一、市场需求

节制闸　多为开敞式水闸,由包括闸底板、闸墩、闸门、启闭设备等的闸室段及上下游连接段组成。利用闸门的启闭，控制渠道水位及下泄流量。节制闸是横跨河流或渠道修建的，主要用以控制和调节水位、流量以利引水灌溉、排涝或改善航运条件的水闸。

船闸  由闸室、上下游闸首、闸门、*道及相应设备组成。利用向两端有闸门控制的航道内灌水、泄水，以升降水位，使船舶克服航道上的集中水位落差的通航建筑物。船只上行时，先将闸室泄水，待室内水位与下游水位齐平，开启下游闸门，让船只进入闸室，随即关闭下游闸门，向闸室灌水，待闸室水面与上游水位相齐平时，打开上游闸门，船只驶出闸室，进入上游航道，下行时与上述过程相反。船闸是在水位集中跌落的情况下（例如，建造闸、坝处），用以保证通航的水利工程建筑物。船闸须设有专门充水、放水系统及操纵闸门的设备。根据地形以及水位差的大小，船闸可做成单级或多级的。

图1 多级船闸

目前我国节制闸、船闸等现有控制设备，大多仅停留在控制闸门运行层面上，维护和管理自动化水平低，缺少对运行过程和设备状态的远程实时监控功能，加上节制闸、船闸控制的分布距离较远等特点，使得各个闸门的过程控制与管理信息化之间存在数字鸿沟，无法将信息管理与节制闸、船闸程监控信息紧密结合起来。难以做到信息资源共享，监控和管理的联动。这种传统的节制闸、船闸控制运行方式已不能适应现代水利和内河航运发展的需求，因此建设新型的节制闸、船闸自动化网络监控系统是历史发展的必然趋势，是当前一项十分紧迫的任务。

构建节制闸、船闸中心监控SCADA系统的目的是：

实时监测闸门上下游及闸室水位、雨量、流量、闸门开度、闸门启闭状态、附属设备状态、各设备的三相电压电流、功率、耗电量、设备运转故障等信息；通过SCADA系统遥控操作闸门等设备启闭，节省现场操作所耗费的人力物力，提高工作人员的安全性。

发生事故时现场事故信息实时传送到监控中心，在SCADA系统中以图形警示报警、语音报警、视频报警、短信报警等方式做出提示，使工作人员能够及时发现事故并做出相应处理。

建立完整的历史数据库和报警事件数据库，对闸门上下游及闸室水位、雨量、流量、闸门开度、闸门启闭状态、附属设备状态、各设备的三相电压电流、功率、耗电量、设备运转故障等信息进行历史存储，通过对历史数据的回放、分析统计为设备维护、事故分析和追忆提供依据。利用历史数据和历史报警进行分析，实现事故预警功能。

解决目前大部分节制闸、船闸信息化水平低，设备运行安全问题较突出，运行管理和技术分析受技术条件限制较大的问题，保证泵站更加安全、可靠、经济地运行。

二、解决方案

1.系统解决要点

a）对现场设备实时可靠的操控

-保证SCADA系统对设备操控的高度正确性与可靠性，操作结果的实时反馈

-通过SCADA系统对设备的操作须对不同权限的操作者分配不同的权限级别

b）实时数据采集的速度、可靠性与数据的完整性

-实现大点数实时数据高速数据采集，实时数据处理与展示，数据展示应具

-有图形动画、趋势、报表等多种可视化途径

-应保证从现场采集数据的完整和准确，提供可靠的实时数据

c）历史数据存储、查询与分析统计

-按时序存储水情、闸门及所有附属设备运行过程数据

-数据存储应具有的存储压缩性能

-数据检索应具备快速的响应速度

-提供快捷的分析工具使操作人员可以方便地完成数据存储、查询、分析、统计

-多客户端并发访问数据不应影响系统性能

2.解决方案架构图

图2 解决方案架构图

三、产品组合

该方案使用亚控科技软件产品包括：

-KingSCADA3.0全开发版

-KingSCADA3.0运行版

-KingHistorian3.0

-KingPortal

-KingGraphic+KingCalculation+KingA&E+KingModel

四、方案分析

节制闸、船闸SCADA系统解决方案分为三层：*层为现场控制层，包括现场传感器、仪表、PLC等硬件设备；第二层设置在中控室，SCADA软件监控层，包括SCADA系统工程师站和操作员站；第三层设置在闸管所，包括工业数据库服务器、调度分析工作站、web发布服务器、大屏幕显示等。

