储冬冬1，邹丹1，陈旭峰2
1 河海大学水电院，江苏南京（210098）
氧化钢
2 石壁水库管理局，浙江诸暨（311823）
包边带E-mail：bwhhxq@163
ip调度系统
摘要：将组态技术应用在石壁水库大坝监控自动化系统中，并采用delphi语言进行二次开发。实现由管理处监控中心站对闸门的监控、雨情监测、大坝安全监测及整个水库的监视等子系统的运行管理、控制管理，进而全局掌握整个水库的运行情况。在缩短了开发周期，减少了开发费的同时也实现资源共享、少人值班、远程监控的目标。 关键词：组态技术；大坝监控；自动化
中图分类号：TV698.1
超低温真空浓缩设备1.引言
石壁水库位于浙江省诸暨市东南部的浦阳江支流开化江上游，是一座以防洪为主，结合灌溉、发电、养鱼等综合利用的大(2)型水利工程。水库控制集水面积108.8km2，总库容为1.1015亿m3。水库原大坝为粘土心墙砂壳坝，于1958年3月动工兴建，分三期施工，最终大坝坝顶高程为106.00m，最大坝高为45.5m。2002年7月大坝安全鉴定评定为三类坝，随后采用原心墙内打80CM厚的塑性砼防渗墙防渗，并对工程进行全面彻底的除险加固。除险加固后工程规模不变，设计洪水标准100年一遇(P=1%)。
除险加固后，为了准确、可靠、及时地掌握水库上下游实时水情信息和大坝的实时运行状态，为汛期防洪调度提供决策依据，同时提高石壁水库大坝的安全检测自动化水平。针对石壁水库实际特点分析、研究，遵照适用、科学的原则，并且要求缩短开发周期的同时减少了开发费。我们采用组态技术，并采用delphi语言进行二次深化开发，建立了具有先进、实用、快速、远程、高度自动化等特点的石壁水库大坝监测监控自动化系统，达到了工程运用所需的监测目的和效果。
炭化2.技术介绍
2.1 组态技术简介
组态的英文拼写是“Configuration”，在组态概念出现之前，要实现某一任务，都是通过编写程序（如使用VB,C++,FORTRAN等）来实现的。编写程序不但工作量大、周期长，而且容易犯错误，不能保证工期。组态软件的出现，解决了这个问题。对于过去需要几个月的工作，通过组态几天就可以完成，从而大大缩短了开发周期，节约开发费用。
所谓的组态技术[1]，就是在软件开发中使用组态，通过组态生成的一个目标应用项目，在计算机硬盘中占据唯一的物理空间（逻辑空间），用唯一的名称来标识，称之为一个应用程序。在同一计算机中可以存储多个应用程序，组态软件通过应用程序的名称来访问其组态内容，打开其组态内容进行修改或将其应用程序装入计算机内存投入实时运行。自动化工程设计中为实施其控制方案常使用到组态软件，通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统，图形界面运行程序，实时数据库系统组态程序。在自动化控制过程中，用
1本课题得到国家自然科学基金重点项目(项目编号：50539010)；国家自然科学基金雅砻江水电开发联合研究基金重点项目(项目编号：50539110)；国家科技支撑计划课题(项目编号：2006BAC14B03)；中国水电工程顾问集团公司科技项目(项目编号：CHK-KJ-2007-02)的资助。
户可以通过使用编辑器将控制对象改变为适合自己工作领域的控制对象或过程，产生的效果为“所见即
所得”的可视化技术界面。
2.2 Delphi开发语言介绍
由Borland公司推出的Delphi是全新的可视化编程环境，它使用了Microsoft Windows图形用户界面的许多先进特性和设计思想，采用了弹性可重复利用的完整的面向对象程序语言(Object-Oriented Language)、当今世界上最快的编辑器、最为领先的数据库技术。在所有面向对象的程序设计语言中，Delphi功能强大、语言灵活、代码执行效率高、面向对象特性好，能同时适用于数据库应用、网络及Web应用、分布式应用、可重用组件、系统软件、驱动程序、多媒体及游戏等所有软件的高效率开发环境，且Delphi第三方控件多，这些优点无疑会大大地提高编程效率。
