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1.1、系統方案及結構

泵站計算機監控系統包括泵站自動化監控系統、泵站視頻監視系統二部份，計算機監控系統由泵站控制室控制級和現地控制單元組成，泵站控制室設在泵房副廠房內，控制室設備包括1台操作員工作站、1台網絡硬盤錄像機、1台打印機、1台UPS電源、1組操作台及網絡設備等，系統共設1套現地控制單元LCU、2套超聲波水位傳感器及顯示儀表、4台高清高速球攝像機、2台數字高清固定紅外攝像機及系統線纜等組成。

 

泵站自動化監控系統的建設目標主要實現遠程監視配電開關櫃合、分閘信號、泵站機組開停機信號、故障信號、斷路器位置信號，系統自動監視故障信號在有危及系統安全運行的情況及時停止設備運行；遠程監測上下游水位、流量信號及進線櫃電流、電壓等。

4台高清夜視高速球攝像機用於實時監視內外河、泵房及管理所區域範圍內環境情況，2台數字高清固定紅外攝像機實時監視配電房及變電站區域範圍內環境情況，攝像機將前端圖像信息採集后經有線網絡上傳到硬盤錄像機上，值班人員通過監控軟件可以實時瀏覽前端的視頻圖像。

現地控制屏內設有可編程控制器PLC，PLC實時採集配電開關櫃、泵站機組等變配電設備運行工況及水位、電氣、流量等數據經有線網絡上傳到操作員工作站。

各泵站計算機監控系統預留有與管理處調度中心的監控接口。

1.2、現地控制屏

本單元監控範圍包括配電、水泵機組。現地控制單元設備佈置于機旁。

現地控制單元能實現的主要功能如下，但不限於此；

• 數據採集和處理；
• 安全運行監視；
• 事件監測和發送；
• 事故、故障音響
• 數據通訊；

(6)  系統診斷；

1.2.1數據採集及處理

(1)採集機組各電氣量和非電氣量，並做相應處理，存入數據庫，根據需要上送泵站控制中心。

(2)收集配電設備，繼電保護裝置和自動裝置的狀態量，存入數據庫，根據需要上送泵站控制中心。

(3)採集各被監控對象的各種電量和非電量，並做相應處理，存入數據庫，根據需要上送泵站控制中心。

(4)接受主變有功電度和無功電度，分時積算求出泵站消耗的有功電度、無功電度，存入數據庫並上送泵站控制中心；

(5)收集被監控對象各設備、繼電保護裝置和自動裝置的狀態量，存入數據庫，根據需要上送泵站控制中心。

1.2.2安全監視運行

與泵站控制中心和機組繼電保護裝置等相結合，完成安全監視任務，主要包括狀變監視、越復限檢查、過程監視和現地控制單元異常監視。

現地控制單元上應有人機接口和打印控制單元內各種信息的手段。可由便攜式計算機實現。

1.2.3事故監測和發送

自動檢測本單元所屬的設備、繼電保護和自動裝置的動作情況，當發生狀變時，將事件的性質依次檢測、歸類存檔，並上送泵站控制中心。

1.2.4事故、故障音響

現地控制單元設有反映所監控對象的事故、故障、越復限等狀態的不同頻率的音響報警裝置。

1.2.5數據通訊

• 完成與泵站控制中心的數據交換，實時上送泵站控制中心所需的過程信息。
• 現地控制單元接收泵站控制中心所用的同步時鐘信息以保持同泵站控制中心同步。
• 發送和接收觸摸屏的數據。

1.2.6系統診斷

• 現地控制單元硬件故障診斷：可在線或離線自檢設備的故障，故障診斷應 能定位到模塊。
• 軟件故障診斷：應用軟件運行時，若遇故障應能自動給出故障性質及部位，並提供相應的軟件診斷工具。

(3)在線運行時，當診斷出故障，能自動閉鎖控制出口或切換到備用系統，並將故障信息上送泵站控制中心以便顯示、打印和報警。

1.3、泵站自動化監控系統功能

各泵站監控系統上位機設備佈置在各泵站的控制室，至少具有以下功能，但不限於此；

• 數據採集與處理；
• 安全運行監視；
• 監視、記錄、報告；
• 事故相關量記錄；
• 正常操作指導和事故處理操作指導；
• 數據通訊；
• 屏幕顯示；
• 泵站設備運行維護管理；
• 系統診斷；
• 軟件開發；
• 仿真培訓；

