论文部分内容阅读
[摘要]引青自动化系统工程是在九十年代初建设的大型自动化系统，是为引青工程服务的我国第一个大型水利综合自动化系统工程，在运行的十五年中，注重于经济性和实用性，取得了巨大的社会效益和经济效益，这一工程的实施达到了科学管理、优化调度水源的目的，为秦皇岛的调供水发挥了重要的作用，对秦皇岛市的改革开放事业，保证全市工农业生产的正常进行，居民生活的安定及秦皇岛市旅游业的蓬勃发展起到了重大作用。
[关键词]引青工程；自动化技术；优化调度水源
引青济秦工程是在1989年秦皇岛市遇到35年来严重干旱，市区用水面临危机的情况下开始兴建的。该工程是从青龙河取水，经洋河水库调节后进入市区的跨流域大型引水工程，全长80公里，以洋河水库为界，分为东、西两线。
西线起自青龙河拦河小坝，经573米小黄崖隧洞，5公里的西吴庄隧洞、5.5公里的丁各庄暗涵、10公里的西洋河河道入洋河水库，全长30公里。
东线工程从洋河水库进水塔取水，经1至5号隧洞、九段暗涵，再通过双排管径1.6米和1.2米的压力管道，至市区的西环路，以上称为干线。在干线末端分为两支，一支由6.4公里的管径1.4米管道经加压泵站入海港水厂，另一支由1.5公里管径1.0米管道入汤河水厂。另外，还从郭高马坊分出支线，经5.2公里的管径1.0米管道入北戴河水厂。全长50公里。
随着秦皇岛城市发展，用水量逐年增加，又对引青东线工程进行了两次扩建。
二十世纪九十年代初以来，洋河水库的水环境由良性状态逐渐向不良状态发生变化，洋河水库水体富营养化问题越来越突出，藻类频繁爆发，严重影响了秦皇岛市的城市供水质量。2006年至2008年兴建了引青东西线对接工程，通过压力管道和隧洞将引青东、西线直接连接起来，避开洋河水库，实现全线封闭供水，保障秦皇岛市的用水质量。
引青自动化系统工程是在九十年代初建设的大型自动化系统，是为引青工程服务的我国第一个大型水利综合自动化系统工程，是一项综合自动化控制技术、计算机技术、系统科学技术、通讯网络技术、传感技术等为一体的高科技系统工程。自动化管理在整个调、供水系统上实现以电子计算机为主体，以无线通讯为传输手段的“遥测、遥控、遥讯、遥调”的四遥系统。引青自动化系统为引青工程的安全运行提供了可靠保障，通过十多年的运行，期间经过了两次升级改造。
该系统充分利用了先进的网络技术和总线技术，软件系统采用EJB技术，硬件设备先进可靠，技术成熟，具有性能可靠、使用方便、开放性、扩展性、性价比高等特点，此系统还应用现代先进的计算机、自动化、局域网、数据库、无线数据传输、总线测控等技术，设计实施了一个区域广、分散性大的无线SCADA系统和功能完善的自动化管理软件，达到了引青扩建工程的管网安全运行自动监测、供水科学调度等目的，实现了引水工程自动化管理。
1.系统构成
引青工程自动化管理系统由中心站、前端站、中继站三部分组成。中心站设在引青局自动化管理中心控制室，前端站分别设在管道沿线工程控制点。前端站由传感器系统(包括：超声波流量计、超声波探头、压力传感器)、前端机、通讯系统(包括：电台、内置调制解调器、全向天线和馈线)、电源系统(电台电源和稳压电源)组成。前端机把检测仪表和传感器送来的标准电信号进行采集，经模数转换和数字滤波，去除无用干扰信号，形成有效的实时数据，等待巡扫主机呼叫后，把有效的采集数据通过一定的数据格式，经调制解调后送至电台，上传至中心的巡扫主机。本系统的前端机设备具有硬件自动复位功能(WATCHDOG)和调制解调器控制系统，保证系统能在强干扰过后有自恢复的能力和避免电台长发等问题，适用于野外无人值守的恶劣环境。另外，前端机设备还具有数据显示功能和人机交互界面，便于现场操作和数据校核。
