一、概述
泵站是水利枢纽工程的主要设施，泵站设施为城市防洪排涝和农村引水排灌起到关键作用。随着我国经济建设的快速发展，对水利设施和水环境提出了更高的要求。城市防汛排涝、城镇水环境、深水井群和排水设施均面临着采用现代信息化技术来进一步提升设施的要求。实现排水、井群、挡潮、排涝、引水等泵站自动化监控和集中调度管理，实时采集各种水情、工情数据是信息化建设的基础。目前，大部分泵站还是采用传统的管理和操作方式，主要由人工完成，而城市排水泵站也需要进一步提升自动化设施水平。
泵站自动化监控系统主要应用于各种水利设施的泵站自动化监控。包括供水泵站、排水泵站、河道防汛排涝泵站、深水井群取水泵站等等。
二、系统结构
泵站自动化系统由计算机监控系统、视频系统、大屏幕电视系统、地理信息系统以及网络通讯系统组成，主要实现对水泵机组、水闸、配电系统、进出水池、直流系统、消防系统、技术供水系统、液压系统及其它泵站运行重要部位与关键对象、参数进行有效监视、监测，并做到必要数据、图像、指令的上传和接收。
图1 系统架构图
系统采用Client/Browser/Server/体系结构的分布式计算机网络系统环境，设计开发过程中将采用先进的GIS、数据库、计算机网络、软件工程、信息工程、多媒体、Web技术，使系统平台具有“实用、先进、实时、可靠、开放、规范、界面友好和便于扩展”等突出特点。
系统可分为四个层次，第一层为现场控制层，主要包括现场硬件PLC、仪表等设备；第二层为SCADA监控层，包括中控室SCADA工程师站和操作员站；第三层为数据存储层，主要包括工业历史数据库服务器；第四层是数据应用层，主要包括调度分析平台、web发布服务器、大屏幕展示系统等。
三、系统功能
功能概述
通过SCADA软件实现对泵站庞大的现场数据高性能的数据采集与监视，以实时的水情（以水文总站的水文水质监测系统的数据为主要依据）、雨情（就近的雨量观测站，加载降雨产流模型进行计算）、工情（水闸泵站自动监测系统提供的闸门、水泵、电机、电源信息）为决策的主要依据，同时综合其他系统信息（如排水的信息系统、水资源普查的地理信息系统、内河防汛墙的地理信息系统以及河道纵横断面情况等）并结合最新或预报的气象信息，在专家系统的作用下生成不同操作控制下的模拟运行结果，以确定最佳的防汛和引清调水方案，并以形象直观的WEB方式显示出来；结合GIS地理信息系统并辅以水位、水质、闸位、河道槽蓄容量、流量、引排水量、防汛墙高度、区域积水深度等三维空间参数，充分利用完整的实时数据库和报警事件数据库中的数据，基于所存储的历史数据方便的进行分析统计、事故分析和追忆，实现大型泵站设施的智能化运行。
图2系统功能架构图
四、系统特点
? 先进性
系统的高度集成：借助力控SCADA软件强大的图形组态功能、系统集成功能，可以将绚烂、逼真的动态实时画面、视频影像、GIS信息高度集成在SCADA系统上显示，形成数据模拟与视频影像、GIS系统无缝集成的监控方式。
强大的报表功能：通过所存储的历史数据可以方便生成各种值班报表、操作报表、报警报表以及日月年报表。
方便的报警输出：支持多媒体语音、视频、文本语音转换、邮件和短信等实时方式的报警通知与输出。
历史追忆（事故追忆）：通过定义事故追忆条件和追忆变量，以及追忆时间的设置，当追忆条件满足的时候产生追忆指示，用户可以通过追忆组件查看事故回放。回放的过程支持曲线和表格，并支持打印和存盘等。
? 安全性
在操作上严格权限管理。系统应提供审计跟踪功能，记录所有用户操作过程，对出现的系统安全问题提供调查的依据和手段；系统应具备事务日志功能。为了保证系统采集、控制的安全可靠性，该方案采用SCADA操作员站双机热备、双网冗余配置。
? 实时性
实时采集现场中的水情、工情、雨情等信息，并将其存在业务数据库中。具有较强的实时性和较高的处理效率，对访问的响应时间要短；采集接口的实时性好，能满足其应用的需要；采集接口的采集周期在5秒到5分钟之间（可根据需要进行设定）；采集接口的实时性不能影响生产过程控制系统的性能。
图3 力控数据采集系统
图4 力控实时监控画面
? 实用性
操作界面简单，易于理解；系统维护方便快捷；二次开发接口必须标准化；灾难性故障的恢复要简单、可靠。
? 容错、冗余
采集接口在具备条件的场合，实现冗余；采集软件要有容错处理机制；实时数据库系统具有容错能力，根据具体的硬件条件实现冗余。
? 扩展性
建立一个开放的、标准的、可扩充、易管理的实时数据库平台，把各子系统有机结合起来，充分考虑将来需求的成长空间。
五、总结
泵闸自动化监控系统是实现水利信息化的重要环节之一，采用国内先进监控组态软件力控ForceControl软件数据平台，利用自动控制、网络通信、计算机以及GIS等信息技术构建大型泵站信息化系统，建设能够掌握雨情、工情、水情、墒情、灾情的信息基础平台和重点信息化应用系统，实现了防洪、抗旱、排涝和市区内沟河系纳潮冲污的自动化集中监控运行管理，完成所管辖区域内所有泵站设备的现地和远方控制操作、主要设备参数的实时监测、故障报警、运行过程模拟显示以及当地图像监视等功能；能有效地提高泵站设备的可靠性、安全性、可维护性以及控制操作的自动化水平；能够实时对设备参数和运行工况进行监视，消除设备运行隐患，确保主设备的完好率和可调率，减轻运行人员劳动强度，达到“无人值班、少人值守”的运行管理要求，进一步提高泵闸调度的及时性和准确性。顺应我国水利行业运行管理现代化的发展趋势。
