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符新峰：男，工程師，從事水利水電工程電氣設(shè)計(jì)工作。
摘 要：將計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到秦淮河水系控制水工建筑物的自動(dòng)化運(yùn)行，不僅可以提高運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本，而且智能化的管理可以最大限度地保證該地區(qū)水環(huán)境質(zhì)量。本文主要介紹秦淮河水系計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模和目標(biāo)、系統(tǒng)方案及系統(tǒng)組成等。
關(guān)鍵詞：秦淮河水系；遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)；PLC；網(wǎng)絡(luò)；水質(zhì)監(jiān)測(cè)
Abstract: To use computer and networking technology on the automation operations of Qinhuai River water system hydraulic control building, not only can improve operational efficiency, reduce operating costs, and the intelligent management can ensure to the maximum in the area of water quality of the environment. The scale, object, scheme and component etc. of Remote Centeralized Monitoring & Control System for Nanjing Qinhuai River Water System are introduced.
Key words: Qinhuai River water; Remote Centeralized Monitoring & Control System, Programmable Logic Controller, Network; Water quality monitoring
中圖分類號(hào)：TM
0 引言
秦淮河是長(zhǎng)江下游南岸的一條歷史名河，有溧水河、句容河兩源。其干流長(zhǎng)度34km，流域面積2631km2，流經(jīng)兩市九縣區(qū)。秦淮河南京市區(qū)段分為兩支：一支由東水關(guān)閘入城，習(xí)慣上稱為內(nèi)秦淮河，在鐵窗欞、西水關(guān)處匯入秦淮河；另一支由七橋甕進(jìn)入南京主城區(qū)，經(jīng)武定門節(jié)制閘至三汊河口入長(zhǎng)江，習(xí)慣上稱為外秦淮河。目前在秦淮河上，為了防洪和調(diào)節(jié)、控制秦淮河水位和流量，共修建了六個(gè)控制水工建筑物，分別為：三汊河口閘、秦淮新河水利樞紐、蓮花閘、武定門閘、南河閘和天生橋套閘。
為滿足運(yùn)行管理和保持秦淮河水系內(nèi)河道的合理水位及良好水質(zhì)的需要，并根據(jù)國(guó)際上管理城市水利的管理模式，吸取其先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)，在秦淮河水系設(shè)置了遠(yuǎn)方集中監(jiān)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)方集中監(jiān)控作為秦淮河水系的全局監(jiān)控平臺(tái)，可以提高秦淮河水系的運(yùn)行管理水平，并對(duì)整個(gè)水系的水資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理。
1 建設(shè)規(guī)模和目標(biāo)
現(xiàn)代化管理系統(tǒng)的建設(shè)是秦淮河綜合整治工程中的一項(xiàng)重要組成部分，系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)是通過廣泛應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、視頻監(jiān)視及傳輸技術(shù)，建立起秦淮河水系的遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)、監(jiān)視及自動(dòng)控制系統(tǒng)，為秦淮河綜合治理工程的管理現(xiàn)代化及水環(huán)境自動(dòng)化調(diào)度及控制提供一個(gè)堅(jiān)實(shí)的平臺(tái)。遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)的建成，實(shí)現(xiàn)了集控中心即三汊河口閘控制中心對(duì)秦淮河水系各水工建筑物的數(shù)據(jù)采集，并將歷史數(shù)據(jù)在集控中心數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲(chǔ)。在控制中心實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各控制建筑物現(xiàn)場(chǎng)的工作情況，各控制建筑物現(xiàn)地控制單元設(shè)計(jì)時(shí)留有遠(yuǎn)方控制接口，在必要時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)全部遠(yuǎn)方控制。近期遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)，秦淮新河水利樞紐、武定門閘、南河閘進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)視，其余三個(gè)水工建筑物進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控。將來考慮全部實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控。本遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)留有通信接口，可與省市防汛中心通信。
