閘門綜合自動化系統建設方案1建設目標以保障城市河湖補水、內灣與外海的水體交換、閘門現代化綜合管理、高效辦公自動化、高清晰視頻監控等綜合需求為出發點，充分利用物聯感知技術、監視控制技術、通信技術、計算機網絡技術、自動控制技術、GIS地理信息系統技術等，以區域閘門遠程集控、水情實時監測、全景展示系統等業務應用為中心，構建涵蓋信息采集、傳輸、處理、存儲、管理等信息展現為一體的綜合自動化系統，能夠實現及時準確對閘門工作狀態、內灣與外海水情、水質等信息進行監控，逐步達到“采集自動化、傳輸網絡化、決策智能化、管控一體化”的目標。具體目標包括：（1）實時掌握水情水質情況、閘門工作狀態，并實現四座閘門的遠程集控，逐步實現“無人值守”或“少人值守”。（2）實現記錄和統計設備的巡檢情況，實時更新維修工單管理記錄，并可上傳設備故障圖片留底方便查詢，逐步提高設備管理效率和運行管理水平。（3）匹配友好的入口和操作控制界面，可展示閘門啟閉仿真動畫的可視化效果，并為其他數據的接入保留接口。2總體設計2.1系統架構系統架構依托基礎硬件環境、軟件環境、網絡環境，結合基礎數據、專題數據、業務數據等，通過現地采集、后臺管理系統、移動端APP系統等實現信息查看、分析決策、數據管理等功能。系統架構分為物聯感知層、數據資源層、應用系統層、用戶接入層，以及標準規范及安全體系等。（1）物聯感知層：利用現地測控、捕獲和傳遞信息的設備和系統，實現對水位、閘門、視頻等信息的“更透徹的現地測控”，并通過有線與無線網絡傳輸方式實現實時采集信息的傳輸。（2）數據資源層：實現對系統所需數據進行統一存儲管理，包括實時數據、基礎數據、專題業務數據、空間數據庫、標準庫、模型庫等。（3）應用系統層：為用戶提供具體的業務服務，主要包括閘門遠程集控、全景監控、設備管理、全景展示系統等。用戶通過這些功能模塊實現相關的查詢、分析、決策等。（4）用戶接入層：為各應用部門提供統一登錄和信息服務的窗口。（5）標準規范及安全保障體系：通過采用信息化標準規范體系和安全保障體系來保證系統設計的規范性和統一性，并通過軟硬件安全環境建設和系統登錄權限控制實現安全認證和管理。2.2網絡架構通信網絡作為各項業務開展的基礎網，主要為集控中心與現地各閘站之間的閘控、監測、視頻等各種信息提供高速可靠的傳輸通道。閘門自動化監控以及水情監測數據通過現地LCU傳送至集控中心，視頻數據通過租用運營商VPN專線形式傳輸。水質監測數據，則采用4G網絡的方式傳輸。2.3建設內容1、現地監測感知。包括四座閘門內港水位及外海潮位監測感知、水質監測感知以及閘門數據遠傳感知接入。2、應用系統建設：a）水位水質監測系統。實現實時監測內港水位及外海潮位、水質情況。并可依據調度原則，發出水位、水質預警信號。b）閘門遠程控制系統。實現現地控制單元與集控中心的遠程數據與指令的傳輸，對閘門啟閉、開度狀態進行監測，可實現閘門的遠程控制，并具有可視化的動畫仿真效果，實現無（少）人值守。c）視頻監控系統。直觀實時監視4個閘門重要場所及主要設備的運行狀態和工作環境。d）設備管理系統。設備的巡檢記錄、維修記錄、采購記錄、工單記錄等的查詢統計管理。e）全景展示系統。作為水位監測、遠程控制、視頻監控系統、設備管理系統的入口界面，可展示、查詢項目區的工程概況及實時水情工情，也可為后續信息化項目的接入預留接口。3、系統環境建設。必備的軟件和資源配置，以及網絡通信建設包括遠傳設備監測數據的網絡傳輸、閘門控制數據遠傳方式等。4、集控中心建設。包括選址、機房、工作臺席布置等。3建設方案3.1現地監測感知1、水位監測為了監測閘門內外水位的實時狀況，檢驗工程設計的合理性以及指導閘門的啟閉，在符合有效、可靠、牢固、方便及經濟合理的原則下，本次對四座閘門的閘內水位及外海潮位進行監測。