查道正 尹國(guó)梁 石濤濤

摘要：引江濟(jì)淮（江淮運(yùn)河）工程作為國(guó)家大型調(diào)水、航運(yùn)工程，本項(xiàng)目將建設(shè)船閘群集中遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，在航運(yùn)聯(lián)合指揮中心部署一套工業(yè)組態(tài)軟件，利用自建的控制專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)上述船閘的集中遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制，定制開(kāi)發(fā)一機(jī)雙顯、視頻聯(lián)動(dòng)、廣播聯(lián)動(dòng)等特色功能。同時(shí)船閘群集中控制系統(tǒng)將提供與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享，為引江濟(jì)淮“數(shù)字引江、智慧船閘”打造一套行業(yè)內(nèi)無(wú)成熟應(yīng)用先例的“無(wú)人值班、少人值守”的集中管控一體化模式，結(jié)合各船閘的特點(diǎn)和地理環(huán)境，選擇先進(jìn)適用的技術(shù)，進(jìn)一步提升船閘的運(yùn)行效能，為后續(xù)全省航道船閘智能化建設(shè)探索經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：船閘群集中遠(yuǎn)程控制、控制專網(wǎng)、智慧船閘、管控一體化、探索經(jīng)驗(yàn)

引言

引江濟(jì)淮（江淮運(yùn)河）工程作為國(guó)家大型調(diào)水、航運(yùn)工程，自南向北分為引江濟(jì)巢、江淮溝通、江水北送三段，輸水線路總長(zhǎng)723公里。整條航線共建設(shè)船閘樞紐工程7座，分別是樅陽(yáng)船閘、廬江船閘、白山船閘、兆河船閘、派河船閘、蜀山船閘、東淝河船閘。其中派河船閘、蜀山船閘、東淝河船閘為雙線船閘，共計(jì)10個(gè)船閘。每個(gè)船閘均設(shè)置了現(xiàn)地級(jí)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)在各個(gè)船閘現(xiàn)地中控室對(duì)船閘進(jìn)行現(xiàn)地集中控制。

本項(xiàng)目將建設(shè)船閘群集中遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，在航運(yùn)聯(lián)合指揮中心部署一套工業(yè)組態(tài)軟件，利用自建的控制專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)上述船閘的集中遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制，定制開(kāi)發(fā)一機(jī)雙顯、視頻聯(lián)動(dòng)、廣播聯(lián)動(dòng)等特色功能。同時(shí)船閘群集中控制系統(tǒng)將提供與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享。

1 設(shè)計(jì)目標(biāo)及思路

1.1設(shè)計(jì)目標(biāo)

系統(tǒng)總體規(guī)劃目標(biāo)為：能夠?qū)崿F(xiàn)船閘本地“無(wú)人值班、少人值守”，運(yùn)調(diào)中心“遠(yuǎn)程集控、統(tǒng)一調(diào)度”的功能（先具備該項(xiàng)功能，后期根據(jù)實(shí)際運(yùn)營(yíng)管理需求靈活選擇）。

（1）建設(shè)運(yùn)調(diào)中心，提高船閘運(yùn)行管理水平

建設(shè)全線區(qū)域船閘運(yùn)行調(diào)度中心，通過(guò)引入新的技術(shù)手段實(shí)施船閘集中管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)下屬7座樞紐船閘集中控制及統(tǒng)一運(yùn)行調(diào)度，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集控、統(tǒng)一報(bào)到、統(tǒng)一收費(fèi)、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一信息發(fā)布，提升船閘運(yùn)行和管理的智能化、精細(xì)化水平。

（2）遠(yuǎn)程集中控制，減少現(xiàn)場(chǎng)值班值守人員

通過(guò)在運(yùn)調(diào)中心匯聚船閘現(xiàn)地感知數(shù)據(jù)，對(duì)船閘遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)視、監(jiān)測(cè)和集中控制，實(shí)現(xiàn)多座船閘的集中控制應(yīng)用，減少船閘現(xiàn)場(chǎng)人員需求，最終達(dá)到船閘少人值守/無(wú)人值班，提高管理水平和效益。

