技创新导报.2009（05）