CN109656187A - 多电站启闭设备远程智能综合管理系统和方法 - Google Patents

Abstract

多电站启闭设备远程智能综合管理系统和方法，包括现地信息采集系统和远程监控系统；现地信息采集系统通过网络连接远程监控系统；现地信息采集系统包括设置在每个水电站的现地设备参数采集系统和现地设备视频采集系统；远程监控系统包括通过网络连接的水电站监控中心和远程监控中心，水电站监控中心与现地信息采集系统通信连接，水电站监控中心包括水电站工程师站、水电站中控室客户端、水电站中控室显示大屏，远程监控中心包括远程工程师站、远程监控服务器、远程手持客户端。本发明应用无线通信技术，实现启闭设备多地点、多平台、多终端的远程智能监控和管理。

Description

多电站启闭设备远程智能综合管理系统和方法

技术领域

本发明涉及自动化远程监控领域，尤其涉及一种多电站启闭设备远程智能综合管理系统及方法。

背景技术

水电站启闭设备是水电站重要的特种起重设备，承担着水电站闸门的开启与关闭，主要包括门式启闭机、固定卷扬式启闭机、液压启闭机、桥式起重机等，启闭设备的安全、可靠运行，关系着整个水电站的安全生产和经济效益。目前，大部分启闭机对其工作状态，都没有进行实时监控、记录和历史回放，当出现危险或安全事故时，由于无据可依，使事故原因的调查陷入困境，同时也不具备故障预警的功能，无法有效的预警，杜绝安全隐患或事故的发生；当启闭设备出现故障，依然依靠设备厂家的售后技术人员亲临现场进行解决，这种故障处理方式周期长、维护成本高、严重影响水电站的日常生产工作。

目前，水电站启闭设备即使安装了安全监控管理系统，也局限于单台设备的监控，只能在启闭设备的司机室内单独显示与存储。但是一个水电站一般有6~10台的启闭设备，一个公司又管理一个流域多个电站，这种单机工作模式不利于设备的集中管理与监控。随着物联网、大数据、云服务平台的迅速发展，工业现场设备的监控和管理也正朝着网络化、智能化、全球化的方向发展。因此，有必要设计一套多个水电站启闭设备的远程智能管理与监控系统，实现多电站启闭设备的现地以及远程集中管理和监控。

发明内容

本发明提供一种多电站启闭设备远程智能综合管理系统及方法，以解决现有技术存在的问题。

本发明采用以下技术方案：

多电站启闭设备远程智能综合管理系统，包括现地信息采集系统和远程监控系统；现地信息采集系统通过网络连接远程监控系统；

所述现地信息采集系统包括设置在每个水电站的现地设备参数采集系统和现地设备视频采集系统，所述现地设备参数采集系统包括工业交换机Ⅰ，工业交换机Ⅰ连接PLC、工业无线智能网关Ⅰ、工业触摸一体机； 所述现地设备视频采集系统包括工业交换机Ⅱ，工业交换机Ⅱ连接工业无线智能网关Ⅱ、至少一个高清摄像头、硬盘录像机，硬盘录像机与工业液晶显示器连接；

所述远程监控系统包括通过网络连接的水电站监控中心和远程监控中心，水电站监控中心与现地信息采集系统通信连接，水电站监控中心包括水电站工程师站、水电站中控室客户端、水电站中控室显示大屏，远程监控中心包括远程工程师站、远程监控服务器、远程手持客户端。

所述每个水电站的每台启闭设备均连接一台PLC。

所述高清摄像头设置在每个水电站的每个启闭设备处、对每个启闭设备的操作进行记录，且所述每个启闭设备处至少设置一个高清摄像头。

所述水电站工程师站和远程工程师站均包括工程师站主机和与主机连接的人机交互终端，所述水电站中控室客户端包括中控室服务器和与中控室服务器连接的人机交互终端。

应用于所述的系统的方法

设置在每个水电站每台启闭设备上的PLC采集水电站启闭设备的工作状态并通过工业触摸一体机进行显示；

设置在每个水电站的启闭设备处的至少一个高清摄像头将拍摄的信息发送至硬盘录像机存储，同时在和硬盘录像机连接的工业液晶显示器上进行显示；

PLC采集的水电站启闭设备的工作状态、高清摄像头采集的信息分别通过网络传递给工业无线智能网关Ⅰ、工业无线智能网关Ⅱ，并通过工业无线智能网关Ⅰ、工业无线智能网关Ⅱ传递给每个水电站的水电站监控中心的监控服务器中，在每个水电站的水电站工程师站、水电站中控室客户端、水电站中控室显示大屏中进行显示；