（3）統(tǒng)一調(diào)度管理，加強(qiáng)區(qū)域性船閘監(jiān)測(cè)指揮

通過(guò)軟件和硬件系統(tǒng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)多座船閘的統(tǒng)一調(diào)度管理和監(jiān)測(cè)指揮，對(duì)轄區(qū)船閘的船舶過(guò)閘流量、調(diào)度實(shí)況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，采用智能化手段降低工作人員的工作強(qiáng)度、規(guī)范和優(yōu)化船舶調(diào)度工作的管理、實(shí)現(xiàn)流量自動(dòng)分析和預(yù)警，保障船閘調(diào)度管理的公正、公開(kāi)和安全，為船民提供更加方便、快捷、高效的過(guò)閘體驗(yàn)。

1.2 設(shè)計(jì)思路

1.2.1集中調(diào)控、少人值守的思路

為引江濟(jì)淮“數(shù)字引江、智慧船閘”打造一套行業(yè)內(nèi)無(wú)成熟應(yīng)用先例的“無(wú)人值班、少人值守”的集中管控一體化模式，建設(shè)遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)需結(jié)合各船閘的特點(diǎn)和地理環(huán)境，選擇先進(jìn)適用的技術(shù)。當(dāng)前提出的“智慧船閘”的全新理念也正是要求本次項(xiàng)目中的集中控制與調(diào)度管理等最基本的業(yè)務(wù)穩(wěn)定可靠，保證整個(gè)系統(tǒng)在今后需要時(shí)可以進(jìn)行平滑地過(guò)渡或升級(jí)。

1.2.2分層分區(qū)的設(shè)計(jì)思路

因本系統(tǒng)對(duì)內(nèi)提高運(yùn)行調(diào)度效率，對(duì)外服務(wù)水運(yùn)企業(yè)、船民等民生，因此系統(tǒng)的安全性需得到有力的保障，同時(shí)國(guó)家各行各業(yè)對(duì)信息安全的建設(shè)也越來(lái)越重視，本項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃總體設(shè)計(jì)采用一體化平臺(tái)，根據(jù)船閘工程布置、機(jī)構(gòu)設(shè)置情況及網(wǎng)絡(luò)安全，系統(tǒng)總體遵循集中部署、安全分區(qū)原則，橫向分為工業(yè)控制區(qū)和信息管理區(qū)，縱向按業(yè)務(wù)管理模式分為船閘層和運(yùn)調(diào)中心層，保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠，同時(shí)減少系統(tǒng)部署層級(jí)、簡(jiǎn)化系統(tǒng)部署及維護(hù)工作量。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

船閘群集中控制系統(tǒng)建設(shè)采用分層控制模式，整個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（SCADA）專用網(wǎng)絡(luò)由聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心層、船閘現(xiàn)地控制層（船閘現(xiàn)地控制層又由船閘現(xiàn)地集中控制層和船閘現(xiàn)場(chǎng)LCU屏控制層組成）兩個(gè)層次實(shí)現(xiàn)。通過(guò)上述兩個(gè)層次的連接，就形成了以調(diào)度指揮中心為核心的環(huán)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

該系統(tǒng)由1個(gè)聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心、4個(gè)單線船閘、3個(gè)雙線船閘和遠(yuǎn)期規(guī)劃的船閘（已建船閘遠(yuǎn)期擴(kuò)容或新建支線航道船閘）組成。

船閘群集中控制系統(tǒng)運(yùn)行于控制專網(wǎng)內(nèi)，聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心和船閘現(xiàn)地控制站通過(guò)控制專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與控制指令下達(dá)。聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心應(yīng)用服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與船閘現(xiàn)地控制站設(shè)備連接，聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心與船閘現(xiàn)地站的各個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)間的接口、協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和控制。控制專網(wǎng)的數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)共享交換的方式實(shí)現(xiàn)與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

（1）聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心

聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心可通過(guò)工業(yè)級(jí)組態(tài)控制軟件對(duì)船閘現(xiàn)地控制站進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，利用船閘現(xiàn)地站上報(bào)的數(shù)據(jù)來(lái)監(jiān)視各個(gè)船閘現(xiàn)地站目前的運(yùn)行狀態(tài)。各個(gè)船閘現(xiàn)地站的生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)往聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心。

聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心集中控制系統(tǒng)硬件上由工作站和服務(wù)器組成，其中工作站包括6臺(tái)SCADA控制操作員站。服務(wù)器主要包括應(yīng)用服務(wù)器2臺(tái)、實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器2臺(tái)、通信接口服務(wù)器1臺(tái)。所有應(yīng)用支撐軟件分別運(yùn)行于服務(wù)器上，工作站安裝組態(tài)軟件的客戶端。