各控制水工建筑物位置規(guī)模和參數(shù)見表1。
計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了以下主要目標(biāo)功能：
1.1 數(shù)據(jù)采集
集控系統(tǒng)可以采集秦淮河水系6個(gè)水工建筑物的各種測(cè)量和狀態(tài)參數(shù)，主要包括：
（1）各控制水工建筑物二側(cè)的水位。
（2）各控制水工建筑物有關(guān)設(shè)備如節(jié)制閘、套閘的開關(guān)狀態(tài)，開啟的開度，運(yùn)行和故障狀況等。
（3）各控制水工建筑物水泵的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停機(jī)、運(yùn)行及故障狀況等。
（4）各控制水工建筑物所有維持閘門或水泵等設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的輔助系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，故障情況等。
（5）其他設(shè)備，如各控制建筑物中高低壓開關(guān)柜或電動(dòng)機(jī)的電壓、電流等參數(shù)。
所有數(shù)據(jù)采集后存儲(chǔ)到監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)中，并建立完整的實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。
1.2 遠(yuǎn)方監(jiān)視和報(bào)警
（1）以動(dòng)畫和表格的形式，在集控室的監(jiān)視器中顯示整個(gè)秦淮河水系的水位、水質(zhì)和節(jié)制閘、套閘、貫流泵等的工作狀態(tài)。
表1 各控制水工建筑物的規(guī)模和主要參數(shù)表
（2）在整個(gè)秦淮河水系的圖上，顯示各個(gè)控制建筑物的位置、河道補(bǔ)水點(diǎn)等，并以不同的顏色和文字表現(xiàn)各自的狀態(tài)，如綠色表示河道水質(zhì)良好，黃色表示輕度污染，黑色表示重度污染等。對(duì)于整個(gè)閘門擋水設(shè)備也可用紅色表示工作，綠色表示關(guān)停，黃色表示故障等等。
（3）在水位、設(shè)備處于警戒狀態(tài)時(shí)，集控系統(tǒng)應(yīng)能燈光及語(yǔ)音報(bào)警，并能呼叫到主要值班人員的手機(jī)或電話。
（4）可從集控中心調(diào)看現(xiàn)場(chǎng)的視頻圖像等信息。
1.3水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)秦淮河水質(zhì)，在秦淮河沿線三汊河口（N1）、武定門(N2)、天生橋(N3)布置水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，這些水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)可將測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)過附近控制水工建筑物的計(jì)算機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)上傳到信息中心。（各控制水工建筑物及水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)具體分布見圖1）
圖1 秦淮河水系河口控制水工建筑物及水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)站布置圖
各水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的主要參數(shù)包括：
常規(guī)五參數(shù)：T（溫度）、PH（PH值）、DO（溶解氧）、EC（電導(dǎo)率）、TB（濁度）；TOC（總有機(jī)碳）；NH3-N（氨氮）。
在水質(zhì)超標(biāo)或不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，及時(shí)提醒工作人員采取必要的防范處理措施。
1.4 遠(yuǎn)方控制及智能水系調(diào)度
秦淮河水系對(duì)各受控分站的閘門控制建筑物除能利用現(xiàn)地控制設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)地控制外，集中控制系統(tǒng)提供全面的遠(yuǎn)方控制功能。
（1）遠(yuǎn)方開啟和關(guān)閉各控制水工建筑物的擋水設(shè)備，如節(jié)制閘、套閘、涵閘等。
（2）遠(yuǎn)方開啟和關(guān)閉各控制水工建筑物的輔助設(shè)備，如電源，閥門等。
（3）遠(yuǎn)方調(diào)節(jié)各控制水工建筑物的各類可控設(shè)備，如節(jié)制閘套閘開度等。
秦淮新河水利樞紐、武定門閘和南河閘監(jiān)測(cè)分站目前只考慮遠(yuǎn)方監(jiān)視，將來根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制。