多个水电站监控中心通过网络连接远程监控中心。

所述PLC通过连接设置在每个水电站处的控制系统获取水电站启闭设备的工作状态。

现地信息采集系统运行时，先进行自检，当检测到系统故障时，转到故障处理子程序进行故障处理；如果系统正常，则进入数据采集和处理子程序进行数据采集与处理，数据采集处理完后等待发送命令；收到发送命令后，检查网络通信是否正常，网络正常时进入数据发送子程序进行数据发送；网络通信不正常且通信超时则进入故障处理子程序。

远程监控系统运行时，先进行初始化并检查网络通信，如果网络通信不畅且通信超时，则进入故障处理子程序；通信正常进入数据读取子程序，数据读取完毕后进行数据校验，数据完整则进入数据存储子程序，将读取到的数据存储在服务器；数据不完整则重新进入数据读取子程序，直到读取的数据校验成功。

本发明的有益效果：应用无线通信技术，实现启闭设备多地点、多平台、多终端的远程智能监控和管理。

附图说明

图1为水电站启闭设备远程智能管理与监控系统系统架构。

图2为现地信息采集系统结构图。

图3为远程监控系统架构图。

图4为现地信息采集系统控制流程图。

图5为远程智能管理与监控系统控制流程图。

图6为远程智能管理与监控系统客户端控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

本发明提供的多电站启闭设备远程智能综合管理系统，包括现地信息采集系统和远程监控系统；现地信息采集系统通过无线或者有线网络连接远程监控系统。

如图2所示，现地信息采集系统包括设置在每个水电站的现地设备参数采集系统和现地设备视频采集系统，现地设备参数采集系统包括工业交换机Ⅰ，工业交换机Ⅰ作为连接设备，连接PLC、工业无线智能网关Ⅰ、工业触摸一体机；PLC为可编程逻辑控制器，在每个水电站处均设置，用于获取水电站设备运行参数、数据、状态等数据，PLC通过连接水电站启闭设备原有的控制系统获取需要的数据，不需要额外对设备进行改造，PLC通过PROFIBUS-DP、RS232/485/422、以太网等接口与原控制系统进行通信。工业触摸一体机用于实时显示、记录和保存PLC采集到的运行参数、数据和状态；工业无线智能网关Ⅰ将参数采集装置与外网进行连接，建立远程通信网络，方便远程监控和管理，远程监控系统同样连接外网。

现地设备视频采集系统包括工业交换机Ⅱ，工业交换机Ⅱ连接工业无线智能网关Ⅱ、至少一个高清摄像头、硬盘录像机，硬盘录像机与工业液晶显示器连接；工业交换机Ⅱ作为通信连接设备用于视频采集装置所有设备之间的网络通信连接；硬盘录像机具有对图像/语音进行长时间录像、录音、远程监视和控制的功能，实现对现场设备工作状态视频信息的采集；高清摄像头是视频采集装置的前端采集设备，配合硬盘录像机使用，完成视频信息的采集；工业液晶显示器用于显示采集的视频信息，方便操作者了解设备周边及运行情况，杜绝事故的发生；工业无线智能网关Ⅱ将视频采集装置与外网进行连接，建立远程通信网络，方便调阅现场视频信息。

高清摄像头设置在每个水电站的每个启闭设备处、对每个启闭设备的操作进行记录，且所述每个启闭设备处至少设置一个高清摄像头。

如图3所示，远程监控系统包括通过网络连接的水电站监控中心和远程监控中心，水电站监控中心用于水电站运行人员对设备进行远程综合管理和监控，水电站监控中心与现地信息采集系统通信连接，水电站监控中心包括水电站工程师站、水电站中控室客户端、水电站中控室显示大屏，远程监控中心包括远程工程师站、远程监控服务器、远程手持客户端。通过现地信息采集系统和远程监控管理系统的配合，即可实现多地点、多平台、多终端的远程智能监控和管理。

水电站监控中心和远程监控中心均可设置数据服务器，用于对现地信息采集系统采集的数据进行存储，以便调用查阅，也可在仅在每个水电站监控中心设置对现地信息采集系统采集的数据进行存储的数据服务器，远程监控中心通过调用每个水电站监控中心设置的服务器进行数据的读取和查阅。

具体来说，现地信息采集系统已通过工业无线智能网关Ⅰ、工业无线智能网关Ⅱ连接至Internet，远程监控管理系统通过Internet即可访问现地信息采集系统中的设备参数和视频信息，现地信息采集系统可设置有与现地设备参数采集系统、现地设备视频采集系统连接的数据存储服务器，远程监控管理系统通过网络调用现场视频数据或者数据存储服务器进行显示。

水电站工程师站和远程工程师站可均设置工程师站主机和与主机连接的人机交互终端，水电站中控室客户端包括中控室服务器和与中控室服务器连接的人机交互终端。

现地信息采集系统采集的数据存储于现地工业触摸一体机中，水电站监控中心和远程监控中心配置有数据存储服务器，水电站工程师站、远程工程师站、中控室服务器均连接数据存储服务器进行数据获取。