（2）船閘現(xiàn)地控制站

船閘現(xiàn)地站級(jí)控制系統(tǒng)已在每個(gè)船閘工程中獨(dú)立建設(shè)，每個(gè)船閘現(xiàn)地控制層均由船閘現(xiàn)地集中控制層和船閘現(xiàn)場(chǎng)LCU屏控制層兩個(gè)層次實(shí)現(xiàn)。本項(xiàng)目不對(duì)現(xiàn)地級(jí)控制系統(tǒng)進(jìn)行修改，僅需現(xiàn)地級(jí)控制系統(tǒng)預(yù)留與聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心的數(shù)據(jù)接口、服從整個(gè)航運(yùn)信息化系統(tǒng)的IP地址總體規(guī)劃，在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中服從船閘集中控制系統(tǒng)提出的控制權(quán)限要求。

船閘現(xiàn)地中控室一般布置在閘首機(jī)房或管理區(qū)辦公樓內(nèi)，其設(shè)備包括工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)操作臺(tái)、操作員工作站、服務(wù)器、電視墻、打印機(jī)等。操作員工作站主要完成閘閥門(mén)的運(yùn)行自動(dòng)化及其管理，包括歷史數(shù)據(jù)存檔、歸類(lèi)、檢索和管理，運(yùn)行報(bào)表生成與打印;人機(jī)接口功能，即完成設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制，來(lái)自現(xiàn)地控制單元的實(shí)時(shí)信息直接在顯示器上顯示刷新。

船閘上、下閘首左、右岸各配一套液壓泵站，每套液壓泵站分別控制一臺(tái)閘門(mén)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)及一臺(tái)輸水閥門(mén)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，共四套。每套液壓系統(tǒng)配置有一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)LCU控制屏?？刂葡到y(tǒng)采用冗余環(huán)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)左右岸同步、上下閘首閉鎖。現(xiàn)地中控室操作員工作站與現(xiàn)場(chǎng)LCU控制屏之間通過(guò)工業(yè)級(jí)交換機(jī)采用以太網(wǎng)連接。

現(xiàn)地控制站控制方式共采用二級(jí)：一級(jí)采用現(xiàn)場(chǎng)LCU控制屏現(xiàn)場(chǎng)控制，二級(jí)采用現(xiàn)地中控室計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)方控制，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制和現(xiàn)地控制轉(zhuǎn)換，控制方式優(yōu)先順序?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)控制優(yōu)于遠(yuǎn)方控制?？刂葡到y(tǒng)將保證在進(jìn)行控制權(quán)切換時(shí)閘門(mén)運(yùn)行無(wú)擾動(dòng)。集中控制系統(tǒng)軟件應(yīng)適合開(kāi)放系統(tǒng)環(huán)境下運(yùn)行，并具有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。系統(tǒng)應(yīng)采用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶界面及網(wǎng)絡(luò)接口均應(yīng)符合開(kāi)放系統(tǒng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 控制權(quán)限

按照總的控制方式，船閘的控制分為三種：手動(dòng)控制、現(xiàn)地自控與遠(yuǎn)方控制。手動(dòng)控制方式下：只有在現(xiàn)地并通過(guò)配置在現(xiàn)場(chǎng)LCU控制柜上的手動(dòng)裝置，才能夠進(jìn)行船閘控制;現(xiàn)地自控方式下：只能在現(xiàn)地并通過(guò)配置在現(xiàn)場(chǎng)LCU控制柜的人機(jī)界面（觸摸屏）進(jìn)行船閘控制;遠(yuǎn)方控制方式下：又分為聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心層和船閘現(xiàn)地中控室集中控制層兩種方式選擇?？赏ㄟ^(guò)在下位機(jī)設(shè)置權(quán)限等級(jí)，然后在人機(jī)界面進(jìn)行權(quán)限選擇進(jìn)行船閘控制。

船閘控制權(quán)限在正常情況下的優(yōu)先級(jí)是船閘現(xiàn)場(chǎng)LCU控制屏>船閘現(xiàn)地中控室集中控制層>聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心層，緊急特殊情況除外。

系統(tǒng)在正常情況下，控制方式應(yīng)該為現(xiàn)地自控模式，當(dāng)控制方式為遠(yuǎn)方控制模式時(shí)，優(yōu)先級(jí)應(yīng)默認(rèn)處于現(xiàn)地層。