(12) 其它；

1.4、泵站自動化系統性能

本工程計算機監控系統應高度可靠，不會因其本身的局部故障而影響現場設備的正常運行，而且系統的MTBF.MTTR及各項性能指標應滿足部頒《水電廠計算機監控系統基本技術條件》的規定，並與計算機技術當前的發展水平相適應。

1.4.1實時性

主控級及現地控制箱的響應能力滿足數據採集、人機通信、控制功能和系統通信的時間要求。

(1) 數字量採集週期〈1S；

(2) 實時數據庫更新週期〈1-2S；

(3) 控制命令響應時間：

• 控制命令回答響應時間〈1S
• 接受執行命令到執行控制的響應時間〈1S

(4)模擬量採集週期：

電量≤1S

非電量≤10S

(5) 主控級對現地系統數據採集和控制的響應時間≤2S

(6) 人機通信響應時間：

• 調用新畫面的響應時間：從運行人員發生一個新的畫像調用指令開始到圖象完全顯示在監視器上為止的監視器響應時間〈1S；報警或事件發生到監視器屏幕顯示和發出的音響的時間〈2S；
• 調用新畫面的響應時間：從運行人員發出到一個新的圖象命令開始到圖象完全顯示在監視器上為止的監視器響應時間〈2S；
• 操作員命令發出到現地控制單元接收命令回答響應的時間〈3S；
• 在已顯示面上動態數據更新週期≤2S

1.4.2可靠性

監控系統及其設備能適應本工程的工作環境，具有足夠的抗干擾性能，能長期可靠地穩定運行。本系統設備的MTBF參數如下:

主控計算機(含硬盤)>8000h；

現地控制屏LCU>16000h；

為保証系統的高可靠性，除選用高可靠性的的硬件外，還採取下列措施：

(1) 現地監控單元在正常工作狀態下處於系統的集中指揮下運行，但在緊急情況下或系統故障時又可獨立運行。個別現場監控單元故障，不會對系統或其它單元構成影響。

(2) 系統軟件、硬件設置監控定時器功能。

(3) 監控軟件選用先進並應承成熟的監控軟件包開發應用軟件，確保系統軟件運行的高可靠性和安全性。

(4) 對控制指令的發布規定操作權限，命令傳送須經過巡迴認証，數據採集要求經過合理性判別和處理，以防誤操作。

(5) 系統採用有效的防雷技術，確保系統安全運行。因系統處於強電環境下運行，對系統的輸入信號均採取光隔技術，輸出信號採用光隔加中間繼電器隔離等保護措施，以及重要設備（如UPS），重要信號線路與電源等線路裝設各類浪涌保護器，以防工業干擾和雷電的影響，減少數據出錯和元件損坏。

1.4.3可維修性

所提供的計算機系統的硬件和軟件將便於維護、測試和檢修。

• 可維修MTTR為〈1h
• 設備具有自診斷和尋找故障程序，指出具有故障部位，在現場現換故障部件后即恢復正常。
• 設有便於試驗和隔離故障的斷開點
• 配備合適的專用安裝插卸工具。
• 預防性維修應使磨損性故障儘量減少。
• 互換件與不可互換件有識別措施。
• 最大限度選擇通用器件，提高硬件的代換能力。
• 可通過便攜機進行編程修改和增加軟件。

