CN107544423B - 一种防洪排涝管控中心的规划部署方法及系统 - Google Patents
一种防洪排涝管控中心的规划部署方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种防洪排涝管控中心的规划部署方法和系统，将各调蓄站点按位置和类型进行分区域部署，每个区域内的所有调蓄站点均连接一区域调度中心，各区域调度中心再由一个智能管控中心统一管控；所述智能管控中心实时采集对应区域内的各调蓄站点的相关信息并结合实时的气象预报数据在汛前、汛中、汛后通过各区域调度中心进行水位的综合调度管理。本发明通过三层网络设计，实现各调蓄站点的水雨情信息共享，汛前可通过模拟仿真预测灾害的具体情况，并下发综合调度指令，以各调蓄站点提前预腾库容减缓灾害的发生。
Description
【技术领域】
本发明涉及防洪排涝的联排联调控制方法和系统。
【背景技术】
当前各大城市的防洪排涝工作，主要是通过在水库、湖泊、污水泵站、街道附近的雨水泵站等拥有蓄水能力的站点，根据各自站点的调蓄能力，设置数量不等的水闸、水泵等设备，利用PLC作为控制器进行设备的启停控制，进行蓄水量的存储及排放。当汛期或者恶劣天气来临，各个站点通过手机、电话等通信工具，接收来自远方的水利局等相关部门的调度指令，然后DCS控制系统，进行库容量的调节。这种方式不仅效率低、而且智能化成都低，通过手机等通信工具人工接收调度指令，会造成极大的延迟，不利于最大可能的降低洪涝灾害的影响，无法做到在灾害来临前，就做好防洪排涝的准备工作。而且，这种调度方式，也造成了人力资源的浪费。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题，在于提供一种防洪排涝管控中心的规划部署方法和系统，通过三层网络设计，实现各调蓄站点的水雨情信息共享，汛前可通过模拟仿真预测灾害的具体情况，并下发综合调度指令，以各调蓄站点提前预腾库容减缓灾害的发生。
本发明方法是这样实现的：一种防洪排涝管控中心的规划部署方法，将各调蓄站点按位置和类型进行分区域部署，每个区域内的所有调蓄站点均连接一区域调度中心，各区域调度中心再由一个智能管控中心统一管控；
所述智能管控中心实时采集对应区域内的各调蓄站点的相关信息并结合实时的气象预报数据在汛前、汛中、汛后通过各区域调度中心进行水位的综合调度管理。
进一步的，每个区域内的所有调蓄站点和对应的区域调度中心是通过IAP控制平台的工业级通信网关连接成环网结构，各区域调度中心与所述智能管控中心也是通过IAP控制平台的工业级通信网关连接成环网结构。
进一步的，所述综合调度管理具体是：所述智能管控中心结合各调蓄站点的相关信息和实时的气象预报数据在汛前通过仿真模型模拟分析计算并分配出各区域为了防止洪涝灾害的发生而应接收的调蓄库容量，并下发调蓄指令到各区域调度中心，各区域调度中心接收到调蓄指令后，分析计算各调蓄站点应预腾出的库容量，通知到各所述调蓄站点，由各所述调蓄站点进行提前预腾库容；或者是：所述智能管控中心结合各调蓄站点的相关信息和实时的气象预报数据在汛前通过仿真模型模拟分析计算并分配出各调蓄站点应接收的调蓄库容量，并下发调蓄指令到各所述调蓄站点，由各所述调蓄站点进行提前预腾库容；
所述智能管控中心在汛中根据各调蓄站点实时水雨情信息，实时保持各站点水位；
所述智能管控中心在讯后根据各调蓄站点水文信息，进行自动冲污调度，使各所述调蓄站点维持正常水位。
进一步的，所述调蓄站点接收到综合调度指令后，是利用IAP组态软件，自动发出设备启停指令，实现提前预腾库容。
进一步的，所述各调蓄站点的相关信息包括实时水位、出库流量、降雨量、库容量、各调蓄站点设备的功率、调蓄能力、设备健康状态、各调蓄站点的地形地貌和蓄水截面积；所述气象预报数据包括降雨量及降雨强度信息。
进一步的，所述仿真模型为1：1仿真预测模型。
本发明系统是这样实现的：一种防洪排涝管控中心的规划部署系统，包括复数个区域调度中心和一个智能管控中心，每所述区域调度中心均连接预先的按位置和类型进行分区域部署的复数个调蓄站点，且每所述区域调度中心所述智能管控中心统一管控；