對(duì)于SCADA控制站工程畫(huà)面上，可設(shè)置“船閘現(xiàn)地中控室/聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心”方式切換選項(xiàng)，當(dāng)設(shè)置為“船閘中控室”時(shí)，操作人員可在現(xiàn)地船閘中控室的SCADA控制站上對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制;當(dāng)設(shè)置為“聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心”時(shí)，船閘設(shè)備由聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心進(jìn)行控制。對(duì)控制安全性的考慮，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)，聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心與船閘現(xiàn)地中控室之間的權(quán)限關(guān)系是以船閘現(xiàn)地中控室為主的閉鎖關(guān)系;當(dāng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心層與船閘現(xiàn)地中控室的網(wǎng)絡(luò)中斷，船閘現(xiàn)場(chǎng)控制站無(wú)法與聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心建立連接時(shí)，權(quán)限控制模式會(huì)自動(dòng)下發(fā)至船閘中控室，避免出現(xiàn)現(xiàn)地控制站無(wú)權(quán)限控制的情況。

為了保證控制的安全，分清各控制層的責(zé)任，同一時(shí)間只允許唯一的對(duì)象進(jìn)行控制。所有的控制及控制權(quán)限切換均記錄到日志中，以便日后的分析追蹤。

2.3 數(shù)據(jù)流程

通過(guò)在聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心通信接口服務(wù)器部署數(shù)據(jù)交換轉(zhuǎn)換工具，實(shí)現(xiàn)工業(yè)庫(kù)與關(guān)系庫(kù)的轉(zhuǎn)發(fā)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)和業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換。

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程分“監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)流程和控制流程”兩類(lèi)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)流程是自下而上，控制流程為自上而下。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳流向有以下兩種情況：

（1）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯集到PLC，通過(guò)PLC將數(shù)據(jù)上傳到現(xiàn)地上位控制系統(tǒng)及聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心控制系統(tǒng)，絕大部分監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)此方式上傳。

（2）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)直接上傳到現(xiàn)地上位控制系統(tǒng)，不經(jīng)過(guò)PLC，此類(lèi)數(shù)據(jù)往往只是采集，不涉及到控制，不是關(guān)鍵數(shù)據(jù)，故此類(lèi)數(shù)據(jù)也不上傳至聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心。

監(jiān)測(cè)信息主要包括閘室內(nèi)外水位、閘門(mén)的開(kāi)度、閘門(mén)以及液壓泵站的相關(guān)工況信息等。監(jiān)測(cè)信息的傳輸是自船閘現(xiàn)地控制站至聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心。

控制信息主要包括控制指令、權(quán)限控制信息、配置信息、請(qǐng)求信息等?，F(xiàn)地站的控制權(quán)最高，通過(guò)自控系統(tǒng)下發(fā)控制指令至現(xiàn)地站進(jìn)行執(zhí)行。

（1）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)流

①現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯集到PLC，通過(guò)PLC將數(shù)據(jù)上傳到現(xiàn)地站的上位控制系統(tǒng)及聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心控制系統(tǒng)。

②聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)源于現(xiàn)地站PLC。聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心的歷史數(shù)據(jù)從聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)及船閘現(xiàn)地站數(shù)據(jù)庫(kù)獲取數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)包含了現(xiàn)地站和聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心的統(tǒng)計(jì)分析等數(shù)據(jù)，不在實(shí)時(shí)范疇內(nèi)的數(shù)據(jù)。

（2）控制流

①控制指令指的是控制專網(wǎng)內(nèi)的控制指令，通過(guò)聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心組態(tài)平臺(tái)實(shí)現(xiàn);

②聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心具有系統(tǒng)最高的權(quán)限，控制指令下直接下發(fā)到現(xiàn)地PLC。

由于聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心和船閘現(xiàn)地中控室這兩級(jí)的自控系統(tǒng)均對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備有直接控制權(quán)，為了避免重復(fù)控制，調(diào)度中心設(shè)置統(tǒng)一的用戶與權(quán)限管理平臺(tái)，對(duì)聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心和船閘中控室的所有用戶和權(quán)限進(jìn)行統(tǒng)一控制和管理，確保同一時(shí)間只有一個(gè)層級(jí)對(duì)現(xiàn)地站PLC進(jìn)行控制。

2.4 數(shù)據(jù)量測(cè)算

根據(jù)以往船閘工程經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)船閘的變量點(diǎn)按1000點(diǎn)計(jì)算，本項(xiàng)目共計(jì)4個(gè)單線船閘、3個(gè)雙線船閘和遠(yuǎn)期可能規(guī)劃的復(fù)線船閘（4個(gè)船閘），共計(jì)14000個(gè)變量點(diǎn)。故要求聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心組態(tài)軟件變量點(diǎn)不少于14000點(diǎn)。