新增水位監測共計8處，并通過各閘控LCU屏將水位狀況信號傳送到集控中心。水位監測設備清單序號項目（設備）名稱單位數量備注1遙測終端機臺82水位計臺83信號避雷器個164一體化立桿套85立桿基座個86防雷地網項82、水質監測為了監測海域及內河水質的實時狀態，指導內河與外海的水循環以及對周邊海域進行跟蹤監測以評估項目實施效果。對灣內和外海進行水質監測。在外海和內河分別設置了水質監測項目。外海側，堤防及海岸修復段外側海域縱向各布置4個監測斷面，每個斷面布設3個測站，共計24個測站，監測頻次為大、小潮各進行一次；灣內側，布設4個監測斷面，漲、退潮各進行一次,并在內灣中心實施1個在線觀測站。水質監控中心建立水質在線自動監測站，擬選取pH、水溫、溶解氧、電導率、濁度、COD、非離子氨、活性磷酸鹽、無機氮、葉綠素a等10項作為項目評估指標。本次主要接入此處內灣水質監測點數據，不再另外設置。3、視頻監控為便于工程運行調度管理，實時觀測到閘門重要部位及主要設備的運行狀態和工作環境，并結合安防要求，設置視頻監控。在工業電視系統章節內容中共設置8路視頻，信號通過城域網上傳至集控中心。4、閘門自動化本次綜合自動化系統的工作范圍為閘門綜合自動化監控項目內4座水閘的遠程集控。已建水閘2座，新建水閘2座：內河節制閘和**排水閘。系統擬按“無人值班”（少人值守）模式進行總體設計和系統配置，采用以計算機系統為基礎的集中集控方案，詳細內容見計算機監控系統章節內容。本次各閘站控制數據采用城域網MSTP專線接入集控中心。為監測工作閘門的啟閉開度狀態，對每扇閘門新增配置一臺閘位計，山柄水閘6臺，下沙水閘5臺，節制閘3臺和排水閘1臺。共新增閘位計15臺。3.2應用系統建設1、水位水質監測系統通過水位水質監測軟件，對前端設備采集數據進行統一展示查詢。水位、水質監測系統可獨立運行，也可并入集成其他應用系統。系統功能設計如下：（1）采集各監測點的水位、水質數據，采集時間間隔可設置。（2）上報各監測點的水位、水質數據，上報時間間隔可設置。（3）現場監測終端具備數據存儲功能。（4）系統可遠程設置終端工作參數，支持遠程升級。（5）系統可對水位、水質數據進行存儲、分析、生成必要的報表和曲線。（6）系統可對水位、水質指標進行報警閾值設置，并提供警報提示功能。水位、水質監測點位序號位置項目備注1**水閘水位閘內2**水閘潮位閘外3**水閘水位閘內4**水閘潮位閘外5**節制閘水位閘內6**節制閘潮位閘外7**排水閘水位閘內8**排水閘潮位閘外9內河水質中心2、閘門遠程控制系統按“無人值班”（少人值守）進行總體設計和系統配置，保留現地操作功能。閘門遠程控制系統采用開放性的分層分布式系統結構，當系統中任一部分設備發生故障時，系統整體以及系統內的其它部分仍能繼續正常工作。本次對四座水閘（山柄水閘、下沙水閘、內灣節制閘和女兒灣排水閘）實現遠程控制。系統功能設計如下：（1）系統能根據水閘當前的運行情況和控制命令、按預定的步驟進行控制。控制的內容包括啟閉機啟、閉、停止操作、斷路器操作等。LCU能夠接受庫區控制層控制命令,完成對啟閉機啟閉、止停操作，低壓斷路器順序操作等輔機設備操作。當啟閉指令下達后，系統能自動顯示相應的閘門啟閉監視畫面。要求畫面能模擬實際狀況。，以仿真動畫的形式直觀展示閘門的位置、閘內外水位及啟閉機狀態，達到逼真的可視化效果。（2）系統可以使運行值班人員通過系統顯示對水閘主設備及輔機設備的運行狀態進行實時監視。同時也可以根據需要隨時對監視內容的設定值進行更改。所有要進行監視的內容包括當前各主要設備的運行及停運情況，并對各運行參數進行實時顯示；監視的對象包括庫區配電系統、啟閉設備和閘門位置。