在遠(yuǎn)方集中監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)上預(yù)期可以實(shí)現(xiàn)智能調(diào)水。即根據(jù)秦淮河水系河道水位、水質(zhì)要達(dá)到的目標(biāo)，利用計(jì)算機(jī)采集的各河道水質(zhì)，水位的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)于各控制水工建筑物可控設(shè)備的控制方案進(jìn)行優(yōu)化組合，得出一個(gè)最佳方案，這個(gè)方案可以在實(shí)踐中逐步探索，也可以建立數(shù)學(xué)模型經(jīng)過復(fù)雜的算法獲得。近期監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)存的調(diào)度程序提供各控制建筑物的操作建議，供值班人員使用。在情況許可時(shí)，可以直接進(jìn)行遠(yuǎn)方的程序控制。
2 系統(tǒng)方案
集控系統(tǒng)中，系統(tǒng)方案主要體現(xiàn)在組網(wǎng)的形式上，網(wǎng)絡(luò)連接方式具有極重要的地位，它是遠(yuǎn)控的全部功能得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展和日趨成熟，為我們提供很大的組網(wǎng)空間。
目前網(wǎng)絡(luò)連接方式有以下幾種，①敷設(shè)專用網(wǎng)絡(luò)；②租用電信網(wǎng)絡(luò)；③無線電通信；④微波通信；⑤衛(wèi)星通信等。這幾種組網(wǎng)方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，但由于秦淮河流域6個(gè)控制水工建筑物，分布在約方圓50km的范圍內(nèi)，整體來講覆蓋區(qū)域較廣，地理位置相對(duì)分散，信息流量不是特別大，如采用鋪設(shè)有線或無線專用網(wǎng)絡(luò)的方式將會(huì)增加系統(tǒng)的初期投資費(fèi)用和建成后的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，另外還要穿越主城區(qū)，存在著信道鋪設(shè)困難和利用率不高的弊端；采用無線電通信需要申請(qǐng)無線電頻段，帶寬也受限制；微波通信和衛(wèi)星通信適用于遠(yuǎn)距離傳輸；雖然租用電信網(wǎng)絡(luò)接入，月租較貴，但初期投資比較低，不用自己對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護(hù)，而且目前現(xiàn)有公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)非常發(fā)達(dá)，種類繁多，覆蓋的區(qū)域廣，故障率低，所以，我們采用現(xiàn)有公共數(shù)據(jù)網(wǎng)作為信息中心和各個(gè)控制水工建筑物之間通信的平臺(tái)，系統(tǒng)通過在公共網(wǎng)絡(luò)中建立專用的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)（VPN技術(shù)）實(shí)現(xiàn)可靠連接。目前，電信服務(wù)提供商提供的主要廣域網(wǎng)連接方式有：禎中繼（FRAME RELAY）、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）、非對(duì)稱數(shù)字用戶線（xDSL）、窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）、SDH數(shù)字電路（SDH）、碼分多址無線業(yè)務(wù)（CDMA）、通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）等。
2.1 DDN有線數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)
DDN網(wǎng)是利用數(shù)字信道傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，由數(shù)字傳輸電路和相應(yīng)的數(shù)字交叉連接復(fù)用設(shè)備組成。
DDN網(wǎng)是同步網(wǎng)，向用戶提供永久性和半永久性的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸通道，沿途不進(jìn)行復(fù)雜的軟件處理，因此整個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸都是透明的，既保證了用戶數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕质沟脗鬏斞訒r(shí)較短，避免了分組網(wǎng)中傳輸時(shí)延大且不固定的缺點(diǎn)。DDN網(wǎng)采用時(shí)分復(fù)用的技術(shù)，因此提供的基本專用電路是規(guī)定速率的點(diǎn)到點(diǎn)專用電路。用戶可根據(jù)需要選擇64K~2048K不等的速率。
DDN業(yè)務(wù)主要應(yīng)用于客戶的局域網(wǎng)互聯(lián)，瀏覽互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。客戶通過局域網(wǎng)互聯(lián)專線傳輸數(shù)據(jù)、語(yǔ)言、圖像等業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)各公司、部門間的資源交換和共享。專線上網(wǎng)的用戶擁有固定的IP地址，客戶可以根據(jù)需要建立自己的MAIL SERVER、WEBSERVER等服務(wù)器。
2.2 SDH數(shù)字電路
SDH(Synchronous Digital Hierarchy)是一種新的數(shù)字傳輸體制。它被稱為電信傳輸體制的一次革命。