根據(jù)組態(tài)軟件的版本特性，本次聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心組態(tài)軟件平臺(tái)采用60000點(diǎn)版本;實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)軟件采用15000點(diǎn)版本。

2.5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

（1）存儲(chǔ)機(jī)制

所有的歷史數(shù)據(jù)通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行同步儲(chǔ)存。根據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)，各個(gè)船閘現(xiàn)地站存儲(chǔ)本船閘的數(shù)據(jù);聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心存儲(chǔ)所有船閘的數(shù)據(jù)。

為保證數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)的空間和數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)，歷史數(shù)據(jù)應(yīng)該通過(guò)壓縮算法進(jìn)行存儲(chǔ)，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)特性，通過(guò)設(shè)置不同的數(shù)據(jù)精度，采集頻率等方式進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用數(shù)據(jù)可以直接顯示均值、極大極小值、實(shí)時(shí)、快照等方式展現(xiàn)。

（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

根據(jù)應(yīng)用需求，船閘群集中控制系統(tǒng)將在主聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心配置控制數(shù)據(jù)庫(kù)（現(xiàn)地站控制數(shù)據(jù)庫(kù)已在各個(gè)船閘工程中配置）。

聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心控制數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)全系統(tǒng)所有控制站點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)，現(xiàn)地站控制數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)該現(xiàn)地站的所有控制站點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)。通信中斷時(shí)，控制站點(diǎn)站控PLC可存儲(chǔ)本站1天內(nèi)重要（閘閥門(mén)啟閉等）數(shù)據(jù)，在通訊恢復(fù)后上傳。

為了保證數(shù)據(jù)的唯一性，采用單一數(shù)據(jù)源方式。正常情況下，由現(xiàn)地控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到現(xiàn)地站的控制數(shù)據(jù)庫(kù)，然后聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心控制數(shù)據(jù)庫(kù)與現(xiàn)地站控制數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。

為了保證數(shù)據(jù)的完整性，當(dāng)現(xiàn)地層控制數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)變化后，聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心控制數(shù)據(jù)庫(kù)將同步進(jìn)行相應(yīng)變化;當(dāng)某個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器因?yàn)槟承┰颍ㄈ绶?wù)器故障、重新配置數(shù)據(jù)庫(kù)等）停止運(yùn)行而缺失部分?jǐn)?shù)據(jù)，在恢復(fù)運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)從數(shù)據(jù)最全、權(quán)限高的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上將缺失的數(shù)據(jù)補(bǔ)回來(lái)。當(dāng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心失去與現(xiàn)地控制站的數(shù)據(jù)通信，PLC可存儲(chǔ)本站當(dāng)天重要數(shù)據(jù)（閘門(mén)動(dòng)作信息），在通信恢復(fù)后，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或人工方式，將聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心控制數(shù)據(jù)庫(kù)中缺失的數(shù)據(jù)從控制站點(diǎn)現(xiàn)地補(bǔ)回來(lái)。

2.6 軟件部署

軟件部署僅包含聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心部分，現(xiàn)地站部分已在各個(gè)船閘工程中配置。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

3.1實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集功能

系統(tǒng)支持廣泛的通訊協(xié)議，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)或者第三方系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集并展示。對(duì)于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，體現(xiàn)在如下特點(diǎn)：秒級(jí)數(shù)據(jù)刷新;可主動(dòng)上報(bào)，逢變則報(bào);可自定義刷新頻率;全數(shù)據(jù)掃描;可按重要性級(jí)別，手動(dòng)設(shè)置不同等級(jí)數(shù)據(jù)的刷新頻率。

3.2工藝流程動(dòng)態(tài)顯示功能

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)7個(gè)船閘樞紐現(xiàn)場(chǎng)工藝流程圖的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示功能和隨意切換查看。體現(xiàn)液壓泵站的機(jī)組運(yùn)行及報(bào)警狀態(tài);閘門(mén)的狀態(tài)變化;閥門(mén)的狀態(tài)變化;上下游和閘室的水位測(cè)量;變電所電力實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)顯示及報(bào)警;紅綠信號(hào)燈的狀態(tài)顯示;室外照明狀態(tài)顯示;船閘現(xiàn)地溫、濕、塵等環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)視;水工安全觀測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示與報(bào)警;閘門(mén)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示與報(bào)警;消防設(shè)備監(jiān)視及事件報(bào)警等。