（3）系統能對各設備的運行情況進行統計記錄，某些信息還將自動提示給操作值守人員。統計的類型包括設備啟閉電動機起動次數、設備運行時間等。對于各主設備及各主要輔助設備的狀態還將進行變位及變位時間的統計，必要時還可產生報警。另外，系統還將對參數越復限及定值變更等情況作統計記錄，并可以自動生成各類報表、日志、自動生成和打印操作票等。（4）系統能定時掃查各故障狀變信號，一旦發生狀變將在顯示器上即時顯示出來，同時記錄并打印故障狀變名稱及其發生時間，配合音響報警。系統對故障和狀變信號的查詢周期不超過2秒。對狀變報警及記錄打印，可根據需要設定。故障解決后，對各發生故障進行記錄。3、視頻監控系統為了直接觀察到水閘和集控中心主要設備的運行狀態和工作環境，同時也為現場重要操作提供錄像資料，作為水閘“無人值守”（少人值守）的輔助配套設備，本次對水閘工作閘門和啟閉房以及集控中心大門和機房設置視頻監控。共8路視頻。系統功能設計如下：（1）鏡頭自動控制。攝像機鏡頭的光圈調節由鏡頭的光檢測電路根據被攝物體的照度自動控制光圈大小；能夠防閃爍、可調節焦距、紅外校正功能、自動背光補償及自動白平衡。（2）圖像采集、存儲、監視及打印。可實時顯示多個視頻圖像窗口，每個視頻圖像窗口的大小、層次和位置可通過視頻工作站或控制鍵盤任意調整設定。可以實現圖象的分組切換、巡檢、預案顯示。系統應具有圖像打印功能，打印的啟動方式應具有定時啟動、報警啟動和手動啟動等方式。（3）錄像采集、存儲、檢索、回放及管理。可對系統中任一路圖像進行錄像，并按照時間、圖像編號、攝像機號碼等建立索引，以便保存記錄，支持快速查找，以供各種分析取證。當剩余硬盤空間到達設置界限時，自動刪除最早的錄像文件。剩余硬盤空間和每次刪除的錄像空間可以根據需要設置。（4）當監控點發生報警時，如火警、非法闖入、手動報警等，應能自動推出關聯的攝像機圖像，自動錄像。視頻監控工作站發出語音報警提示。可設置移動偵測區域，實現多區域移動偵測，當異常情況發生時，能自動跟蹤監測物體，同時能自動報警、錄像等。4、設備管理系統設備管理系統關注設備的使用狀態與流程，以設備的使用和壽命作為關鍵點進行跟蹤，利用該管理軟件全面提升閘門、啟閉機等設備管理效率和運營管理水平。系統功能設計如下：（1）設備維修。設備發生故障等原因需要維修，需要先填寫維修申請單，得到批準之后，才能進行維修事宜。系統可實現對維修申請單的編制和維護，發現故障后，系統提供手機端上傳圖片功能，及時將故障情況傳送到集控中心且留底保存。維修類別可分為設備、非設備、自行發現維修等。（2）設備養護。設備需要按照保養計劃進行保養，保養計劃是基礎數據的一部分，并且具有預警功能。負責人可按照預警及時對設備進行保養，并且錄入保養過程和結果信息。（3）設備臺賬。設備臺帳基本信息應包括設備編碼、設備名稱、型號、生產廠家、出廠編號、出廠日期、安裝位置、設備類型、使用部門、供應商、設備性質、資產編號、報廢日期、設備狀態等。（4）維修養護歸檔。設備維修養護工單在流程審核完成后，應自動進入設備檔案中記錄歸檔，設備維修工單信息與其對應的設備檔案信息相互關聯。（5）設備出入庫。設備采購前需要編制采購計劃并且得到審批。設備出庫前需要填寫出庫申請單，得到批準后才能辦理出庫。設備出庫申請批準之后，領用人需要打印出庫領用單，根據單子上的信息進行領用。5、全景展示系統全景展示系統作為水位水質監測系統、閘門遠程控制系統、視頻監控系統的視圖基礎，系統基于二維GIS，面向各個主體，實現各類數據、信息的綜合展示與查詢，最終實現全景聯合監測與控制，同時提供綜合的信息服務。系統功能設計如下：（1）提供各類底圖的切換顯示，包括、天地圖、航拍影像圖等，查詢展示媽祖城片區水利工程設施分布及屬性。