所述智能管控中心实时采集对应区域内的各调蓄站点的相关信息并结合实时的气象预报数据在汛前、汛中、汛后通过各区域调度中心进行水位的综合调度管理。
进一步的，所述智能管控中心与各区域调度中心之间，以及每所述区域调度中心与对应的各调蓄站点之间通过光纤连接通信；
各所述调蓄站点之间的连接是通过工业级交换机连接，并采用PLC作为设备控制器，采用IAP控制平台作为上位操作平台，采用IAP工业级通信网关连接现场智能仪表采集数据，从而搭建就地的DCS控制平台；
各所述调蓄站点受控设备接受就地PLC控制器的启停控制，预留接收区域调度中心及智能管控中心的控制信号；。
进一步的，每个区域内的所有调蓄站点和对应的区域调度中心是通过IAP控制平台的工业级通信网关连接成环网结构，各区域调度中心与所述智能管控中心也是通过IAP控制平台的工业级通信网关连接成环网结构。
进一步的，所述调蓄站点包括一次设备和二次设备，所述一次设备包括水泵、阀门、变频器和各类传感器；所述二次设备包括控制站、就地操作员站、网络摄像头和交换机；其中，所述控制站对现场设备进行自动控制，采集现场闸门开度传感器、水位传感器、水质监测传感器等设备的实时信息，通过控制逻辑计算后，输出控制指令控制泵的启停和闸门的开度；所述就地操作员站用于系统前期调试和定期巡检维护时对当前调蓄站点进行实时监视和控制；
本发明具有如下优点：通过将城市各调蓄站点联网监控、设立区域调度中心、智能管控中心，采集各调蓄站点的实时水位、出库流量、降雨量、库容量、各调蓄站点设备的功率、调蓄能力、设备健康状态、各调蓄站点的地形地貌、蓄水截面积等信息，实现各调蓄站点的水雨情信息共享，并通过搭建1：1仿真预测模型，能在汛前模拟仿真发出综合调度指令，下发到各调蓄站点，提前预腾库容减缓灾害的发生；汛中根据各调蓄站点实时水雨情信息，实时保持各站点水位；讯后根据各调蓄站点水文信息，自动冲污调度并维持正常的景观水位，打造智慧城市。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明系统的总体架构示意图。
图2为本发明系统三层网络架构的环网连接结构示意图。
图3为本发明系统一具体实施例的总体架构示意图。
图4为本发明系统软件架构一具体实施例的示意图。
【具体实施方式】
本发明的防洪排涝管控中心的规划部署方法，将各调蓄站点按位置和类型进行分区域部署，每个区域内的所有调蓄站点均连接一区域调度中心，各区域调度中心再由一个智能管控中心统一管控；形成如图1所示的联排联调控制系统。即，联排联调控制系统包括复数个区域调度中心和一个智能管控中心，每所述区域调度中心均连接预先的按位置和类型进行分区域部署的复数个调蓄站点，且每所述区域调度中心所述智能管控中心统一管控。
所述智能管控中心实时采集对应区域内的各调蓄站点的相关信息并结合实时的气象预报数据在汛前、汛中、汛后通过各区域调度中心进行水位的综合调度管理。所述各调蓄站点的相关信息包括实时水位、出库流量、降雨量、库容量、各调蓄站点设备的功率、调蓄能力、设备健康状态、各调蓄站点的地形地貌和蓄水截面积；所述气象预报数据包括降雨量及降雨强度信息。
如图2所示，每个区域内的所有调蓄站点和对应的区域调度中心是通过IAP控制平台的工业级通信网关连接成环网结构，各区域调度中心与所述智能管控中心也是通过IAP控制平台的工业级通信网关连接成环网结构。实现整个城市所有调蓄站点联网控制及实时水雨情数据共享、汛前、汛中、汛后的水位综合调度管理。环网是指构建的环形网络，其网络的每个节点与其他两个节点相连，所有节点间能够直接或者间接相连。
所述智能管控中心与各区域调度中心之间，以及每所述区域调度中心与对应的各调蓄站点之间通过光纤连接通信，实现远距离、跨地域实时交互数据；各所述调蓄站点之间的连接是通过工业级交换机连接，并采用PLC作为设备控制器，采用IAP控制平台作为上位操作平台，采用IAP工业级通信网关连接现场智能仪表采集数据，从而搭建就地的DCS控制平台；各所述调蓄站点受控设备接受就地PLC控制器的启停控制，预留接收区域调度中心及智能管控中心的控制信号。