SDH數(shù)字電路是一種基于時(shí)分復(fù)用的同步數(shù)字技術(shù)。對(duì)于上層的各種網(wǎng)絡(luò)，SDH相當(dāng)于一個(gè)透明的物理通道，在這個(gè)透明的通道上，用戶可以開展各種業(yè)務(wù)，如電話、數(shù)據(jù)、數(shù)字視頻等。
SDH技術(shù)與PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy）技術(shù)相比，有如下明顯優(yōu)點(diǎn)：
1、網(wǎng)絡(luò)管理能力大大加強(qiáng)。
2、提出了自愈網(wǎng)的新概念。用SDH設(shè)備組成的帶有自愈保護(hù)能力的環(huán)網(wǎng)形式，可以在傳輸媒體主信號(hào)被切斷時(shí)，自動(dòng)通過自愈網(wǎng)恢復(fù)正常通信。
3、統(tǒng)一的比特率，統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，為不同廠家設(shè)備間的互聯(lián)提供了可能。
4、采用字節(jié)復(fù)接技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)中上下支路信號(hào)變得十分簡(jiǎn)單。
由于SDH具有上述顯著優(yōu)點(diǎn)，它成為實(shí)現(xiàn)信息高速公路的基礎(chǔ)技術(shù)之一。
根據(jù)本遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)的功能要求和江蘇省、南京市水利系統(tǒng)與當(dāng)?shù)仉娦啪脂F(xiàn)有的業(yè)務(wù)關(guān)系，經(jīng)過多方比較，本集控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)主通道最終選定采用2M帶寬SDH數(shù)字電路。其組網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用較DDN要便宜，而帶寬完全滿足要求。
由于在建設(shè)本集中監(jiān)控系統(tǒng)以前，秦淮新河水利樞紐、武定門閘、南河閘已接入DDN電信網(wǎng)分別與省防汛辦、市防汛辦建立了網(wǎng)絡(luò)連接，故可利用現(xiàn)有的DDN網(wǎng)絡(luò)接入三汊河集控中心，不需再另外建設(shè)網(wǎng)絡(luò)。三汊河口閘、蓮花閘、天生橋套閘通過SDH接入IP城域網(wǎng)。
2.3 CDMA碼分多址無線網(wǎng)絡(luò)
CDMA是碼分多址的英文縮寫(Code Division Multiple Access)，它是在數(shù)字技術(shù)的分支—擴(kuò)頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術(shù)。
CDMA具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其中一部分是擴(kuò)頻通信系統(tǒng)所固有的，另一部分則是由軟切換和功率控制等技術(shù)所帶來的。CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)是由擴(kuò)頻、多址接入、蜂窩組網(wǎng)和頻率復(fù)用等幾種技術(shù)結(jié)合而成，含有頻域、時(shí)域和碼域三維信號(hào)處理的一種協(xié)作，因此它具有抗干擾性好，抗多徑衰落，保密安全性高，同頻率可在多個(gè)小區(qū)內(nèi)重復(fù)使用，容量和質(zhì)量之間可做權(quán)衡取舍等屬性。這些屬性使CDMA比其它系統(tǒng)有非常重要的優(yōu)勢(shì)。
CDMA多址技術(shù)完全適合現(xiàn)代移動(dòng)通信網(wǎng)所要求的大容量、高質(zhì)量、綜合業(yè)務(wù)、軟切換等，比較適合用于無線網(wǎng)絡(luò)的組建。
CDMA的平均速度約80K左右，最高可達(dá)150K左右，較GPRS快一倍，這與接入服務(wù)器負(fù)載和使用人數(shù)有關(guān)。在晚上或早上，速度快，白天人多，會(huì)慢一些。CDMA穩(wěn)定性方面，相當(dāng)于線路相當(dāng)好的電話線，就是說比一般電話線更穩(wěn)定。從實(shí)際使用的情況來看，一般幾個(gè)小時(shí)都不會(huì)掉線。值得一提的是，CDMA的撥號(hào)速度比電話MODEM快很多，相當(dāng)于ISDN，只要信號(hào)足夠，基本上無需等待。另外，同其它聯(lián)網(wǎng)方式比起來，CDMA無線聯(lián)網(wǎng)的費(fèi)用較低。
SDH/DDN網(wǎng)絡(luò)帶寬較寬，抗干擾能力很強(qiáng)，但費(fèi)用較高，CDMA帶寬較窄，容易受外界氣候、電磁波等干擾，但費(fèi)用較低。另外考慮到SDH/DDN網(wǎng)絡(luò)故障情況下保證網(wǎng)絡(luò)的暢通，及有線、無線通信采用兩種不同的物理介質(zhì)，本遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)選用CDMA為備份鏈路的方案，即正常情況下使用SDH/DDN，若SDH/DDN出現(xiàn)意外不通時(shí)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以立即自動(dòng)啟動(dòng)按需撥號(hào)激活CDMA備份鏈路，保證網(wǎng)絡(luò)暢通。由于CDMA費(fèi)用較低，在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中可以靈活切換，保證經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