（2）融合閘站監控、水位監測、水質監測、視頻監控、空間信息監測信息，提供空間直觀的界面入口與監控視圖。（3）為其他設施的接入提供拓展接口。3.3系統環境建設1、數據資源估算（1）容量需求估算a.基礎信息：河流水系、水利工程等基礎屬性數據按初始量500M,航拍影像圖等高清晰度底圖、地形圖數據量按100G估算。全景展示系統基礎數據需求容量為100.5G。b.視頻存儲：根據視頻內容按照1080P，H.265編碼標準，每秒視頻的大小約為4M，按8路視頻90天存儲計算為：8*4*60*60*24*90/1024/1024/8=29.4TBpsc.監測信息：除視頻外的監測數據包括閘內外水位（8處）、灣內水質（1處）、閘門位置（15處）等信息，本系統各類監測點共計24個，按照平均每監測點的監測指標每5分鐘一條記錄，每條記錄平均800Byte估算，按照存儲1年計算為：24*60/5*24*365*800/1024/1024/1024=1.87Gd.業務信息：主要包括閘門定期巡檢上傳照片、各類流程文檔數據、臺賬記錄數據等。定期巡檢按照平均每周巡檢3次，每張圖片按照3M計算，產生各類文檔數據每天按5M計算，業務信息按存儲1年計算為：3*365/7*3/1024+5*365/1024=2.24Ge.其他資源：必備軟件及系統日志存儲，其他資源需求容量按50G估算。（2）資源配置設計依據上述容量需求估算，對所有信息量加以統計，考慮冗余1.2倍、RAID5模式下20%的損失，計算綜合自動化系統數據信息磁盤空間需求量估算約為42.5T的存儲容量。2、網絡通信設計通信網絡作為各項業務開展的基礎網，主要為本工程集控中心與現地閘站之間的數據、視頻、控制系統等各種信息提供高速可靠的傳輸通道。本工程通信傳輸系統采用租用VPN專線方式進行無線通訊實現。為確保各類數據安全、穩定的傳輸，對工程監控、視頻監控站均采用點對點的有限鏈路。集控中心與各閘站各租用2條專用VPN通道，一條用于傳輸閘門自動化監控以及水情監測數據，另一條用于傳輸視頻數據。（1）監測數據傳輸網絡主要是水位、閘位、水質的監測數據傳輸，數據量較小。本次采用租用VPN網絡帶寬進行傳輸。閘門現地水位、閘位監測數據由LCU統一上傳，集控中心租用10M帶寬的專線。水質監測站利用4G通信傳輸。集控中心：帶寬采用10M。四個閘站：帶寬采用10M。水質監測：4G網絡。（2）視頻數據傳輸網絡新建設的視頻監視點利用電信、聯通、移動等運營商已有的網絡鏈路，視頻流每路按照4Mps計算，根據實際需要租用VPN網絡帶寬進行傳輸。集控中心：8路視頻，帶寬采用50M。四個閘站：2路視頻，帶寬采用10M。（3）閘門遠程控制網絡為滿足閘站的遠程控制要求，設置遠程調度終端及水閘控制終端各一個，采用VPN專網通信方式。閘門控制專線和監測數據專線可共用。集控中心：帶寬采用10M。四個閘站：帶寬采用10M。網絡通信配置序號項目名稱技術參數單位數量備注1VPN-閘站10M條/年4傳輸閘控、水情數據2VPN-閘站10M條/年4傳輸視頻數據3VPN-集控中心10M條/年1接入閘控、水情數據3VPN-集控中心50M條/年1接入視頻數據3、必備軟件說明本次系統必備基礎軟件配置為操作系統和數據庫軟件。Windows操作系統支持多種硬件平臺對于硬件生產廠商寬泛、自由的開發環境，界面友好，窗口制作優美，操作動作易學，多代系統之間有良好的傳承，計算機資源管理效率較高，效果較好。本次系統基于Windows操作系統開發。實時數據庫要求采用性能好、容量大、可靠性高、安全性強的分布式點組態的組織機構實時數據庫平臺。適用于數據存儲、生產管理、先進控制、優化控制、流程模擬等應用，提高管控一體化水平。