水闸自动化控制_水闸及电排站群自动化调控系统网络设计
时间：2019-05-16 03:18:56 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：利用对现有技术及网络，对单站和闸进行整合，实行水闸及电排站群自动化调控，有助于充分发挥水利工程的作用。本文对佛山市南海区水闸及电排站群自动化调控系统光纤网络设计方案进行阐述，之后介绍了综合自动化调控系统光纤网络最终方案。
关键词：水闸，电排站群，自动化调控系统，网络设计
Abstract: the use of existing technology and network to a single stand and integrate the gate, the locks and DianPaiZhan group of automation control, help to give full play to the role of the water conservancy project. In this paper, the gate, nanhai district, foshan city, DianPaiZhan group of automation control system and the optical fiber network design scheme is expounded, then introduces the integrated automation system to adjust the optical fiber network a final design.
Keywords: locks, DianPaiZhan group, automation control system, network design
中图分类号： TV66 文献标识码：A文章编号：
1前言
珠江三角洲地理位置优越，经济发展水平较高，但是在一系列因素的影响下，面临越来越严重的洪涝灾害威胁，给区域经济发展造成一定的负面影响。随着经济的进一步发展，水利基础设施的重要性也越发突出。近些年来，佛山市南海区加大了水利基础设施的资金投入，兴建起一批水闸及电排站，并且大多数都具有单站自动化监控。迅猛发展的信息技术对信息收集、传输、保存、分析以及加工等环节均起到积极作用。
最大限度的发挥水利工程在国民经济中的作用,应当将这些先进技术和设备有机的结合在一起,将单站、闸通过网络联接形成一个泵站、水船闸群,实现水闸及电排站群自动化调控并和政务网相连,根据实际情况对综合自动化调控系统光纤网络的系统设计进行了研究。
针对我国电排站目前大多采用基于RS-485总线构建的自动化监控系统所存在的缺点，介绍了一种基于CAN总线的电排站自动化监控系统，系统智能测控节点的CPU选用Hynix公司生产的ARM处理器HMS30C7202，使用芯片内置的CAN控制器实现智能测控节点群与工控机之间和智能测控节点群间的通信，并给出了具体的硬件方案和软件流程。该系统通信效率高、抗干扰能力强、可靠性好、组态灵活，有着广泛的应用前景。
2光纤网络系统设计
2.1设计原则及目标
对于网络系统而言，首先要满足投资效益要求，确保现有网络互连通讯需求能够得到切实满足，并且要符合灵活性原则。水闸及电排站群自动化调控系统网络设计要从现实需求及实际情况出发，利用成熟先进的技术，对系统风险予以有效控制；确保系统的灵活性及可扩展性，为日后系统升级提供便利；合理设定网络信息流量，避免瓶颈问题；确保安全性以及运行的稳定性；合理设计层次结构，为系统维护提供便利；确保系统开放性。
网络系统设计的整体目标为：选用安全、先进的设备及技术，对风险予以有效控制；在宽带容量方面，要确保网络节点及工作组增加需求的满足，并充分考虑到现实需求以及日后发展的需求；合理规划网络中心、工作组以及节点间的信息流量；确保应用层的互操作性；所选择的网络产品性能要稳定可靠。
2.2自动化调控系统网络拓扑结构
按照调控系统设计原则及目标，笔者在本设计方案中，依托于政务网千兆以太网传输平台，利用广电光纤以太网将所有闸及站连接到南海区政务网，在此笔者主要阐述两种具体的接入方案。
方案一：简单端口堆叠，相应的自动化调控系统网络拓扑结构详见下图所示。
图1 方案一网络拓扑结构示意图
南海区各镇街机房需新增数个集线器，各个集线器要与几个闸、站相连，并利用端口与各镇街SSR2000进行连接。与同一个集线器相连的闸及站归为一个子网或VLAN，利用相同的网关转发数据，对于区政府及相关部门的局域网而言，既可以与集线器相连，也可以与SSR2000百兆端口相连。
这一设计方案主要适合拥有大量的闸、站，对系统安全性没有特殊要求，并且信息应用程度不高的各镇街。本方案的优势主要体现为：无需追加投资购置新的交换路由设备及模块；并且联网工程难度较低。但该方案也存在一定的不足，主要体现为：按照该方案所设定的网络结构，即使是相同集线器的闸、站的PC，也无法对限定其IP，这样极容易发生PC占用错误的IP依旧不影响正常上网的问题，同时还会给网络监测及追踪造成不利影响；网络结构层次简单，逻辑分组模糊，很难制定有针对性的安全对策；与同一集线器相连的PC即使是分数不同的闸、站，依旧属于相同的子网，因此，不同应用对应的广播就很难实现有效隔离，进而导致网络传输宽带的浪费；与相同集线器相连的PC属于一个冲突域，这样，网络传输出现冲突的几率会随着PC数量的增加而上升，进而对网络传输性能造成不利影响；最后就是网络扩充的难度较大，要想增加应用，唯一的办法就是扩大网络规模，对网络结构进行重新设计，此外还需要更新PC网络配置。
方案二：购置支持802. 1Q 的交换机，并进行逻辑分组，相应的自动化调控系统网络拓扑结构详见下图所示。
图2 方案二网络拓扑结构示意图
购置新的接入交换机，并配置依托于端口划分的VLAN，个站局域网共属于一个VLAN。采取端口对端口的单连线方式将交换机连接到SSR2000，同时将连接到交换机的站接入，实现对百兆带宽的共享；在本设计方案中，主张通过中继以及集群技术捆绑与交换机以及SSR2000连接的数个端口，从而得到一个中继线路，已达到对现有带宽进行扩充的作用。
本设计方案具有明显优势，主要体现在以下几方面：第一，只需较低的成本便可以得到大量的接入端口；第二，针对各个终端进行逻辑分组，不同的机构划分到相应的IP子网，有利用统一网络结构及镇街组织；第三，网络广播数据流得到有效控制，可以实现对网络带宽的充分利用；第四，可以针对具体的机构采取有针对性的安全策略，对于网络数据流可以通过设置SSR2000访问列表予以控制，确保网络安全性；第五，在其中某一链路出现故障的情况下，可以及时对数据进行转移，不会给数据传输造成任何影响；最后，SSR2000的扩充性得以保留，要想对骨干或下行链路带宽进行扩充，只需要增加千兆模块即可。该设计方案并非完美无缺的，其不足之处主要体现为：第一，网络层次不够清晰，只能依托于IP端口设计控制网络安全，在一定程度上加大了维护难度；第二，网络层次增加的难度较大，要想扩充网络，只能全面调整当前网络；最后，SSR2000交换机占用大量的资源，会影响网络性能。
2.3自动化调控系统网络方案的确定
经过对比分析，方案二更加适合。水闸及电排站群自动化调控系统设计为双网络结构，即系统全部监控子系统组建为快速以太网，利用光纤将分布在闸站的计算机与政务网相连，通过政务网向管理中心进行数据传输，由管理中心负责对传来的数据进行处理和调度，对闸站运行情况进行远程操控，通过政务网进行传输的数据主要涉及到全部闸站的测量、控制、保护等数据以及运行状态等视频监控图像等。
3结语
综上所述，水闸及电排站群自动化调控系统网络设计要建立在由政务网充当骨干网的光纤网络基础之上，具体的网络形式可以描述为，以计算机监控为目的，围绕现地泵站、水闸以及可编程控制器这一核心内容，构建起工业监控网络和闭路监视网。笔者所介绍的方案二，具有现实可行性，可以应用到水闸及电排站群自动化调控系统网络设计实践中。
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