所述智能管控中心采用IAP组态软件进行仿真建模以及联锁控制策略的组态。智能管控中心采集各调蓄站点传送上来的实时水位、出库流量、降雨量、库容量、各调蓄站点设备的功率、调蓄能力、设备健康状态、各调蓄站点的地形地貌、蓄水截面积等信息，1：1搭建各调蓄站点的仿真模型，根据当前气象预报数据，如降雨量及降雨强度信息等，模拟分析计算并分配出各区域为了防止洪涝灾害的发生而应接收的调蓄库容量，通过光纤通信下发到各区域调度中心；
各所述区域调度中心接收智能管控中心下发的调蓄指令，分析计算各调蓄站点应预腾出的库容量；各区域调度中心接收上级调度指令后，通过PLC控制器控制现场设备启停，调蓄库容值；所述智能管控中心或区域调度中心也可直接设定各调蓄站点的水位值或者出库流量值。根据以上控制流程，即可优化在汛前、汛中、讯后各调蓄站点的联排联调控制方式，对各调蓄站点进行综合调度管控。
如图3所示，为福州市防洪排涝智能管控系统的架构图。系统分为测控站点和智能管控调度中心两个部分，同时预留与水情预测信息系统信息共享的数据接口。
在该具体的实施例中，所述调蓄站点包括一次设备和二次设备，所述一次设备包括水泵、阀门、变频器和各类传感器；所述二次设备包括控制站、就地操作员站、网络摄像头和交换机；其中，所述控制站对现场设备进行自动控制，采集现场闸门开度传感器、水位传感器、水质监测传感器等设备的实时信息，通过控制逻辑计算后，输出控制指令控制泵的启停和闸门的开度；所述就地操作员站用于系统前期调试和定期巡检维护时对当前调蓄站点进行实时监视和控制；
所述智能管控调度中心包括工程师站、操作员站、历史服务器、中央大屏幕以及中心交换机，主要实现测控站点各设备状态远程监视、设备操作控制、应急情况处理、系统在线优化、故障报警、操作事件记录、系统故障诊断、系统设备管理、信息发布、数据挖掘、趋势分析、性能分析、远程维护功能，实现与水文、气象系统的信息中心实现数据互联互通，实时接收气象预报信息和水文监测信息，实现全市内河水系，湖、库、闸、站及河的联调联排控制。
如图4所示，本发明在具体实现时，其软件结构的具体情况可以是：IAP控制平台可以用作智能管控中心或区域调度中心的综合管控软件。平台软件构成：IAP组态软件(IAPlogic+IAPview+IAPplant+IAPdata)+控制站软件(IAPengi+IAPbox)IAPbox＝通讯网关软件。其中，
IAPview：用于人机界面的组态编程及联排联调系统控制过程的实时监控；
IAPlogic：用于联排联调控制逻辑和仿真模型的构建；
IAPdata：用于整个联排联调系统的实时/历史数据分析与处理。
利用IAP组态软件进行联排联调系统组网的核心组件是工业级通信网关软件。该工业级通信网关软件采用了一套面向智能设备的、可访问和兼容多种通信协议的网络通信技术，可以屏蔽底层网络中设备的异构性，实现不同来源数据的融合。
如图4所示，通信网关软件(IAPbox)的基本原理是在通用控制器中集成一组通信驱动程序，通过调用各类设备厂商提供的软件通信接口API，来获取不同设备来源的数据。同时利用嵌入在通用控制器内存中的数据引擎中间件(IAPengi)为每个连接的设备设立对应的节点(每个节点通过节点号来区分)，形成一对一的数据镜像，使得控制器与终端设备可以数据同步。其中，每个节点可配置一个数据引擎，分别对应一个通信设备。
本发明中，所述综合调度管理目的是在汛前、汛中和汛后实现城市防洪排涝效果最优化，具体过程如下：
(1)、汛前，所述智能管控中心结合各调蓄站点的相关信息和实时的气象预报数据在汛前通过1：1仿真预测模型模拟分析计算并分配出各区域为了防止洪涝灾害的发生而应接收的调蓄库容量，并下发调蓄指令到各区域调度中心，各区域调度中心接收到调蓄指令后，分析计算各调蓄站点应预腾出的库容量，通知到各所述调蓄站点，由各所述调蓄站点进行提前预腾库容；或者是：所述智能管控中心结合各调蓄站点的相关信息和实时的气象预报数据在汛前通过仿真模型模拟分析计算并分配出各调蓄站点应接收的调蓄库容量，并下发调蓄指令到各所述调蓄站点，由各所述调蓄站点进行提前预腾库容；