本发明能够实现多电站启闭设备的现地以及远程集中管理和监控，能实现对启闭设备真实有效的工作状态进行实时监控、记录和历史回放；对启闭设备可能出现的危险进行预警，及早发现安全隐患，杜绝事故的发生；对发生故障的启闭设备进行远程诊断和故障修复，此过程中，现地数据采集系统对启闭设备的参数、数据进行采集并存储于数据库中，并设置预报警限值，实时读取数据库采集到的数据，当超过预报警限值时及时报警，以此提高故障处理效率，降低设备故障率，降低维护成本，保障水电站的安全生产，大大提高经济效益。

本发明还提供一种上述系统的控制方法，该方法包括：

设置在每个水电站处的PLC采集水电站启闭设备的工作状态并通过工业触摸一体机进行显示；

设置在每个水电站的启闭设备处的至少一个高清摄像头将拍摄的信息发送至硬盘录像机存储，同时在和硬盘录像机连接的工业液晶显示器上进行显示；

PLC采集的水电站启闭设备的工作状态、高清摄像头采集的信息分别通过网络传递给工业无线智能网关Ⅰ、工业无线智能网关Ⅱ，并通过工业无线智能网关Ⅰ、工业无线智能网关Ⅱ传递给每个水电站的水电站监控中心的监控服务器中，在每个水电站的水电站工程师站、水电站中控室客户端、水电站中控室显示大屏中进行显示；现地采集的数据存储于现地工业触摸一体机中，水电站监控中心和远程监控中心配置有数据存储服务器。

多个水电站监控中心通过网络连接远程监控中心，将数据传输给远程监控中心的远程监控服务器，远程工程师站和远程手持客户端通过连接远程监控服务器进行信息的调用。

本发明的多电站启闭设备远程智能管理与监控系统控制程序部分由现地信息采集系统控制程序、远程智能管理与监控系统控制程序和客户端运行控制程序三部分组成。

（1）现地信息采集系统控制流程

现地信息采集系统通过现地信息采集装置采集设备的运行参数、数据和状态等信息，其控制程序流程图如图4所示，系统运行时，先进行系统自检，当检测到故障时，转到故障处理子程序；如果系统正常，则进入数据采集和处理子程序，数据采集处理完后等待发送命令；收到发送命令后，检查网络通信是否正常，网络正常时进入数据发送子程序；网络通信不正常且通信超时则进入故障处理子程序。

（2）远程智能管理与监控系统控制流程

远程智能管理与监控系统在现地信息采集系统的基础上通过无线智能网关进行连接，发送数据读取命令，读取现地信息采集系统采集的现场设备的相关参数数据，并保存在数据存储服务器上，方便监控系统客户端调用，其控制流程图如图5所示，系统运行时，先进行初始化并检查网络通信，如果网络通信不畅且通信超时，则进入故障处理子程序；通信正常进入数据读取子程序，数据读取完毕后进行数据校验，数据完整则进入数据存储子程序，将读取到的数据存储在数据服务器；数据不完整则重新进入数据读取子程序，直到读取的数据校验成功。

（3）远程智能管理与监控系统客户端控制流程

远程智能管理与监控系统客户端采用全新的SCADA软件系统，基于B/S架构开发，功能完善，能在不同平台、不同系统上对多个电站进行远程智能管理与监控，其运行界面分为：（1）用户登录界面；（2）监控总览界面；（3）设备管理界面；（4）运行数据界面；（5）视频监控界面；（6）统计报表界面；（7）故障报警界面；（8）吊重记录界面；（9）系统设置界面；其控制流程图如图6所示。

本发明的系统具有以下功能：

（1）系统根据相关国家标准，配置有现地参数采集装置，采集设备运行参数和视频数据，分别存储于现地工业控制一体机和硬盘录像机内，方便现场操作人员查看。

（2）系统通过工业无线智能网关，配合远程无线通信服务器，实现远程实时监控设备运行状态。

（3）系统可实现智能预警分析、故障报警的功能，对于即将出现故障的设备，及时给予报警提示，降低安全事故的发生率，保证电厂的安全生产。

（4）系统可实现经过电厂相关负责人授权后，实现对设备的远程参数修改和故障诊断及修复工作，提高设备故障修复的效率。

（5）系统可对各类应用数据进行统计分析，并生成相关报表，包括设备运行情况统计、设备故障统计、设备预警信息统计、设备运行时长统计等，方便相关人员进行导出和打印。

（6）系统具有强大的数据存储能力，可以将监控数据、故障报警记录、操作历史记录、参数报表等进行存储，为分析故障或事故原因提供依据。

综上可知，本发明具有以下的效果：

（1）结合大数据和监控平台的自我学习能力，实现对多个电站启闭设备的故障预警分析本发明的系统能够通过对采不同时间段集到的现场设备参数、状态以及相关数据进行处理，结合大数据和监控系统的自我学习，通过对大量数据的学习和处理，自动生成故障预警限值，当接近或达到预警限值时，发出故障预警。采集处理的数据量越大、时间越长，监控系统的自我学习越充分，故障预警越准确。