3 系統(tǒng)組成
秦淮河遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)由四個(gè)部分組成，它們是現(xiàn)地控制單元、水質(zhì)監(jiān)測(cè)單元、網(wǎng)絡(luò)單元、集控單元，而且要求上述四部分均是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的，可聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備組成（見圖2）。
圖2 集中監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
3.1 現(xiàn)地控制單元
集控系統(tǒng)的現(xiàn)地控制單元即秦淮河六個(gè)控制水工建筑物的單元控制系統(tǒng)。各水工控制建筑物的單個(gè)的控制系統(tǒng)配置如下：
三汊河口閘：監(jiān)控系統(tǒng)包括2臺(tái)監(jiān)控主機(jī)、1臺(tái)服務(wù)器、4套工業(yè)交換機(jī)、5套PLC控制柜，1套視頻監(jiān)視系統(tǒng)包括1臺(tái)視頻監(jiān)控主機(jī)、13點(diǎn)攝像頭，1套廣播系統(tǒng)等。節(jié)制閘內(nèi)外河已配有超聲波水位計(jì)共計(jì)4只。監(jiān)控系統(tǒng)直接通過工業(yè)交換機(jī)與遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)通信。
秦淮新河水利樞紐：監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)控主機(jī)、PLC、交換機(jī)等，視頻監(jiān)視系統(tǒng)共有12只攝像機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)上下游已配有水位計(jì)。本系統(tǒng)配置一臺(tái)通信計(jì)算機(jī)通過DDN/CDMA與遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)通信。
蓮花閘：監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)控計(jì)算機(jī)一臺(tái)，PLC控制柜一面，視頻主機(jī)一臺(tái)，2只攝像機(jī)。監(jiān)控計(jì)算機(jī)直接通過SDH/CDMA與遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)通信。
武定門閘：控制系統(tǒng)目前為手動(dòng)控制，將來改造成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制。本系統(tǒng)目前只對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)視，配置一臺(tái)視頻主機(jī)，6只攝像機(jī)。視頻主機(jī)通過DDN/CDMA與遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)通信。
南河閘：控制系統(tǒng)目前為手動(dòng)控制，將來改造成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制。本系統(tǒng)目前只對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)視，配置一臺(tái)視頻主機(jī)，2只攝像機(jī)。視頻主機(jī)通過DDN/CDMA與遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)通信。
天生橋套閘：天生橋套閘距三汊河口閘集控中心約50km，為12m套閘，現(xiàn)已有計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，視頻監(jiān)視系統(tǒng)，廣播系統(tǒng)，可在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行套閘開啟/關(guān)閉等操作。監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過SDH/CDMA與遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)通信。
3.2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)單元
水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)把多個(gè)指標(biāo)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器組合起來，從采樣、分析到記錄、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸組成的系統(tǒng)。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由采樣單元、預(yù)處理單元、過程邏輯控制單元、分析單元和數(shù)據(jù)采集及傳輸單元構(gòu)成。輔助系統(tǒng)有壓縮空氣單元、冷卻水及純水單元、配電系統(tǒng)及UPS 單元、清洗單元等幾個(gè)子單元組成。以上各單元相互牽制，其協(xié)調(diào)功能由控制系統(tǒng)完成，分析單元要完成分析任務(wù)，需要其他各單元相互配合共同來進(jìn)行。其構(gòu)成見圖3。
圖3水質(zhì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖
3.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
