今日頭條
官方微信
官方抖音
案例頻道項目背景
隨著城市發(fā)展和生活水平提高，原水取水規(guī)模遠遠不能滿足上海市的用水需求，原水供應量存在較大缺口。青草沙水庫及取輸水泵閘工程位于長興島西北側(cè)的中央沙，青草沙區(qū)域的沙體上，是上海市新的水源地工程。
青草沙水庫建成后，最大有效庫容達5.53億立方米，設計有效庫容為4.35億立方米。2010年供水規(guī)模達719萬立方米/天，而黃浦江總的設計供水能力為500萬立方米/天。供水范圍為楊浦、虹口等上海10個行政區(qū)全部區(qū)域及寶山、普陀等5個行政區(qū)部分地區(qū)，受益人口超過1000萬人，其規(guī)模占全市原水供應總規(guī)模的50%以上。
水庫為蓄淡避咸型水庫，取水采用泵閘聯(lián)合運行的方式，在非咸潮期通過上游取水閘自流引水入庫，而泵的功能主要是在咸潮初期提水預蓄滿庫避咸和咸潮期搶水，滿足在咸潮期不宜取水的條件下，保證原水出庫供水，供水以輸水閘自流供水方式為主。
項目目標
青草沙水庫綜合網(wǎng)絡工程是該原水工程的重要子項，系統(tǒng)的設計、集成開發(fā)將遵循穩(wěn)定、安全和經(jīng)濟的理念，系統(tǒng)要很好地滿足實時性、可靠性、可擴性等要求，在充分滿足水庫控制需求的基礎(chǔ)上進行一體化的集成。并且整個系統(tǒng)應具有規(guī)范的多專業(yè)、多協(xié)議、多系統(tǒng)和多相關(guān)方（系統(tǒng)）的通信接口，實現(xiàn)多專業(yè)信息與綜合自動化一體化融合，滿足系統(tǒng)綜合應用功能的需要。
網(wǎng)絡拓撲采用兩層千兆冗余雙環(huán)網(wǎng)的總體架構(gòu)，不僅可以實現(xiàn)全網(wǎng)高度冗余，無任一節(jié)點丟失，又提高網(wǎng)絡的可靠性和工作效率。還可以對端口的流量進行設置，確保網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)可控。
青草沙水庫綜合自動化系統(tǒng)包括一個控制中心和4個分控站（取水泵閘、下游水閘、輸水泵站、輸水閘井），整個工程地理分布廣闊。該系統(tǒng)將建立一個由控制中心和分控站組成的層次型監(jiān)控系統(tǒng)，完成泵閘監(jiān)控系統(tǒng)、水情測報系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、以及水庫運行聯(lián)調(diào)決策支持、工程監(jiān)測與安全運行評估、事故應急處理預案與決策支持等各種高級應用的綜合自動化系統(tǒng)。
項目實施與應用情況
青草沙水庫網(wǎng)絡系統(tǒng)的總體架構(gòu)分為控制中心、取水泵閘、下游水閘、輸水泵站、輸水閘井等部分，整個網(wǎng)絡系統(tǒng)將以開放性、分布式、點對點為原則設計為一個橫向三層次網(wǎng)絡系統(tǒng)，三層網(wǎng)絡從下到上分別是數(shù)據(jù)采集層、應用服務層和數(shù)據(jù)展示層。
圖1 青草沙水庫網(wǎng)絡系統(tǒng)總體架構(gòu)
縱向系統(tǒng)采用專用光纜將五個局域網(wǎng)首尾連接成一個1000M的干線雙環(huán)形以太網(wǎng)，最大程度地保證通訊的安全性、可靠性；同時視頻監(jiān)控網(wǎng)絡也單獨形成1000M的光纖環(huán)網(wǎng)，以減少視頻信息對監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)的影響。
主信道主要進行SCADA數(shù)據(jù)傳輸、遙測等，備用信道傳輸視頻圖像和IP語音數(shù)據(jù)。主信道或備用信道中任何一個發(fā)生故障時，主備信道之間可以進行無擾切換，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼＿M行，保證不發(fā)生數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。為了保證無擾切換的正常進行，主信道接入端設置集成防火墻和入侵檢測的路由器，保證不會由于外界干擾而影響信道切換。備用信道設置兩臺路由器，一臺作為熱備，保證隨時可以進行切換。