1.4.4可用率

(1) 採用工業控制計算機系統，軟件設計實用、緊湊，以達到較高的系統可用率。

(2) 系統可用率是在整個系統交接前的試運行期間30天內不低於99.9%，在設備驗收后的兩年保証期內達到98.8%。

(3) 其它性能如系統安全性、可擴性、可變性能滿足《水電廠計算機監控系統設備基本技術規範》的要求。

1.4.5 CPU負載率

CPU負載率根據招標文件定義，保証不低於以下標準：

(1) 主控級計算機的處理能力應有充分的裕度，其負載率應小於40%；

(2) 現地控制單元CPU的負載率應小於60%。

1.4.6系統安全

• 系統具有下列保証操作安全性的措施：

(1) 對系統每一功能的操作提供檢查和校核，發現有誤時能報警、撤消。

(2) 當操作有誤時，能自動或手動地被禁止並報警

(3) 對任何自動或手動操作可作存貯記錄或作提示指導。

(4) 在人機通信中設操作員控制權口令。

(5) 按控制層次實現閉鎖，其優先權順序為：現地，控制中心。

(6) 系統具有定義控制台不同的使用安全等級的功能，其級數不小於4級。

• 系統具有下列保証通信安全性措施：

(1) 系統設計能保証信息傳送中的錯誤不會導致系統關鍵性故障。

(2) 主控級與現地控制屏的通信包括控制信息時，對是否響應作明確的提示。在2-5次重複通信失敗時發出報警。

(3) 通道設備上提供適當的檢查手段，以証實通道正常。

• 系統具有下列保証硬件、軟件和固件安全的措施：

• 應有電源故障保護和自動重新啟動。
• 能預置初始狀態和重新預置。
• 有自檢能力，檢出故障時能自動報警。
• 設備故障能自動切除或切換並能報警。
• 任何硬件和軟件的故障都不應危及電力系統的完善和人身的安全。
• 系統中任何地方單個元件的故障不應造成生產設備誤動。

1.4.7可擴性

1、為確定和實現系統的擴充，採取以下措施：

(1)  PLC系統底板預留擴展槽位，在PLC增添部件時，需進行重新配置；

(2)  交換機預留40%以上的網絡接口，並可以向上或向下級連。

• 系統可擴充的範圍如下：

(1)  PLC備用點不少於使用點設備的20%。

(2)  主控級計算機存貯器容量應有40%以上裕度。

(3)  系統留有擴充現地控制裝置、外圍設備或系統通信的接口。

(4)  網絡通訊的通訊負載率小於50%

(5)  屏櫃內留有可擴充插槽的空間。

1.4.8可變性

1、輸入輸出點的可變性如下：

(1) 實時由運行人員確定輸入輸出點的說明。

(2) 可實時改變模擬點工程單位標度。

(3) 可實時改變模擬點限值。

(4) 可實時改變模擬點限值死區。

(5) 可實時在分布式數據庫中為已有的現地控制屏增加初始未提供的變量。

(6) 可實時在分布式數據庫中為已有的現地控制單元和終端的通信接口地址、輸入輸出點設備地址等進行再分配並作相應的軟件改變。

2、在軟件設計時將對影響系統安全或影響管理程序的可變性功能加以限制，授權相應的操作人員完成。

1.5、泵視頻監視系統功能

1.5.1系統方案及結構

泵站視頻監視系統由前端攝像機部份、線纜傳輸部份及後臺控制系統三部份組成，系統建設內容包括: 舊縣泵站、龍潭湖東泵站、龍潭湖西泵站、新集泵站、北店泵站、北店新站及城南泵站。

各泵站在變電站及管理房區域各安裝1台高清夜視高速球攝像機，在泵站主廠房及配電室各安裝1台數字高清固定紅外攝像機，採集視頻信息，通過數字網絡線接入交換機上傳至本地網絡硬盤錄像機和管理處視頻服務器。在控制室的顯示終端對現場圖像進行監視，控制現場攝像頭云台的旋轉、鏡頭的三可變調節，使運行人員在控制室能夠直觀地看到現場設備運行情況。

泵站視頻監視系統主要設備包括1台網絡硬盤錄像機、1台UPS電源、4台高清夜視高速球攝像機、2台數字高清固定紅外攝像機及系統線纜等組成。

1.5.2系統設計原則

考慮到整個系統的穩定性和可靠性，在系統設計的時候採用國內一線視頻監控廠家的解決方案。產品質量好、系統穩定性高、服務響應即時是選擇的標準。特別是視頻監控前端攝像機產品，因為使用環境惡劣，更換維修麻煩，更要選擇質量好、故障率低、運行穩定的產品，以適應複雜惡劣的應用環境，減少售后維護的成本費用。

1.5.2系統功能

系統應能實現的主要功能如下，但不限於此：

（1）正確清晰地提供監視範圍內的設備運行狀況、現場環境等圖像信息，實現系統範圍內的全方位連續監視。

（2）在控制台能夠對監視範圍內的攝像位置進行選點、固定或循環顯示。

（3）系統可將所有遠程監控點的畫面進行信息編輯。

（4）系統可實現自動翻屏。

（5）可遠程控制攝像機和鏡頭變化。

（6）系統具備循環錄像，拍照功能。

（7）系統具有硬盤錄像功能，對現場圖像進行壓縮保存和再現，以滿足監控和管理的需求。

（8）系統應能與計算機監控系統通訊，供調度和運行人員直接觀察生產現場圖像。

（9）系統具有與遠程調度系統聯網功能，可將視頻信號遠傳到上級調度中心。

一、 主要設備技術性能

泵站主要設備技術性能如下：

(1) 工業級以太網交換機

1)端口類型：10/100BaseT(X)

