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摘要：EcoStruxure是施耐德電氣基于物聯(lián)網(wǎng)的，開(kāi)放的、具有互操作性的系統(tǒng)架構(gòu)與平臺(tái)，可以從安全性、可靠性、高效性、可持續(xù)性和互聯(lián)互通性方面為我們的客戶提升價(jià)值。在“創(chuàng)新，無(wú)處不在”的理念指導(dǎo)下，施耐德電氣正在采用物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)、傳感、云、分析和網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域中的先進(jìn)技術(shù)，依托EcoStruxure實(shí)現(xiàn)全面創(chuàng)新。同時(shí)，EcoStruxure是經(jīng)測(cè)試和驗(yàn)證具有前瞻性的參考性架構(gòu)，可支持水利行業(yè)端到端的、開(kāi)放的、互操作性和互聯(lián)互通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文依據(jù)江都水利樞紐工程監(jiān)控系統(tǒng)為背景，介紹了施耐德電氣EcoStruxure Plant水利物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如何幫助水利客戶實(shí)現(xiàn)水利自動(dòng)化和數(shù)字化，為智慧水利打下良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞: EcoStruxure Plant水利物聯(lián)網(wǎng)解決方案；工程監(jiān)控系統(tǒng)；水利數(shù)字化

Abstract: EcoStruxure is an open and interoperable system architecture and platform based on the Internet of Things in Schneider Electric. Typically, the performance can be improved for our customers in terms of security, reliability, efficiency, sustainability and interoperability. Under the guidance of the concept of "innovation, everywhere", Schneider Electric is adopting advanced technologies in the fields of Internet of Things, mobile, sensor, cloud, analysis and network securityto achieve comprehensive innovation with EcoStruxure. Additionally, EcoStruxure is a proven and forward-looking reference architecture that supports the design of end-to-end, open, interoperable and connective systems in the water conservancy. Based on the monitoring system of Jiangdu Water Conservancy Project, this paper introduces the application of Schneider Electric EcoStruxure Plant in the water conservancy of Internet of things, and how to help water customers realize the automation anddigitalization, laying a good foundation for intelligent water conservancy.

Key words: Water conservancy internet of things solution based on EcoStruxure Plant; Engineering SCADA system; Water conservancy digitalization

1　項(xiàng)目背景

江都水利樞紐工程是治淮工程的重要組成部分，既是江蘇省江水北調(diào)的龍頭工程又是國(guó)家南水北調(diào)東線的源頭工程。工程由4座大型電力抽水站、5座大型水閘、7座中型水閘、3座船閘、3座涵洞、2條魚(yú)道以及輸變電工程和引排河道組成，是一個(gè)具有調(diào)水、排澇、泄洪、通航、過(guò)魚(yú)、發(fā)電以及改善生態(tài)環(huán)境等綜合功能的大型水利樞紐工程。工程位置獨(dú)特、作用顯著、運(yùn)用頻繁，自建成以來(lái)，發(fā)揮了巨大的工程效益。

2　建設(shè)目標(biāo)

建設(shè)圍繞“統(tǒng)一技術(shù)架構(gòu)、強(qiáng)化資源整合、促進(jìn)信息共享、保障良性運(yùn)行”為目標(biāo)，以創(chuàng)建國(guó)內(nèi)一流水利工程為宗旨，加快信息化建設(shè)步伐，著力提升水利工程科技水平和運(yùn)行效能，助推江都水利樞紐工程管理現(xiàn)代化建設(shè)。

3　施耐德電氣EcoStruxure Plant水利物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)（如圖1所示）

圖1 施耐德電氣EcoStruxure Plant水利物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

施耐德電氣EcoStruxure Plant水利物聯(lián)網(wǎng)解決方案，幫助水利用戶實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通、全面感知、優(yōu)化運(yùn)行。首先第一層為互聯(lián)互通的產(chǎn)品，施耐德電氣為客戶提供創(chuàng)新的產(chǎn)品和全生命周期的服務(wù)，減少客戶總擁有成本；第二層邊緣控制層，核心是施耐德電氣的控制系統(tǒng)，包括可以應(yīng)用于水文監(jiān)測(cè)的SCADA PackRTU，用于小型閘站和閥站控制系統(tǒng)ModiconM340，以及用于大型閘站和泵站的控制系統(tǒng)Modicon ePACM580和昆騰 +，幫助客戶提供完善的邊緣控制方案；第三層應(yīng)用分析層，提供水利設(shè)施能效/績(jī)效管理，工程監(jiān)控系統(tǒng)，輔助決策分析、調(diào)度運(yùn)行管理和設(shè)備預(yù)防性維護(hù)。施耐德電氣EcoStruxure Plant水利物聯(lián)網(wǎng)為水利行業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化保駕護(hù)航。

4　EcoStruxure Plant水利物聯(lián)網(wǎng)解決方案在江都水利樞紐的應(yīng)用

工程監(jiān)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)水利物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)系統(tǒng)，工程監(jiān)控系統(tǒng)是面向多個(gè)現(xiàn)地站、多個(gè)管理部門(mén)的協(xié)作和管理的監(jiān)控系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)水利自動(dòng)化、數(shù)字化和智能化最基本的保證。