3.3遠(yuǎn)程控制指令執(zhí)行功能

在操作權(quán)限允許和安全嚴(yán)格的授權(quán)機(jī)制的前提下，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)7個(gè)船閘樞紐現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備對(duì)來(lái)自聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心的遠(yuǎn)程控制指令的執(zhí)行，并能隨意切換。實(shí)現(xiàn)液壓泵站的機(jī)組遠(yuǎn)程啟停;閘門(mén)啟閉機(jī)的遠(yuǎn)程開(kāi)啟與關(guān)閉;閥門(mén)啟閉機(jī)的遠(yuǎn)程開(kāi)啟與關(guān)閉;變電所開(kāi)關(guān)柜斷路器的遠(yuǎn)程合分閘（確保安全的前提下）;紅綠信號(hào)燈的遠(yuǎn)程控制;室外照明的遠(yuǎn)程開(kāi)啟與關(guān)閉;設(shè)備的遠(yuǎn)程巡檢等。

3.4歷史數(shù)據(jù)歸檔功能

控制系統(tǒng)提供功能全面的趨勢(shì)歷史和事件歷史數(shù)據(jù)的歸檔功能，具體如下：提供方便快捷的配置方式，可對(duì)任意點(diǎn)根據(jù)存儲(chǔ)周期，精度，偏移等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，對(duì)任意事件或報(bào)警可根據(jù)自定義觸發(fā)條件進(jìn)行存儲(chǔ)歸檔。使用壓縮算法，在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮歸檔，使存儲(chǔ)容量大大的減少;

每日自動(dòng)生成日志文件;歷史數(shù)據(jù)的容量?jī)H與硬盤(pán)容量有關(guān);查詢時(shí)提供統(tǒng)計(jì)功能及快速過(guò)濾功能;運(yùn)行時(shí)進(jìn)行負(fù)載均衡。

3.5數(shù)據(jù)展示曲線及工作點(diǎn)動(dòng)態(tài)顯示功能

歷史功能包括歷史數(shù)據(jù)曲線展示查詢和工作點(diǎn)動(dòng)態(tài)顯示。每幅曲線圖可定義多條曲線，可人工定義查詢時(shí)間。歷史功能不僅能查詢?cè)贾?，還內(nèi)嵌對(duì)查詢數(shù)據(jù)的快照值，平均值，極值，積分，微分等計(jì)算功能。歷史曲線功能用于對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)歷史變化進(jìn)行查詢和分析，并可以列表的方式導(dǎo)出成Excel等文件格式。

歷史數(shù)據(jù)可在多臺(tái)服務(wù)器上進(jìn)行冗余備份，當(dāng)系統(tǒng)中有多臺(tái)歷史服務(wù)器時(shí)，任一臺(tái)故障后，系統(tǒng)能自動(dòng)記錄該服務(wù)器故障的時(shí)間點(diǎn)和缺失的歷史數(shù)據(jù)量;在該服務(wù)器恢復(fù)正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)從其他歷史服務(wù)器中將該時(shí)段缺失的歷史數(shù)據(jù)回補(bǔ)到服務(wù)器中，從而保證了歷史數(shù)據(jù)在所有歷史服務(wù)器中的完整性和同步性。

3.6報(bào)警管理功能

報(bào)警系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前報(bào)警，也可以用來(lái)查看報(bào)警記錄。當(dāng)一個(gè)新的報(bào)警產(chǎn)生時(shí)，報(bào)警條目將以預(yù)定義顏色的閃爍，并伴有音響或語(yǔ)音。報(bào)警可定義為若干級(jí)，如異常報(bào)警，事故報(bào)警等，高級(jí)別報(bào)警應(yīng)優(yōu)先顯示，常規(guī)報(bào)警可由人工確認(rèn)后延遲處理。

可自定義報(bào)警級(jí)別，根據(jù)不同級(jí)別定義報(bào)警的顏色和報(bào)警的聲音，支持多工作站的多用戶對(duì)報(bào)警進(jìn)行確認(rèn)。