中继站由中转台、通讯系统(包括：铁塔、全向天线和馈线)、电源系统(稳压电源)组成。实现对中心站巡扫信号的转收和转发，解决由于地理环境限制中心站无法和前端站直接通讯的问题，中转台采用的是透明中继工作方式。
中心站的巡扫主机以5分钟为周期向各前端站发出巡扫指令，各前端站收到巡扫指令，确认是呼叫本站后，立即向中心站回传自己采集到的供水参数包括压力和流量，通过对所采集到的数据进行容错分析比较，剔除错误的数据形成标准的数据库文件存档，以备调用。为保证系统的可靠运行，通讯系统采用双机热备份方式工作，处于工作状态的双机互为备份，一台机器发生故障，另一台处于待机状态的机器自动投入运行。另外，由于多种原因，中心站巡扫某些前端站未获成功，数据采集系统会向其附近的两个前端站发送中继指令，由这两个站点对没有发回数据的前端站进行巡扫，以确保巡扫畅通率。
中心站对各前端站采集到的数据进行汇总，放到数据库的相应数据表中，并对数据进行分析、处理，形成相应的图表信息，供用户监控、决策使用。
2.系统的特点
(1)实用性强。
实现功能符合用户要求。
(2)可靠性高。
在野外现场环境下系统能正常稳定长时间工作。
(3)经济性。
指系统之性能价格比和实用经济效益高。无线式遥测系统的建立比采用其他通讯方式的系统节约大量的投资，而且系统的起用，减少人员及物质消耗，具有很高的经济性。
(4)可扩展性。
本系统还具有扩充功能，可进行多站点、多参数的扩充。
3.系统功能
(1)对各测点水位、流量、压力、闸位、雨量等信号的自动遥测；
(2)对重点闸阀的遥控；
(3)对青龙河、洋河水资源管理调度的优化；
(4)洋河流域洪汛调度的决策支持；
(5)工程运行情况与洪汛的图形仿真。
4.系统软件
4.1日常管理主界面。
日常管理主界面以表格的形式，显示各测点参量的实时数据、接收时间、接收状态、报警状态、电源状态等，通过鼠标单击各站点参量数据，显示该参量过去24小时变化曲线趋势图。
4.2过程曲线图。
过程曲线图包括压力曲线图和流量曲线图。
(1)压力曲线图。
该曲线图以当前实时数据为准，后推24小时的每5分钟数据形成一过程曲线，并以网格暗线标出压力数值。通过单击曲线图上的任意点，可在屏幕上显示出该点对应的压力值。
(2)流量曲线图。
该曲线图以当前实时数据为准，后推24小时的每5分钟数据形成一过程曲线，并以网格暗线标出流量数值。通过单击曲线图上的任意点，可在屏幕上显示出该点对应的流量值。
4.3报表系统。
按要求生成压力、流量日报表和供水量日、月、年报表。
4.4数据查询。
包括详细查询和报表查询。详细查询可对任意时段任何参数的历史数据进行查询；报表查询可对任何指定日期的压力、流量日报表和供水量月、年报表进行查询。
4.5报警功能。
分为极限报警和突变报警。数据采集系统采集到的数据写入数据库时，如果超出了系统设定的极限，则给出报警信号，这就是极限报警，适用于所有测量参数；如果压力值在规定的时间范围内，差值超出了系统规定的突变极限，也给出报警信号，这是突变报警，只适用于压力。如果有报警信息，系统通过屏幕显示和报警声音两种方式提醒管理维护人员注意。
5.本系统的技术性能指标如表1。
引青自动化系统工程在运行的十五年中，注重于经济性和实用性，取得了巨大的社会效益和经济效益，这一工程的实施达到了科学管理、优化调度水源的目的，为秦皇岛的调供水发挥了重要的作用，对秦皇岛市的改革开放事业，保证全市工农业生产的正常进行，居民生活的安定及秦皇岛市旅游业的蓬勃发展起到了重大作用。