(2)、汛中，所述智能管控中心在汛中根据各调蓄站点实时水雨情信息，实时保持各站点水位；
(3)、汛后，所述智能管控中心在讯后根据各调蓄站点水文信息，进行自动冲污调度，使各所述调蓄站点维持正常水位。
所述调蓄站点接收到综合调度指令后，是利用IAP组态软件，自动发出设备启停指令，实现提前预腾库容。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
Claims (7)
1.一种防洪排涝管控中心的规划部署方法，其特征在于：将各调蓄站点按位置和类型进行分区域部署，每个区域内的所有调蓄站点均连接一区域调度中心，各区域调度中心再由一个智能管控中心统一管控；
所述智能管控中心实时采集对应区域内的各调蓄站点的相关信息并结合实时的气象预报数据在汛前、汛中、汛后通过各区域调度中心进行水位的综合调度管理；所述各调蓄站点的相关信息包括实时水位、出库流量、降雨量、库容量、各调蓄站点设备的功率、调蓄能力、设备健康状态、各调蓄站点的地形地貌和蓄水截面积；所述气象预报数据包括降雨量及降雨强度信息；
所述综合调度管理具体是：所述智能管控中心结合各调蓄站点的相关信息和实时的气象预报数据在汛前通过仿真模型模拟分析计算并分配出各区域为了防止洪涝灾害的发生而应接收的调蓄库容量，并下发调蓄指令到各区域调度中心，各区域调度中心接收到调蓄指令后，分析计算各调蓄站点应预腾出的库容量，通知到各所述调蓄站点，由各所述调蓄站点进行提前预腾库容；或者是：所述智能管控中心结合各调蓄站点的相关信息和实时的气象预报数据在汛前通过仿真模型模拟分析计算并分配出各调蓄站点应接收的调蓄库容量，并下发调蓄指令到各所述调蓄站点，由各所述调蓄站点进行提前预腾库容；所述智能管控中心在汛中根据各调蓄站点实时水雨情信息，实时保持各站点水位；所述智能管控中心在讯后根据各调蓄站点水文信息，进行自动冲污调度，使各所述调蓄站点维持正常水位；
每个区域内的所有调蓄站点和对应的区域调度中心是通过IAP控制平台的工业级通信网关连接成环网结构，各区域调度中心与所述智能管控中心也是通过IAP控制平台的工业级通信网关连接成环网结构；
所述IAP控制平台用作智能管控中心或区域调度中心的综合管控软件，所述IAP控制平台的软件由IAP组态软件和控制站软件构成，所述IAP组态软件由IAPlogic、IAPview、IAPplant和IAPdata构成，所述控制站软件由IAPengi和IAPbox构成，其中，
所述IAPview用于人机界面的组态编程及联排联调系统控制过程的实时监控；
所述IAPlogic用于联排联调控制逻辑和仿真模型的构建；
所述IAPdata用于整个联排联调系统的实时/历史数据分析与处理；
利用IAP组态软件进行联排联调系统组网的核心组件是工业级通信网关软件，该工业级通信网关软件采用了一套面向智能设备的、可访问和兼容多种通信协议的网络通信技术，可以屏蔽底层网络中设备的异构性，实现不同来源数据的融合；
所述IAPbox的基本原理是在通用控制器中集成一组通信驱动程序，通过调用各类设备厂商提供的软件通信接口API，来获取不同设备来源的数据，同时利用嵌入在通用控制器内存中的数据引擎中间件IAPengi为每个连接的设备设立对应的节点，形成一对一的数据镜像，使得控制器与终端设备可以数据同步；其中，每个节点可配置一个数据引擎，分别对应一个通信设备。
2.根据权利要求1所述的一种防洪排涝管控中心的规划部署方法，其特征在于：所述调蓄站点接收到综合调度指令后，是利用IAP组态软件，自动发出设备启停指令，实现提前预腾库容。
3.根据权利要求1所述的一种防洪排涝管控中心的规划部署方法，其特征在于：所述仿真模型为1：1仿真预测模型。
4.一种防洪排涝管控中心的规划部署系统，其特征在于：包括复数个区域调度中心和一个智能管控中心，每所述区域调度中心均连接预先的按位置和类型进行分区域部署的复数个调蓄站点，且每所述区域调度中心所述智能管控中心统一管控；