1.在节制闸、船闸SCADA系统中，实现对设备的远程操控首先要保证实时数据信息的实时性与准确性、操作命令的可靠性，SCADA系统准确无误的反映出现场实时状态，才能指导操作员对现场设备进行远程操控。

为了保证系统采集\\控制的可靠性，闸门中控室采用双机热备、双网冗余配置。双机热备主从机采用独立于数据传输的冗余探测通道，能够保证当主机出现异常时，从机会在1秒钟内代替主机工作。双网冗余实现SCADA系统与硬件设备两条物理网络的链接，以防单一网络系统中网络出现故障则所有站点瘫痪的弊端，保证通讯链路不中断，为系统的可靠通讯提供保障。

图3 冗余功能

2.随着SCADA软件技术的不断发展，用户已不再满足于监控系统单调的二维图形与动画效果。本方案采用的新一代组态软件KingSCADA，该软件采用了先进的GDI+绘图技术，可以将现场的景象以三维效果生动的表现在监控画面上，让工作人员体会到身临其境的效果。KingSCADA软件开发环境为组态开发人员提供了大量的水利行业精灵图库和DEMO，可以大大缩短组态系统开发时间，提高工作效率。

图4 组态画面展示

图5 精灵图库

3.由于节制闸、船闸自动化系统中会涉及很多种类不同型号的硬件PLC、仪表、变频器等设备，远程监测点数据多以无线电台、GPRS等方式向中心传输数据，随着需求的变化还会进行系统改造或扩建，这就对SCADA系统软件对硬件设备的兼容性有*的要求。

方案中采用的KingSCADA3.0软件支持与国内外1500多家近3000种硬件设备实现快速可靠的通讯，支持GPRS/CDMA、无线电台等通讯方式，通过简单的设置即可实现与硬件设备的通讯，具有通讯调试与在线监视功能。

图6 驱动支持列表

4. 目前水利行业的发展趋势是自动化与信息化的“两化融合”，节制闸、船闸作为水利系统中重中之重的环节，“两化融合”有着极其重要的意义。

图7 工业库存储数据

该方案在闸管所部署工业数据库服务器，将各类信息综合汇总存储到工业数据库软件King Historian3.0中。闸管所工业数据库服务器通过磁盘阵列的方式实现历史数据的冗余，防止因硬件问题导致重要历史数据被破坏。

图8 数据应用过程

实现水利信息化，需要实现节制闸、船闸管理综合调度、信息共享。例如船闸的运行管理还会关系到流域的的交通管理、通航效率分析、抗洪排涝等至关重要的工作。

方案中KingCalculation调度计算软件可嵌入各种复杂的模型算法，例如船闸管理中的补水运行判定数学模型，实现对船闸运行的信息化调度；KingA&E可实现预警功能，在抑制闸室超灌超泄可发挥重大作用。利用工业数据库中存储的基础数据与调度分析计算平台的数据应用相结合，形成优化的资源调度方案，在节制闸、船闸信息化管理中起到至关重要的作用，可以推动水利信息化水平的不断提升。

图9 计算模型展示

5.移动办公不断应用到各行各业，管理者需要随时随地都可以通过不同的上网方式即可了解到现场状态，制定决策。方案中的web发布服务器部署KingPortal软件，可将现场SCADA系统的所有信息和调度分析计算平台信息进行发布，可以查看实时信息，用户通过浏览器在权限允许的情况下可以访问SCADA系统、调度分析系统、工业库数据，可实现现场设备操控，实现跨平台数据访问。Web发布提供完善的安全角色管理，保证了系统的安全性。

图10 数据应用

五、方案亮点

“双机双网”保证系统稳定、安全可靠。

“缓存技术”保证数据完整无损。

“两化融合”、信息共享、优化调度。

六、成功案例

-江都水利枢纽工程

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