2)端口數量：24

3)網絡標準：IEEE 802.3、IEEE 802.3u

4)VLAN功能：無

5)網管功能：無

6)電壓：110~220VDC/110~240VAC,47~63Hz

7)其它功能：19寸標準機架,IP30保護,金屬外殼  

8)工作溫度：-30℃-75℃  

9)存儲溫度：-40℃-85℃

(2)打印機 HP 1020

1)產品類型：黑白激光打印機

2)最大打印幅面：A4

3)黑白打印速度：A4：達到14ppm，Let

4)最高分辨率：600x600dpi

5)耗材類型：鼓粉一體

6)硒鼓壽命：2000頁

7)首頁打印時間：小於10秒

8)月打印負荷：達到5000頁

9)內存：2MB

10)接口類型：USB2.0

11)介質類型：普通紙，激光打印紙

12)介質尺寸：A4，B5，A5，A6，C5

(3) 現地控制單元 LCU

 1)一般規定

現地控制單元以標準模塊構成的PLC為基礎，包括有順控、調節、過程輸入／輸出、數據處理、人機接口和外部通信功能。各現地控制單元由相同類型的硬件構成。

現地控制單元是可編程的，其軟件應存儲于非易失性存儲器中，承包人隨設備提供程序支持工具或手段，以便於對程序進行檢查、維護和修改，程序編製應採用面向生產過程的高級語言進行。

現地控制單元應具有自檢功能，對硬件和軟件進行經常監視。

任一現地控制單元故障，不應影響其他現地控制單元及整個計算機監控系統正常工作。

現地控制單元在完成所要求的功能外，應有20％以上的硬件裕量，包括過程信號輸入／輸出容量，內存容量等。

現地控制單元應採用交流供電，外部供電電源從啟閉機房的交流電源取得。

現地控制單元電源消失時，其收集的信息或內部運行的數據不應因此而丟失，設備應維持斷電前的運行狀態，並向控制中心發出故障信號，當電源恢復時，系統應能自動重新起動，電源消失或重新恢復都不應引起設備的誤動作。

現地控制單元的設備應能工作在無空調、無淨化設施和無專門屏蔽措施的啟閉機房。

現地控制單元應包括相應的過程信號接口，包括數字量輸入信號（狀態信息、故障和事件信息）、模擬量輸入信號、數字量輸出信號（操作命令及狀態指示等）、以及其它必要的輸入/輸出信號。

現地控制單元應設有輸出閉鎖的功能。在維修、調試時，可將輸出全部閉鎖，而不作用於外部設備。當處於輸出閉鎖狀態時，應有相應信息上送控制中心，以反映現地控制單元的工作狀態。

現地控制單元應提供與通信網絡相連接的通信接口。

現地控制單元上應有必要的操作按鈕和儀表以及指示器。

現地控制單元有配套提供不間斷電源裝置供電。

現地控制單元外型為2260*800*600

2) 現地控制單元的PLC

現地控制單元LCU櫃內可編程控制器採用西門子S7-200系列系列PLC，DI：32、DO：16、AI：4，模擬量輸入需加隔離裝置。

(4) 超聲波水位計  7ML5221-1DA11

1)測量範圍：6m0.25~6m12m0.25~12m

2)輸出：4~20mA

3)精度：量程的±0.15%或6mm

4)盲區距離：0.25m重複性：≤3mm

5)溫度補償：內置溫度補償

6)位置：戶內/戶外

7)環境溫度：-40~80℃（-40~176℉）

8)防護等級：NEMA4XType6/NEMA6/IP67/IP68

9)法蘭或螺紋處溫度-40~85℃

10)容器壓力：常壓

11)外殼材質：PBT（塑料）重量：2.1kg

(5) 網絡硬盤錄像機

支持1080P高清預覽；

可接駁第三方（SAMSUNG、Panasonic、SONY、Bosch、Arecont、AXIS、Honeywell、LG、Vivotek、SANYO、景陽等）網絡攝像機；