所述智能管控中心实时采集对应区域内的各调蓄站点的相关信息并结合实时的气象预报数据在汛前、汛中、汛后通过各区域调度中心进行水位的综合调度管理；所述各调蓄站点的相关信息包括实时水位、出库流量、降雨量、库容量、各调蓄站点设备的功率、调蓄能力、设备健康状态、各调蓄站点的地形地貌和蓄水截面积；所述气象预报数据包括降雨量及降雨强度信息；
所述综合调度管理具体是：(1)、汛前，所述智能管控中心结合各调蓄站点的相关信息和实时的气象预报数据在汛前通过1：1仿真预测模型模拟分析计算并分配出各区域为了防止洪涝灾害的发生而应接收的调蓄库容量，并下发调蓄指令到各区域调度中心，各区域调度中心接收到调蓄指令后，分析计算各调蓄站点应预腾出的库容量，通知到各所述调蓄站点，由各所述调蓄站点进行提前预腾库容；或者是：所述智能管控中心结合各调蓄站点的相关信息和实时的气象预报数据在汛前通过仿真模型模拟分析计算并分配出各调蓄站点应接收的调蓄库容量，并下发调蓄指令到各所述调蓄站点，由各所述调蓄站点进行提前预腾库容；(2)、汛中，所述智能管控中心在汛中根据各调蓄站点实时水雨情信息，实时保持各站点水位；(3)、汛后，所述智能管控中心在讯后根据各调蓄站点水文信息，进行自动冲污调度，使各所述调蓄站点维持正常水位；
各所述调蓄站点之间的连接是通过工业级交换机连接，并采用PLC作为设备控制器，采用IAP控制平台作为上位操作平台，采用IAP工业级通信网关连接现场智能仪表采集数据，从而搭建就地的DCS控制平台；
所述IAP控制平台用作智能管控中心或区域调度中心的综合管控软件，所述IAP控制平台的软件由IAP组态软件和控制站软件构成，所述IAP组态软件由IAPlogic+IAPview+IAPplant+IAPdata构成，所述控制站软件由IAPengi+IAPbox构成，其中，
所述IAPview用于人机界面的组态编程及联排联调系统控制过程的实时监控；
所述IAPlogic用于联排联调控制逻辑和仿真模型的构建；
所述IAPdata用于整个联排联调系统的实时/历史数据分析与处理；
利用IAP组态软件进行联排联调系统组网的核心组件是工业级通信网关软件，该工业级通信网关软件采用了一套面向智能设备的、可访问和兼容多种通信协议的网络通信技术，可以屏蔽底层网络中设备的异构性，实现不同来源数据的融合；
所述IAPbox的基本原理是在通用控制器中集成一组通信驱动程序，通过调用各类设备厂商提供的软件通信接口API，来获取不同设备来源的数据； 同时利用嵌入在通用控制器内存中的数据引擎中间件IAPengi为每个连接的设备设立对应的节点，形成一对一的数据镜像，使得控制器与终端设备可以数据同步；其中，每个节点可配置一个数据引擎，分别对应一个通信设备。
5.根据权利要求4所述的一种防洪排涝管控中心的规划部署系统，其特征在于：所述智能管控中心与各区域调度中心之间，以及每所述区域调度中心与对应的各调蓄站点之间通过光纤连接通信；
各所述调蓄站点受控设备接受就地PLC控制器的启停控制，预留接收区域调度中心及智能管控中心的控制信号。
6.根据权利要求4所述的一种防洪排涝管控中心的规划部署系统，其特征在于：每个区域内的所有调蓄站点和对应的区域调度中心是通过IAP控制平台的工业级通信网关连接成环网结构，各区域调度中心与所述智能管控中心也是通过IAP控制平台的工业级通信网关连接成环网结构。
7.根据权利要求4所述的一种防洪排涝管控中心的规划部署系统，其特征在于：
所述调蓄站点包括一次设备和二次设备，所述一次设备包括水泵、阀门、变频器和各类传感器；所述二次设备包括控制站、就地操作员站、网络摄像头和交换机；其中，所述控制站对现场设备进行自动控制，采集现场各类传感器的实时信息，通过控制逻辑计算后，输出控制指令控制所述水泵的启停和闸门的开度；所述就地操作员站用于系统前期调试和定期巡检维护时对当前调蓄站点进行实时监视和控制。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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