常州市水利局闸站监控系统设计方案

常州市水利局

闸站监控系统设计方案

河海大学常州校区

二00二年四月

第一章概述

1．1 工程概况

常州市水利局闸站监控系统是常州市水利信息化的重要组成部分，其主要功能是通过水利大楼（中心站）可以实现远程了解闸站水泵的状态，并可以通过数字式视频摄像机监视内河水位，便于集中指挥调度。整个系统主要包括闸站控制系统和闸站监视系统两部分，其中包括风凰泵站、浏塘浜站、龙游河站、东市河泵站、后塘河站、西水关泵站、西市河泵站、殷家桥站、西园村闸、龙游河闸、锁桥闸、人防闸。

1．2 系统设计原则

系统的设计以达到“可靠、先进、实用、经济”为原则，具有国内同类系统先进水平。确保系统长期、可靠、安全、稳定运行。其总体技术要求满足：

1、可靠性：主要设备及元器件（包括组态软件）采用国内外著名公司产品。

2、先进性：采用先进的图像监控和工业自动化控制技术，在同类项目中,要求达到国内先进水平。

3、经济性：系统的建设以适用为主, 性能价格比高，实用性强。

4、开放性和可扩充性：系统硬件和软件均采用模块化、结构化、标准化, 便于系统功能的扩充和系统的互联。主要系统设备满足可拆卸重组要求。

5、易操作性、可维护性：系统的操作要简单,维护管理方便。

6、监控系统具有有效的抗雷电、抗强电、抗电磁干扰措施：能在潮湿、振动、灰尘等恶劣环境下正常运行。对系统的信号传输采用可靠的保护措施, 以防工业干扰和雷电的影响，减少数据出错和元器件的损环。系统配置在线式不间断电源（UPS）。

1．3 闸站监控系统总体结构

常州市水利局闸站监控系统主要包括闸站控制系统和闸站监视系统两部分，其中闸站控制系统包括水泵、闸门控制。其核心由澳大利亚ACTION公司生产的RTU来实现控制，负责与现地控制单元（LCU）、闸门状态检测装置、内河水位检测装置以现场串口485方式通信，并通过光纤网把数据传送到中心站（水利大楼）。闸站监视系统主要采用摄像机通过视频服务器，借助光纤网，把图像信息传送到中心站（水利大楼），从而实现远程监控闸站及内河水位。系统总体结构如图1所示。

光纤网络网络交换

视频监控液

晶

投

影

仪

大

DEC 闸泵站设备监控

R

T

U

控

制

泵

闸

电压

电流485总线

云台解

视频信号

串行控制信网络信号水位电磁闸位

图

网络交换

图1 闸泵站监控系统结构图

1．4 技术方案特点

根据系统总体设计原则，在常州市水利局闸站自动监控系统设计上，着重考虑以下几点，供业主参考。

1．4．1 可靠性设计

1、硬件可靠性设计

（1）使系统不易发生故障的设计

充分考虑采用成熟先进的技术设备。从每一个元器件的选择开始，充分考虑各种因素的变化，降低元器件的使用定额。全面进行系统的防雷设计、安装设计、低功耗设计、耐环境设计等。

（2）发生故障后对系统影响最小的设计

A 安全性：即使发生故障，仍能使系统保持预定的稳定状态。采用故障局部化和实时检测，采取各种保护回路。即使CPU发生故障，确保系统的输入输出保持在安全状态。

B 故障弱化：即使发生故障，系统仍可完成预定的部分重要任务。采用备用设计。包括自动备用，手动备用。

2、软件可靠性设计

软件设计有它本身的特殊性。软件是一种逻辑系统部件，而不是物理系统部件。软件运行过程中不会因为使用时间过长而用“坏”。其错误是开发时期引入的，而测试阶段又未能发现。它也无法象硬件那样通过更换部件的方法来解决。因此，软件开发和维护是一个极端复杂的问题。它不仅涉及到技术和方法问题，也涉及到管理问题。只有把握好软件开发和软件测试这一关，才能保证软件系统的可靠性。

如何解决这一问题，必须采用“软件工程”的设计方法。将工程项目所积累的行之有效的原理，概念，技术和方法应用于软件开发实践，使软件开发成为组织良好，管理严密，各类人员协同配合，共同完成的工程项目。具体要做好以下几个方面的工作。

（1）问题定义

通过需求分析，由用户和软件分析员共同讨论分析并提出软件系统的目标和范围的说明书。必要时还需邀请有关专家进行讨论决定。

（2）可行性研究

对问题定义阶段提出的问题是否有行得通的解决办法。就这些办法，结合目前软件发展水平，包括操作系统，数据库软件，软件开发平台等提出可行性论证报告。

（3）需求分析

确定用户对软件系统（主要是系统功能）的全部要求，以需求规格说明书的形式表达出来。

（4）总体设计

建立软件系统的总体结构。提出软件结构图或层次图。包括各功能模块，模块与模块之间的联系。最大限度地减少各功能模块之间的耦合，确保模块的相对独立性。

（5）详细设计

对每一个功能模块确定其内部过程结构。包括变量的类型、数量、范围，全局性还是局部性等。

（6）编程

按选定的程序设计语言，将各功能模块内部过程描述翻译成源程序。特别要指出的是：为确保软件系统的可靠性，必须保证其在投入现场运行前已进入成熟阶段。因此，最好选用描述性程序设计语言以及面向对象的设计语言（如Visual Basic，Visual C++，Delphi等）

（7）测试

严格把握测试这一关，认真发现和排除上述各阶段可能产生的各种错误。

1.4.2 可维护性设计

在不停止系统运行的情况下进行维护（在线维护）。采用诊断技术，自动恢复技术。通过维护性信息输出，运行状态画面显示，预防性维护信息提示等，实现系统故障的快速排除，达到在线维护的目的。

1.4.3 可扩展性设计

通过系统集成，在硬、软件上均采用分布式，模块化积木式结构。构造成一个层次分明，结构合理，独立性强，易扩展，开放式系统。

1.4.4 实用性设计

实用是系统设计成败的重要因素之一。实用不等于不先进，在一定意义上，实用应该是先进系统的更高层次。系统设计应充分意识到现场运行的需要，包括现场运行条件，现场运行人员素质。保证运行管理、运行操作、运行维护源于常规而又高于常规。具体体现在：

1、友好的人机界面，方便的操作方式；

2、完善的信息提示，可靠的操作保障；

3、动态的操作流程，实时的操作进程；

4、标准的数据库结构，高度自动化的信息管理；

5、方便快捷的操作指导，多重可靠的操作权限。

1.4.5 经济性设计

高性能价格比是系统设计人员刻求的目标。合理的系统结构，优化的系统配置，通用化的设备选型，标准化的设备制造都是降低系统成本的重要因素。只要有效地把握系