［文章编号］1006-7619(2009)04-20-281
[关键词]引青工程；自动化技术；优化调度水源
引青济秦工程是在1989年秦皇岛市遇到35年来严重干旱，市区用水面临危机的情况下开始兴建的。该工程是从青龙河取水，经洋河水库调节后进入市区的跨流域大型引水工程，全长80公里，以洋河水库为界，分为东、西两线。
西线起自青龙河拦河小坝，经573米小黄崖隧洞，5公里的西吴庄隧洞、5.5公里的丁各庄暗涵、10公里的西洋河河道入洋河水库，全长30公里。
东线工程从洋河水库进水塔取水，经1至5号隧洞、九段暗涵，再通过双排管径1.6米和1.2米的压力管道，至市区的西环路，以上称为干线。在干线末端分为两支，一支由6.4公里的管径1.4米管道经加压泵站入海港水厂，另一支由1.5公里管径1.0米管道入汤河水厂。另外，还从郭高马坊分出支线，经5.2公里的管径1.0米管道入北戴河水厂。全长50公里。
随着秦皇岛城市发展，用水量逐年增加，又对引青东线工程进行了两次扩建。
二十世纪九十年代初以来，洋河水库的水环境由良性状态逐渐向不良状态发生变化，洋河水库水体富营养化问题越来越突出，藻类频繁爆发，严重影响了秦皇岛市的城市供水质量。2006年至2008年兴建了引青东西线对接工程，通过压力管道和隧洞将引青东、西线直接连接起来，避开洋河水库，实现全线封闭供水，保障秦皇岛市的用水质量。
引青自动化系统工程是在九十年代初建设的大型自动化系统，是为引青工程服务的我国第一个大型水利综合自动化系统工程，是一项综合自动化控制技术、计算机技术、系统科学技术、通讯网络技术、传感技术等为一体的高科技系统工程。自动化管理在整个调、供水系统上实现以电子计算机为主体，以无线通讯为传输手段的“遥测、遥控、遥讯、遥调”的四遥系统。引青自动化系统为引青工程的安全运行提供了可靠保障，通过十多年的运行，期间经过了两次升级改造。
该系统充分利用了先进的网络技术和总线技术，软件系统采用EJB技术，硬件设备先进可靠，技术成熟，具有性能可靠、使用方便、开放性、扩展性、性价比高等特点，此系统还应用现代先进的计算机、自动化、局域网、数据库、无线数据传输、总线测控等技术，设计实施了一个区域广、分散性大的无线SCADA系统和功能完善的自动化管理软件，达到了引青扩建工程的管网安全运行自动监测、供水科学调度等目的，实现了引水工程自动化管理。
1.系统构成
引青工程自动化管理系统由中心站、前端站、中继站三部分组成。中心站设在引青局自动化管理中心控制室，前端站分别设在管道沿线工程控制点。前端站由传感器系统(包括：超声波流量计、超声波探头、压力传感器)、前端机、通讯系统(包括：电台、内置调制解调器、全向天线和馈线)、电源系统(电台电源和稳压电源)组成。前端机把检测仪表和传感器送来的标准电信号进行采集，经模数转换和数字滤波，去除无用干扰信号，形成有效的实时数据，等待巡扫主机呼叫后，把有效的采集数据通过一定的数据格式，经调制解调后送至电台，上传至中心的巡扫主机。本系统的前端机设备具有硬件自动复位功能(WATCHDOG)和调制解调器控制系统，保证系统能在强干扰过后有自恢复的能力和避免电台长发等问题，适用于野外无人值守的恶劣环境。另外，前端机设备还具有数据显示功能和人机交互界面，便于现场操作和数据校核。
