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架構與平臺，可以從安全性、可靠性、高效性、可持續性和互聯(lián)互通性方面為我們的客戶(hù)提升價(jià)值。在“創(chuàng )新，無(wú)處不在”的理念指導下，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)現全面創(chuàng )新。同時(shí)，EcoStruxure是經(jīng)測試和驗證具有前瞻性的參考性架構，可支持水利行業(yè)端到端的、開(kāi)放的、互操作性和互聯(lián)互通系統的設計。本文依據江都水利樞紐工程監控系統為背景，介紹了施耐德電氣EcoStruxure Plant水利物聯(lián)網(wǎng)應用，如何幫助水利客戶(hù)實(shí)現水利自動(dòng)化和數字化，為智慧水利打下良好的基礎。

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

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的龍頭工程又是國家南水北調東線(xiàn)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。工程位置獨特、作用顯著(zhù)、運用頻繁，自建成以來(lái)，發(fā)揮了巨大的工程效益。

2　建設目標

建設圍繞“統一技術(shù)架構、強化資源整合、促進(jìn)信息共享、保障良性運行”為目標，以創(chuàng )建國內一流水利工程為宗旨，加快信息化建設步伐，著(zhù)力提升水利工程科技水平和運行效能，助推江都水利樞紐工程管理現代化建設。

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

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

施耐德電氣EcoStruxure Plant水利物聯(lián)網(wǎng)解決方案，幫助水利用戶(hù)實(shí)現互聯(lián)互通、全面感知、優(yōu)化運行。首先第一層為互聯(lián)互通的產(chǎn)品，施耐德電氣為客戶(hù)提供創(chuàng )新的產(chǎn)品和全生命周期的服務(wù)，減少客戶(hù)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，包括可以應用于水文監測的SCADA PackRTU，用于小型閘站和閥站控制系統ModiconM340，以及用于大型閘站和泵站的控制系統Modicon ePACM580和昆騰 +，幫助客戶(hù)提供完善的邊緣控制方案；第三層應用分析層，提供水利設施能效/績(jì)效管理，工程監控系統，輔助決策分析、調度運行管理和設備預防性維護。施耐德電氣EcoStruxure Plant水利物聯(lián)網(wǎng)為水利行業(yè)自動(dòng)化、數字化和智能化保駕護航。

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

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

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

工程監控系統采用分層分布開(kāi)放式結構，分為“遠方、站控室、現地”三級，具備數據采集與處理、運行監視和事故報警、控制與調節、數據通訊等功能。通過(guò)環(huán)網(wǎng)交換機與江都調度控制管理系統聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現向上級調度系統傳輸數據、話(huà)音交換、圖文傳真、活動(dòng)圖像等內容。

4.1　現地站控制

現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?，F地控制單元設自動(dòng)、手動(dòng)切換裝置，在主控計算機故障時(shí)，可通過(guò)觸摸屏手動(dòng)操作?，F地控制單元功能如下：

（1）通過(guò)以太網(wǎng)與控制計算機通訊，接收上級開(kāi)、停機、工況調節等命令。

（2）巡測機組運行參數及各設備狀態(tài)。

（3）根據上級控制命令，實(shí)施主、輔機開(kāi)停、調節等操作。

（4）向控制計算機發(fā)送實(shí)時(shí)運行信息。

（5）設有聯(lián)網(wǎng)/現地控制運行方式選擇，在單元運行方式下，通過(guò)觸摸屏操作，可人工鍵入指令，獨立只是站內主、輔機系統及室溫、站上下游水位的自動(dòng)監控監測。

4.2　遠程監控中心

（1）系統總覽

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

圖2 系統總覽圖

（2）泵站監控

以江都水利樞紐四座泵站的主接線(xiàn)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、機組運行時(shí)電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、勵磁電壓、勵磁電流及、葉片角度等工情參數（如圖4所示），并動(dòng)態(tài)模擬出開(kāi)關(guān)的分合閘與機組開(kāi)啟旋轉的狀態(tài)。

圖3 江都水利樞紐四座泵站的主接線(xiàn)圖

圖4 參數

（3）自動(dòng)引潮

自動(dòng)引潮就是研究感潮水閘的運行規律，根據長(cháng)江潮位變化情況確定潮位漲落標志，根據調度要求和運行工況實(shí)現不同模式下的閘門(mén)開(kāi)、關(guān)閘預報，開(kāi)發(fā)完成感潮水閘智能控制系統，實(shí)現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)現自動(dòng)引潮。

圖5 江都水利樞紐水閘的模擬圖

（4）報表查詢(xún)

通過(guò)數據庫選擇時(shí)間區間，選擇泵站和特定機組對歷史數據進(jìn)行查詢(xún)，為大數據分析提供數據基礎。進(jìn)行日報、月報和年報匯總，方便對運行狀態(tài)直觀(guān)的管理。

（5）報警

對報警等級進(jìn)行設定，根據不同報警等級上報不同管理部門(mén)。

5　小結

基于施耐德電氣EcoStruxure Plant水利物聯(lián)網(wǎng)架構下的工程監控系統，幫助客戶(hù)將多個(gè)監控系統整合為統一的集中監控平臺，實(shí)現了多個(gè)監控系統之間的信息互通，幫助客戶(hù)實(shí)現水利自動(dòng)化和數字化，為智慧水利打下良好的基礎。

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，內蒙古赤峰人，碩士學(xué)位，現就職于施耐德電氣（中國）有限公司，主要從事水行業(yè)數字化。

摘自《自動(dòng)化博覽》2019年6月刊