報(bào)警可對(duì)具有共同屬性的點(diǎn)如故障，液壓泵站壓力等進(jìn)行統(tǒng)一定義，引用該屬性的點(diǎn)將繼承統(tǒng)一定義的報(bào)警屬性;也支持對(duì)單點(diǎn)報(bào)警屬性進(jìn)行定義。報(bào)警可支持在線設(shè)置報(bào)警上下限、報(bào)警級(jí)別及報(bào)警確認(rèn)權(quán)限;可設(shè)定報(bào)警的死區(qū)和延時(shí)，在信號(hào)不穩(wěn)的情形下，濾波滯后處理以防止產(chǎn)生不必要的報(bào)警;對(duì)報(bào)警自動(dòng)分類(lèi)匯總。

3.7事件管理功能

事件管理功能，記錄管理高級(jí)自定義事件、系統(tǒng)事件、操作事件。事件過(guò)濾功能可按用戶、分類(lèi)、類(lèi)型、地區(qū)、位置、產(chǎn)生者、狀態(tài)、優(yōu)先級(jí)過(guò)濾數(shù)據(jù)，并且支持自定義搜索功能。事件數(shù)據(jù)可在多臺(tái)服務(wù)器上進(jìn)行冗余備份，其冗余備份和故障恢復(fù)功能與歷史數(shù)據(jù)功能一致。

3.8操作權(quán)限設(shè)定功能

系統(tǒng)提供全面的權(quán)限管理功能，通過(guò)設(shè)置不同的用戶權(quán)限防止越權(quán)操作保護(hù)系統(tǒng)的安全。系統(tǒng)的登錄、登出、設(shè)備的控制操作都需要特定的授權(quán)才能進(jìn)行相關(guān)操作。

提供完善的遙控權(quán)限的切換管理，系統(tǒng)自動(dòng)完成所有控制操作的記錄，便于追溯。

認(rèn)證是確認(rèn)是否其所聲明的用戶的過(guò)程。系統(tǒng)訪問(wèn)認(rèn)證方式應(yīng)支持采用口令和IP地址雙重認(rèn)證。不在授權(quán)范圍的IP地址即便口令正確也無(wú)法訪問(wèn)。

3.9系統(tǒng)診斷功能

支持系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)控制和診斷功能，可跟蹤和定位系統(tǒng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)或異常，可控制每個(gè)服務(wù)器和工作站計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，CPU負(fù)荷，內(nèi)存占用情況。

軟件提供豐富的水運(yùn)水利行業(yè)專業(yè)圖庫(kù)、支持動(dòng)畫(huà)編輯和在組態(tài)，在極大豐富畫(huà)面展示效果的同時(shí)降低工程組態(tài)開(kāi)發(fā)工作量和耗時(shí)。

3.10一機(jī)雙顯功能

本項(xiàng)目近期有10個(gè)船閘需要集中控制，在聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心部署6臺(tái)操作員工作站，為每臺(tái)工作站配置2臺(tái)顯示器，在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中定制一機(jī)雙顯功能，即每臺(tái)操作員工作站都可以顯示兩個(gè)組態(tài)畫(huà)面，5臺(tái)電腦顯示10個(gè)船閘的控制畫(huà)面，另外一臺(tái)電腦顯示航運(yùn)總覽界面及報(bào)表界面。一機(jī)雙顯功能大大減少了操作員工作站及操作人員的數(shù)量配置。

3.11視頻聯(lián)動(dòng)功能

在聯(lián)調(diào)聯(lián)試中心對(duì)現(xiàn)地的船閘進(jìn)行遠(yuǎn)程集中操作，操作結(jié)果雖然可通過(guò)組態(tài)軟件界面上的狀態(tài)顯示進(jìn)行判斷，但是操作人員經(jīng)常對(duì)其反饋的操作結(jié)果存疑。本次軟件定制了視頻聯(lián)動(dòng)功能，當(dāng)操作人員操作組態(tài)軟件對(duì)船閘進(jìn)行開(kāi)關(guān)閘門(mén)或輸水閥門(mén)時(shí)，組態(tài)軟件上自動(dòng)彈出被操作閘門(mén)或輸水閥門(mén)的視頻監(jiān)視實(shí)時(shí)畫(huà)面。以方便船閘操作人員在進(jìn)行操作時(shí)實(shí)時(shí)、方便地查看現(xiàn)場(chǎng)的視頻圖像，增加船閘運(yùn)行的安全性。

3.12廣播聯(lián)動(dòng)功能

在船舶進(jìn)出閘或者閘室充水時(shí)，都會(huì)對(duì)船閘進(jìn)行區(qū)域廣播，以提示船舶進(jìn)出閘或注意安全。本次軟件定制了廣播聯(lián)動(dòng)功能，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)與其直接的數(shù)據(jù)通信，在操作人員操作船閘上下行的過(guò)程中，當(dāng)滿足船舶進(jìn)出閘條件或閘室正在充水時(shí)，將自動(dòng)觸發(fā)語(yǔ)音廣播，提示船舶進(jìn)出閘或注意安全。