（2）采用全新的SCADA软件系统，实现多个电站启闭设备的远程智能监控与管理。

（3）将运行参数和视频监控有机融合，实现在同一监控界面分别对运行参数和视频进行监控。本发明将运行参数和视频监控有机融合，实现在同一监控系统中分别对运行参数和视频进行监控，在系统运行界面中，包含有每台启闭设备的运行参数监控界面和视频监控界面，在同一系统不同界面分别显示。

（4）结合GIS地理信息系统，实现平台对分散在全国各地电站的启闭设备的记录和管理。即本发明的监控系统运行界面中包含监控总览界面，界面中显示已加入的GIS地图，并在地图中显示已在册设备所属水电站的地理位置，通过点击已标记的水电站，进入该电站启闭设备的管理界面。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应该涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.多电站启闭设备远程智能综合管理系统，其特征在于：包括现地信息采集系统和远程监控系统；现地信息采集系统通过网络连接远程监控系统；

所述现地信息采集系统包括设置在每个水电站的现地设备参数采集系统和现地设备视频采集系统，所述现地设备参数采集系统包括工业交换机Ⅰ，工业交换机Ⅰ连接PLC、工业无线智能网关Ⅰ、工业触摸一体机； 所述现地设备视频采集系统包括工业交换机Ⅱ，工业交换机Ⅱ连接工业无线智能网关Ⅱ、至少一个高清摄像头、硬盘录像机，硬盘录像机与工业液晶显示器连接；

所述远程监控系统包括通过网络连接的水电站监控中心和远程监控中心，水电站监控中心与现地信息采集系统通信连接，水电站监控中心包括水电站工程师站、水电站中控室客户端、水电站中控室显示大屏，远程监控中心包括远程工程师站、远程监控服务器、远程手持客户端。

2.根据权利要求1所述的多电站启闭设备远程智能综合管理系统，其特征在于：

所述每个水电站的每台启闭设备均连接一台PLC。

3.根据权利要求1所述的多电站启闭设备远程智能综合管理系统，其特征在于：

所述高清摄像头设置在每个水电站的每个启闭设备处、对每个启闭设备的操作进行记录，且所述每个启闭设备处至少设置一个高清摄像头。

4.根据权利要求1所述的多电站启闭设备远程智能综合管理系统，其特征在于：

所述水电站工程师站和远程工程师站均包括工程师站主机和与主机连接的人机交互终端，所述水电站中控室客户端包括中控室服务器和与中控室服务器连接的人机交互终端。

5.应用于权利要求1~4任一项所述的系统的方法，其特征在于，包括：

设置在每个水电站每台启闭设备上的PLC采集水电站启闭设备的工作状态并通过工业触摸一体机进行显示；

设置在每个水电站的启闭设备处的至少一个高清摄像头将拍摄的信息发送至硬盘录像机存储，同时在和硬盘录像机连接的工业液晶显示器上进行显示；

PLC采集的水电站启闭设备的工作状态、高清摄像头采集的信息分别通过网络传递给工业无线智能网关Ⅰ、工业无线智能网关Ⅱ，并通过工业无线智能网关Ⅰ、工业无线智能网关Ⅱ传递给每个水电站的水电站监控中心的监控服务器中，在每个水电站的水电站工程师站、水电站中控室客户端、水电站中控室显示大屏中进行显示；

多个水电站监控中心通过网络连接远程监控中心。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述PLC通过连接设置在每个水电站处的控制系统获取水电站启闭设备的工作状态。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

现地信息采集系统运行时，先进行自检，当检测到系统故障时，转到故障处理子程序进行故障处理；如果系统正常，则进入数据采集和处理子程序进行数据采集与处理，数据采集处理完后等待发送命令；收到发送命令后，检查网络通信是否正常，网络正常时进入数据发送子程序进行数据发送；网络通信不正常且通信超时则进入故障处理子程序。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：

远程监控系统运行时，先进行初始化并检查网络通信，如果网络通信不畅且通信超时，则进入故障处理子程序；通信正常进入数据读取子程序，数据读取完毕后进行数据校验，数据完整则进入数据存储子程序，将读取到的数据存储在服务器；数据不完整则重新进入数据读取子程序，直到读取的数据校验成功。