中继站由中转台、通讯系统(包括：铁塔、全向天线和馈线)、电源系统(稳压电源)组成。实现对中心站巡扫信号的转收和转发，解决由于地理环境限制中心站无法和前端站直接通讯的问题，中转台采用的是透明中继工作方式。
中心站的巡扫主机以5分钟为周期向各前端站发出巡扫指令，各前端站收到巡扫指令，确认是呼叫本站后，立即向中心站回传自己采集到的供水参数包括压力和流量，通过对所采集到的数据进行容错分析比较，剔除错误的数据形成标准的数据库文件存档，以备调用。为保证系统的可靠运行，通讯系统采用双机热备份方式工作，处于工作状态的双机互为备份，一台机器发生故障，另一台处于待机状态的机器自动投入运行。另外，由于多种原因，中心站巡扫某些前端站未获成功，数据采集系统会向其附近的两个前端站发送中继指令，由这两个站点对没有发回数据的前端站进行巡扫，以确保巡扫畅通率。
中心站对各前端站采集到的数据进行汇总，放到数据库的相应数据表中，并对数据进行分析、处理，形成相应的图表信息，供用户监控、决策使用。
2.系统的特点
(1)实用性强。
实现功能符合用户要求。
(2)可靠性高。
在野外现场环境下系统能正常稳定长时间工作。
(3)经济性。
指系统之性能价格比和实用经济效益高。无线式遥测系统的建立比采用其他通讯方式的系统节约大量的投资，而且系统的起用，减少人员及物质消耗，具有很高的经济性。
(4)可扩展性。
本系统还具有扩充功能，可进行多站点、多参数的扩充。
3.系统功能
(1)对各测点水位、流量、压力、闸位、雨量等信号的自动遥测；
(2)对重点闸阀的遥控；
(3)对青龙河、洋河水资源管理调度的优化；
(4)洋河流域洪汛调度的决策支持；
(5)工程运行情况与洪汛的图形仿真。
4.系统软件
4.1日常管理主界面。
日常管理主界面以表格的形式，显示各测点参量的实时数据、接收时间、接收状态、报警状态、电源状态等，通过鼠标单击各站点参量数据，显示该参量过去24小时变化曲线趋势图。
4.2过程曲线图。
过程曲线图包括压力曲线图和流量曲线图。
(1)压力曲线图。
该曲线图以当前实时数据为准，后推24小时的每5分钟数据形成一过程曲线，并以网格暗线标出压力数值。通过单击曲线图上的任意点，可在屏幕上显示出该点对应的压力值。
(2)流量曲线图。
该曲线图以当前实时数据为准，后推24小时的每5分钟数据形成一过程曲线，并以网格暗线标出流量数值。通过单击曲线图上的任意点，可在屏幕上显示出该点对应的流量值。
4.3报表系统。
按要求生成压力、流量日报表和供水量日、月、年报表。
4.4数据查询。
包括详细查询和报表查询。详细查询可对任意时段任何参数的历史数据进行查询；报表查询可对任何指定日期的压力、流量日报表和供水量月、年报表进行查询。
4.5报警功能。
分为极限报警和突变报警。数据采集系统采集到的数据写入数据库时，如果超出了系统设定的极限，则给出报警信号，这就是极限报警，适用于所有测量参数；如果压力值在规定的时间范围内，差值超出了系统规定的突变极限，也给出报警信号，这是突变报警，只适用于压力。如果有报警信息，系统通过屏幕显示和报警声音两种方式提醒管理维护人员注意。
5.本系统的技术性能指标如表1。
引青自动化系统工程在运行的十五年中，注重于经济性和实用性，取得了巨大的社会效益和经济效益，这一工程的实施达到了科学管理、优化调度水源的目的，为秦皇岛的调供水发挥了重要的作用，对秦皇岛市的改革开放事业，保证全市工农业生产的正常进行，居民生活的安定及秦皇岛市旅游业的蓬勃发展起到了重大作用。
［文章编号］1006-7619(2009)04-20-281