效益分析
青草沙水庫是上海水源地“百年”戰(zhàn)略的重大工程，是保障城市供水安全、實現(xiàn)“多源供水一網(wǎng)調(diào)度”的戰(zhàn)略舉措。該水庫位于長江入海口處，地理位置十分特殊，水庫既要實現(xiàn)在非咸潮期的“避咸蓄淡”，又要在咸潮期末時段與兩鹽峰之間搶蓄優(yōu)質(zhì)淡水。因此，整套網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全性、可靠性及擴展性尤為重要。
對于這樣一個網(wǎng)絡系統(tǒng)來說，持久性和耐用性尤其重要，絲毫沒有妥協(xié)的余地。基于N-TRON工業(yè)以太網(wǎng)交換機的網(wǎng)絡可以提供高性價比及優(yōu)異的可靠性，根據(jù)系統(tǒng)要求的特殊性，組網(wǎng)方案中主要考慮及實現(xiàn)以下幾個方面：
·系統(tǒng)設計充分考慮多個業(yè)務子系統(tǒng)的系統(tǒng)特點，技術(shù)上遵循實用性與可靠性并重的原則，統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實施，形成一整套無縫的組網(wǎng)解決方案；
·能夠完全滿足物理環(huán)境，溫度、防塵、電磁兼容性等要求；
·因網(wǎng)絡規(guī)模龐大，組網(wǎng)方案采用清晰的多層結(jié)構(gòu)，簡化網(wǎng)絡的維護及管理，實現(xiàn)故障點的快速分離及明確，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；
·組網(wǎng)方案具備故障排除及快速自愈功能，能夠針對設備故障、鏈路故障進行自我診斷及快速排除，并實時報警；
·主環(huán)網(wǎng)設計為雙環(huán)網(wǎng)冗余架構(gòu)，避免單條鏈路故障對網(wǎng)絡的影響，實現(xiàn)鏈路最高的冗余性，并且減小了各級網(wǎng)絡的流量壓力。
整體網(wǎng)絡系統(tǒng)全部選用N-TRON交換機，網(wǎng)絡自愈時間可以達到30ms以內(nèi)；對每個端口的在線流量監(jiān)控和網(wǎng)絡分析；支持熱插拔，可進行在線維護；單臺設備延時6微秒以內(nèi)；工業(yè)級標準，MTBF值20年以上。由于采用了成熟的定型產(chǎn)品，具有自診斷功能和較強的校驗、互鎖、檢錯、糾錯及自恢復功能，故系統(tǒng)的實用性十分優(yōu)秀，能準確反應各設備的真實情況。全圖形人機接口能夠清晰地了解全系統(tǒng)各設備的運行情況，故障報警點的分支細節(jié)。
該套系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)，從可靠、安全、經(jīng)濟、技術(shù)先進和便于擴充的角度出發(fā)，既充分考慮現(xiàn)代水利的技術(shù)特性，又結(jié)合了大型水利工程的實際特點。可滿足現(xiàn)階段設備運行監(jiān)控、安全監(jiān)測管理和生產(chǎn)運行調(diào)度，且更加注重高起點統(tǒng)籌規(guī)劃，為后續(xù)進一步開發(fā)和完善構(gòu)筑統(tǒng)一協(xié)調(diào)的軟硬件平臺。
整體平臺系統(tǒng)是一個高度的開放系統(tǒng)，各子系統(tǒng)的設計是模塊化的，接口設計標準化，具有較強的靈活性。可與嚴橋調(diào)度中心以及五號溝泵站節(jié)點SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接，一起構(gòu)成完整的上海市原水調(diào)度優(yōu)化控制系統(tǒng)。
摘自《自動化博覽》2019年1月刊
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號