本次選用MicrosoftSQLServer2016作為數據庫管理系統。主要功能就是同各種數據庫建立聯系，進行溝通。作為全景展示系統的需要，本次系統采用開源GIS軟件作為支撐。4、系統安全網絡安全保護等級由兩個定級要素決定：等級保護對象受到破壞時所侵害的客體和對客體造成侵害的程度。媽祖城閘門綜合自動化信息系統，其所侵害的客體為社會秩序、公共利益；如惡意進行水閘控制，會對社會秩序、公共利益造成一般損害。因此，業務信息安全性等級為二級。根據信息系統安全保障標準規范中的信息系統二級等級保護基本要求，設計系統的安全保障體系。5、軟硬件環境配置主要軟硬件設備清單序號項目名稱技術參數單位數量一硬件系統環境1數據服務器2U高度；CPU：IntelXeonE52630V4*2路；臺2內存：16GDDR4RECC*8根；硬盤：2TBSATA（企業級）3.5寸

*1個。2網絡視頻錄像機（NVR）16路，支持4K高清,硬盤8*6T套13應用服務器配置2顆IntelXeonE5-2630V4,主頻2.2GHz,十核心；臺3配置≥2*16GBDDR4ECC內存配置≥2個600G熱插拔SAS硬盤二網絡設備1交換機24個10/100/1000Base-T以太網端口，4個復用的千兆ComboSFP，4個千兆SFP臺62路由器4口千兆臺43防火墻設備最大吞吐量10Gbps；最大并發連接數250萬；每秒新建連接數18萬；臺54隔離網閘套1三安全等保1運維安全審計系統（堡壘機）硬件架構采用模塊化設計內存不小于8G；存儲空間不小于1TB；臺1標準1U硬件設備；2數據庫安全審計系統存儲容量：支持擴展大容量存儲介質用于日志存儲，存儲空間不小于1TB；套1內存：≥8G；峰值事務處理能力：≥20000事件數/秒；網絡接口：最少支持6*1000MbpsRJ45接口。3安全日志審計系統標準1U機架設備，采用B/S架構；套1事件采集可達到30000EPS，事件關聯分析可達到8000EPS，事件入庫性能可達5000EPS，最大支持500資源。4網絡運營中心系統整體平臺為軟硬一體化產品，硬盤2T，支持RAID5，內存不小于16G；支持100個網絡資源的監控管理；套1四必備軟件1操作系統Windowsserver2016套12數據庫軟件MicrosoftSqlServer2016套13.4集控中心建設集控中心作為綜合自動化系統的運行場所，需要選擇空間充足、上班地點相對便捷的區域，選址工作和集控中心布置待業主明確后進行補充。本次主要考慮集控中心的大屏系統、機房系統、臺席電腦以及安防系統的建設。1、大屏系統建設集控中心大屏顯示系統是集成多種信息接收處理顯示，集多類人員操作控制于一體的多媒體互動系統，涉及聲光電多方面技術問題。結合項目需求，本次配置一塊100英寸顯示終端。大屏系統設備清單序號名稱參數指標單位數量備注1顯示終端尺寸：100英寸；屏幕比例：16：9；4096×2160；垂直視角；拼縫：1.7mm；背光：LED輸入接口：支持DVGA*1、CVBS（BNC）*2、DVI-D*1、HDMI*1、RS232（RJ45）*1、USB*1臺12、機房系統建設結合綜合自動化系統建設需求，本次機房主要配置建設包括UPS電源系統、配電柜系統、空調系統、服務器機柜系統。（1）設置服務器機柜1個，運營商機柜1個，均為寬為600mm機柜；（2）服務器機柜按照平均4KW/機柜設計，系統最大負載量可達20KW；（3）制冷空調部分采用1臺3匹空調進行制冷，提供負載充足的制冷量，滿足機房設計要求；（4）UPS設備采用機柜容量為10KVA的模塊化UPS進行供電，提高UPS穩定性保障負載安全，根據負載，配備1個10KVA功率模塊；（5）蓄