江都水利樞紐工程監(jiān)控系統(tǒng)，采用施耐德電氣Wonderware system platform建設(shè)樞紐工程監(jiān)控系統(tǒng)，新建萬(wàn)福監(jiān)控分中心，整合邵仙、宜陵監(jiān)控分中心，形成“1個(gè)集中監(jiān)控中心、3個(gè)水閘監(jiān)控分中心”總體架構(gòu)，對(duì)4座泵站及東閘、西閘、芒稻閘等進(jìn)行遠(yuǎn)程集中控制，對(duì)全處站閘運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、顯示和管理，并將主要工情信息上傳至水利廳。

工程監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，分為“遠(yuǎn)方、站控室、現(xiàn)地”三級(jí)，具備數(shù)據(jù)采集與處理、運(yùn)行監(jiān)視和事故報(bào)警、控制與調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)通訊等功能。通過(guò)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)與江都調(diào)度控制管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)向上級(jí)調(diào)度系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)、話音交換、圖文傳真、活動(dòng)圖像等內(nèi)容。

4.1　現(xiàn)地站控制

現(xiàn)地站選用施耐德電氣ModiconPLC，交、直流雙電源供電，帶RS-232和RS-485通訊接口，帶以太網(wǎng)通訊功能。現(xiàn)地控制單元設(shè)自動(dòng)、手動(dòng)切換裝置，在主控計(jì)算機(jī)故障時(shí)，可通過(guò)觸摸屏手動(dòng)操作。現(xiàn)地控制單元功能如下：

（1）通過(guò)以太網(wǎng)與控制計(jì)算機(jī)通訊，接收上級(jí)開(kāi)、停機(jī)、工況調(diào)節(jié)等命令。

（2）巡測(cè)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)及各設(shè)備狀態(tài)。

（3）根據(jù)上級(jí)控制命令，實(shí)施主、輔機(jī)開(kāi)停、調(diào)節(jié)等操作。

（4）向控制計(jì)算機(jī)發(fā)送實(shí)時(shí)運(yùn)行信息。

（5）設(shè)有聯(lián)網(wǎng)/現(xiàn)地控制運(yùn)行方式選擇，在單元運(yùn)行方式下，通過(guò)觸摸屏操作，可人工鍵入指令，獨(dú)立只是站內(nèi)主、輔機(jī)系統(tǒng)及室溫、站上下游水位的自動(dòng)監(jiān)控監(jiān)測(cè)。

4.2　遠(yuǎn)程監(jiān)控中心

（1）系統(tǒng)總覽

顯示水利樞紐的水系圖及所有閘泵站的開(kāi)啟數(shù)及水位流量的統(tǒng)計(jì)情況，并統(tǒng)計(jì)成列表顯示，具體如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總覽圖

（2）泵站監(jiān)控

以江都水利樞紐四座泵站的主接線圖（如圖3所示）為背景，實(shí)時(shí)顯示泵站的上游水位、下游水位、流量、機(jī)組運(yùn)行時(shí)電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流及、葉片角度等工情參數(shù)（如圖4所示），并動(dòng)態(tài)模擬出開(kāi)關(guān)的分合閘與機(jī)組開(kāi)啟旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。

圖3 江都水利樞紐四座泵站的主接線圖

圖4 參數(shù)

（3）自動(dòng)引潮

自動(dòng)引潮就是研究感潮水閘的運(yùn)行規(guī)律，根據(jù)長(zhǎng)江潮位變化情況確定潮位漲落標(biāo)志，根據(jù)調(diào)度要求和運(yùn)行工況實(shí)現(xiàn)不同模式下的閘門(mén)開(kāi)、關(guān)閘預(yù)報(bào)，開(kāi)發(fā)完成感潮水閘智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)感潮水閘在最大能力（全力、最大流量）、定流量、定開(kāi)關(guān)等不同模式下的調(diào)度控制。圖5以江都水利樞紐水閘的模擬圖為背景，實(shí)時(shí)顯示水閘上游水位、下游水位及流量。顯示所有閘門(mén)的開(kāi)啟高度并動(dòng)態(tài)模擬，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)引潮。

圖5 江都水利樞紐水閘的模擬圖

（4）報(bào)表查詢

通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)選擇時(shí)間區(qū)間，選擇泵站和特定機(jī)組對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，為大數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。進(jìn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào)匯總，方便對(duì)運(yùn)行狀態(tài)直觀的管理。

（5）報(bào)警

對(duì)報(bào)警等級(jí)進(jìn)行設(shè)定，根據(jù)不同報(bào)警等級(jí)上報(bào)不同管理部門(mén)。

5　小結(jié)

基于施耐德電氣EcoStruxure Plant水利物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下的工程監(jiān)控系統(tǒng)，幫助客戶將多個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)整合為統(tǒng)一的集中監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)之間的信息互通，幫助客戶實(shí)現(xiàn)水利自動(dòng)化和數(shù)字化，為智慧水利打下良好的基礎(chǔ)。

作者簡(jiǎn)介：

周開(kāi)欣，男，江蘇高郵人，工程師，學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)就職于江蘇省江都水利工程管理處，主要從事水利工程信息化研究。

康彬彬，女，內(nèi)蒙古赤峰人，碩士學(xué)位，現(xiàn)就職于施耐德電氣（中國(guó)）有限公司，主要從事水行業(yè)數(shù)字化。

摘自《自動(dòng)化博覽》2019年6月刊