HDMI視頻輸出分辨率最高達1920×1080；

VGA視頻輸出分辨率最高達1920×1080；

支持VGA、HDMI同步輸出；

所有數字通道支持實時編碼；

支持預覽圖像與回放圖像的電子放大；

支持按事件查詢、回放、備份錄像文件，支持圖片本地回放與查詢；

支持錄像回放時智能搜索功能；

支持數字水印；

支持一鍵開啟錄像功能；

支持最大16路D1錄像同步回放；

支持錄像定向存儲；

支持8個SATAII接口；

支持獨立的eSATA備份；

支持NTP（網絡校時）、SADP（IP自動搜索）、Email(郵件服務)、UPNP（通用即插即用）；

支持最新的ONVIF協議 2.0

支持50多家IPC的接入

(6) 高清夜視高速球攝像機

傳感器類型： 1/3” CMOS。

日夜轉換：一體化ICR雙濾光片日夜切換。

像素：130萬。最小照度：0.04 lx(ICR ON,1/25)紅外燈未開啟0 lx(ICR ON,1/25)紅外燈開啟。視頻壓縮格式： H.264。

音頻壓縮格式： G.711。

焦距：4.7mm-94mm。變倍係數：20倍光學變焦；12倍數字變焦。

光圈：自動/手動。

功能特性：寬動態、背光補償、銳度、GAMMA、飽和度。

旋轉角度：水平:0º ~ 360º（連續旋轉）, 垂直: -95 º ~15 º。

旋轉速度：水平:0.1~120º/s,垂直:0.1~60º/s。遠程復位：支持。預置位：234個。

自動掃描：5條。自動巡航：8條。守望功能：具備。

定時功能：支持。

紅外：100米。具備。

網絡接口：RJ45。

網絡協議：TCP/IP、HTTP、UDP、RTP/RTCP、RTSP、DHCP、PPPOE、UPNP、SMTP、FTP、SIP、DDNS、DNS。

安全性：三層密碼保護。協議標準：Onvif2.0、GB28181。

輸入電壓：AC24V±25%；DC24V±10%。防護等級：IP66。

電磁兼容性：符合GB/T17626.5四級標準。

工作溫度：-30℃~+60℃。

環境濕度：＜90%RH 。

峰值功率：≤70W。

外形尺寸：172mm(L)×178.5mm(W)×329mm(H) 。

材料：壓鑄鋁合金。整機重量：＜6Kg。

(7) 高清紅外固定攝像機

傳感器類型： 1/3"逐行掃描圖像CMOS傳感器；

主處理器：高性能SOC芯片；

最低照度：彩色：1Lux@F1.2，黑白：0.5 Lux@F1.2；

電子快門： 1/50-1/10000秒；

自動光圈：支持；

日夜轉換模式：支持；

白平衡： ATW/AWC/手動白平衡；

功能：去霧/數字寬動態/銳利度調整；

信噪比： 50dB；菜單語言：英文/簡體中文；

鏡頭類型：標配8mm，選配6mm，固定光圈；

鏡頭接口： M12；視頻壓縮： H.264；

有效分辨率： 1280(H)*720(V)；

幀率： 1280*720@30FPS；碼率：定碼率1000~10000kbps）；

圖像設置：飽和度， 亮度， 色調， 對比度等通過客戶端或網頁可調；

併發訪問：不少於5個；

網絡協議： TCP/IP, HTTP, DHCP, DNS, DDNS, FTP, PPP, PPPOE, RTSP, RTP, UPNP, SMTP, SNTP, TELNET；

智能報警：移動偵測，視頻遮擋；

雙碼流：主碼流：1280*720@30FPS,  704*576@30FPS,704*480 @30FPS，副碼流：D1(704*576)@30FPS ; CIF(352*288)@ 30FPS, 960*540@30FPS；

聯動：抓拍；模擬視頻輸出： 1.0Vp-p/75Ω；

圖像碼率控制：定碼率（1000~10000kbps）；變碼率；

通訊接口： 1個 10M/100M自適應以太網口；

OSD字符疊加： 3路獨立的字符疊加模塊，1路OSD菜單，4路隱私遮擋；

電源： DC12V±20%；

功耗： <12W；紅外距離： 30米；

工作環境：溫度：-25℃～+60℃，

濕度：≤80%；防護等級： IP66；

產品重量： 500g；

材質：鋁合金；

產品尺寸（mm）：75(W)×130(H)×170.5(L)。