本集控系統(tǒng)主要通過租用電信局網(wǎng)絡(luò)作為信息主要傳出通道。各水工控制建筑物的網(wǎng)絡(luò)配置如下。
三汊河口閘：三汊河口閘集中監(jiān)控主機(jī)通過工業(yè)交換機(jī)、防火墻、路由器等設(shè)備，經(jīng)DDN/CDMA上到電信、聯(lián)通廣域網(wǎng)，通過電信、聯(lián)通廣域網(wǎng)與其余5閘聯(lián)網(wǎng)。
秦淮新河水利樞紐：通過DDN/CDMA與集控中心通信。
蓮花閘：通過SDH/CDMA與集控中心通信。
武定門閘：通過DDN/CDMA與集控中心通信。
南河閘：通過DDN/CDMA與集控中心通信。
天生橋套閘：通過SDH/CDMA與集控中心通信。
3.4 集控中心
集控中心設(shè)在三汊河口閘管理樓內(nèi)，集中控制室內(nèi)主要配置如下：
配置一臺(tái)集控主機(jī)，一臺(tái)視頻監(jiān)控主機(jī)，一臺(tái)通信計(jì)算機(jī)，通過集控專用交換機(jī)接入三汊河口閘計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。視頻監(jiān)控主機(jī)可同時(shí)顯示六個(gè)分站的視頻畫面。通信計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)從各分閘提取數(shù)據(jù)、下達(dá)控制指令及和上級(jí)省防汛中心通信。
配置一臺(tái)集控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，用于存儲(chǔ)秦淮河水系六閘實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)。
配置二臺(tái)100英寸背投大屏幕顯示裝置，用于顯示整個(gè)秦淮河流域的視頻及控制圖像。
配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一套，包括工業(yè)交換機(jī)一臺(tái)、路由器兩臺(tái)、防火墻設(shè)備一臺(tái)及網(wǎng)絡(luò)附件一套。防火墻設(shè)備，用于防止接入公共網(wǎng)后，外界非法用戶對(duì)系統(tǒng)的侵襲。路由器設(shè)備，用于接入DDN網(wǎng)絡(luò)和聯(lián)通CDMA網(wǎng)絡(luò)。另配置一臺(tái)光端機(jī)主要用于與水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)通信。
3.5 系統(tǒng)軟件
本系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、編程軟件和控制應(yīng)用軟件等。集中監(jiān)控軟件是一個(gè)綜合性軟件，以一個(gè)基于Web頁(yè)面的網(wǎng)站形式開發(fā)，允許經(jīng)廣域網(wǎng)被客戶訪問。該軟件下設(shè)各功能入口：如閘門控制，圖像監(jiān)視，文檔管理及共享，行政管理等，該軟件還應(yīng)有諸如信息地圖檢索、關(guān)鍵詞檢索工具，權(quán)限管理工具等，可使本系統(tǒng)不同的客戶根據(jù)自己的要求和權(quán)限享受不同的服務(wù)，只要鼠標(biāo)鍵及其功能入口，即可進(jìn)入各自想要查看的內(nèi)容。軟件還考慮了以后升級(jí)的問題，將實(shí)現(xiàn)整個(gè)流域內(nèi)的水資源自動(dòng)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)調(diào)水自動(dòng)化。
在安全方面考慮到通過公網(wǎng)有可能遭到黑客的攻擊，設(shè)置了硬件防火墻，保證了系統(tǒng)的安全性。
4 結(jié)語(yǔ)
在城市水利建設(shè)中，各水利建設(shè)地理位置比較分散，按照傳統(tǒng)模式管理起來比較繁瑣，而且效率很低。由于城市的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)比較好，集中監(jiān)控將是未來幾年的城市水利建設(shè)一個(gè)主要發(fā)展方向。
南京秦淮河集中監(jiān)控系統(tǒng)采用最新的計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、視頻傳輸技術(shù)、等，將分散在一個(gè)較大區(qū)域內(nèi)的各個(gè)現(xiàn)地子系統(tǒng)連接起來，形成一個(gè)有機(jī)的整體，大大提高了秦淮河水系運(yùn)行和管理的科學(xué)性、快速性、可靠性和準(zhǔn)確性。秦淮河集中監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施將成為城市水利集中監(jiān)控的一個(gè)成功案例。
參考文獻(xiàn)
［1］李華.廣州市城區(qū)防洪排澇計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，1998（03）：22-24.
［2］儲(chǔ)鐘圻.現(xiàn)代通信技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.
作者信息：
符新峰：男，工程師，從事水利水電工程電氣設(shè)計(jì)工作。
富慶范：男，高級(jí)工程師，上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)部副部長(zhǎng)，從事水利水電工程電氣設(shè)計(jì)和管理工作。
黃支明：男，高級(jí)工程師，專業(yè)總工，從事水利水電工程電氣設(shè)計(jì)。
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)