4 系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)

系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)的目標(biāo)是保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全，并在系統(tǒng)遇到故障時(shí)（包括硬件損壞和軟件系統(tǒng)崩潰等），能夠有效的避免信息丟失和破壞，并盡快恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。系統(tǒng)安全對(duì)于自動(dòng)控制系統(tǒng)的日常運(yùn)行非常重要，是安全供水的基本保障。

（1）系統(tǒng)安全

自動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)驗(yàn)證用戶權(quán)限，有效控制非法訪問(wèn)和操作。

（2）數(shù)據(jù)安全

只有具有權(quán)限的用戶才可以看到私密信息;傳輸、存儲(chǔ)信息或數(shù)據(jù)的過(guò)程中，確保信息或數(shù)據(jù)不被未授權(quán)的篡改或在篡改后能夠被迅速發(fā)現(xiàn)。系統(tǒng)運(yùn)行于控制內(nèi)網(wǎng)，保證數(shù)據(jù)傳輸安全。

（3）網(wǎng)絡(luò)安全

自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行在控制專網(wǎng)，確保網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)安全。

保密性：信息不泄露給非授權(quán)用戶、實(shí)體或過(guò)程，或供其利用的特性。

完整性：數(shù)據(jù)未經(jīng)授權(quán)不能進(jìn)行改變的特性。即信息在存儲(chǔ)或傳輸過(guò)程中保持不被修改、不被破壞和丟失的特性。

可用性：可被授權(quán)實(shí)體訪問(wèn)并按需求使用的特性。即當(dāng)需要時(shí)能否存取所需的信息。例如網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下拒絕服務(wù)、破壞網(wǎng)絡(luò)和有關(guān)系統(tǒng)的正常運(yùn)行等都屬于對(duì)可用性的攻擊;

可控性：對(duì)信息的傳播及內(nèi)容具有控制能力。

可審查性：出現(xiàn)的安全問(wèn)題時(shí)提供依據(jù)與手段。

（4）其他

支持與多種國(guó)產(chǎn)CPU、操作系統(tǒng)、PLC設(shè)備聯(lián)合使用，具有自主研發(fā)、安全可控、穩(wěn)定可靠等特性，致力于保障國(guó)家公共安全和工業(yè)及信息化安全;

支持Window、Linux、Mac、Android、ios系統(tǒng)上訪問(wèn);

支持C/S、B/S、APP多種訪問(wèn)途徑;

支持分辨率自適應(yīng)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)引入新的技術(shù)手段設(shè)計(jì)船閘群集中遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)下屬7座樞紐船閘集中控制及統(tǒng)一運(yùn)行調(diào)度，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集控、統(tǒng)一報(bào)到、統(tǒng)一收費(fèi)、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一信息發(fā)布，提升船閘運(yùn)行和管理的智能化、精細(xì)化水平，為引江濟(jì)淮“數(shù)字引江、智慧船閘”打造一套行業(yè)內(nèi)無(wú)成熟應(yīng)用先例的“無(wú)人值班、少人值守”的集中管控一體化模式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與船閘的運(yùn)營(yíng)、運(yùn)維、服務(wù)的深度融合，滿足多船閘遠(yuǎn)程集控、統(tǒng)一調(diào)度、安全運(yùn)行、高效管理的需求，達(dá)到工程調(diào)控統(tǒng)一可靠、安全防護(hù)及時(shí)可控、工程運(yùn)管精細(xì)高效、信息服務(wù)便捷暢通，從而進(jìn)一步提升船閘的運(yùn)行效能，為后續(xù)全省航道船閘智能化建設(shè)探索經(jīng)驗(yàn)。

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作者簡(jiǎn)介：

查道正，（1987-），男（漢族），安徽省合肥市，安徽省交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司高級(jí)工程師，研究生，水運(yùn)工程電氣設(shè)計(jì)，230011。

尹國(guó)梁，（1996-），男（漢族），安徽省合肥市，安徽省交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司助理工程師，本科，水運(yùn)工程電氣設(shè)計(jì)，230011。

石濤濤，（1995-），男（漢族），安徽省合肥市，安徽省交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司助理工程師，本科，水運(yùn)工程電氣設(shè)計(jì)，230011。