采用组态技术开发界面和自动化控制，并用delphi语言进行二次深化开发，将组态技术和Delphi开发语言结合，利用两者各自的优势来建立石壁水库大坝监测监控自动化系统，将会进一步提高其安全监控系统自动化的水平[2]。
3.大坝监控自动化系统组成
石壁水库大坝安全监测自动化系统由中心计算机网络、水情自动测报子系统、大坝安全监测子系统、闸门启闭机集中监控子系统和整个水库的监视子系统组成，其系统结构见图1。系统的运行环境为Windows 2000 Server，数据库采用SQL SERVER7.0。各子系统的详细介绍如下[3]。
图1 石壁水库大坝安全监控自动化系统总体结构
3.1 中心计算机局域网
接收各自动监测监控子系统的信息，并建立监测监控信息历史和实时数据库；实时监视各自动监测、监控站的运行工况；后台处理数据、建模分析预测；支持局域网内办公自动化系统，支持网内的信息
的发布、储存、处理和决策；可在各工作站上查询所有监测信息、统计资料、数据图表；同时也可通过调制解调器连上外广域网，实现远程通信、报警，与上级主管部门联网互动。
3.2 水情自动测报系统
无论有没有降雨，遥测终端都会自动采集(计数)水库附近五个的测量数据，采集频率为每5分钟一次，将数据储存进数据库的同时，通过GSM短信数据传输技术自动将数据传给上级主管部门。中心主机将实时对接收的水文参数进行分析、分类、计算、存储，备份；
建立原始备份（采用增量备份方式）和实时计算结果储存数据库；对越限参数进行告警（警戒值参数可以根据情况设置），报警时值班室的红灯亮，并有报警音；根据要求，按设定格式显示、打印水位、雨量及实时水位、雨量累积值；显示、打印各测站日雨量直方图及日水位过程图。
3.3大坝安全监测系统
分布式大坝安全监测子系统通过大坝安全监控中心主机，通过现地数据采集单元MCU 实现对各个监测项目进行自动化测量采集和数据预处理（具体监测项目见表1），并即时传送回大坝安全监控主机数据库，以便后续的系列处理。
表1 石壁水库大坝监测内容及仪器
观测项目观测仪器仪器数量(只)
孔隙水压力观测孔隙水压力计37
单向应变计 36
防渗墙观测
无应力计 9
固定测斜仪2只(共19只探头)
1) 通过MCU对坝体孔隙水压力、温度、防渗墙的应力变形等物理量进行自动或手动的测量，MCU采用覆盖式数据存储，最多可储存10次测值，新的测值覆盖最早的测值，储存的测值可以通过大坝安全监控主机读取数据，也可以通过其配套的专门仪器读取。
2）监控主机与MCU间采用RS - 485 网络通信。
3）在工作主机视窗操作系统环境下显示监测系统的概貌，监测布置及配置图。采集系统是大坝监测子
系统进行综合管理的前提，主要功能包括数据采集、数据通信、数据管理、系统自检、人工测量、数据手动转换等。
3.4 闸门启闭集中监控系统
自动监测闸门的开/关、运行状态以及上下游水位的情况；通过监控软件提供的直观操作界面，操作员可方便地实施闸门的启闭操作；具有近地控制、远程控制选择；具有定高度自动控制和定流量自动控制两种功能；具有故障告警、越限告警和告警自动记录功能；泄流量自动统计功能；自动操作记录和单门开启时间、累计时间统计；打印日报表、月报表、年报表；动态图形显示闸门启闭过程和各类操作；建立当地实时数据库、历史数据库；提供三级操作员安全等级设置，具有操作员自动登记功能；具有自检和系统故障提示功能；提供查询服务。
3.5 水库监视系统
水库监视系统由12只配备数控云台的摄像头、视频采集系统和实时视频数码监测计算机组成。监控范围主要包括：坝上中控室右侧观察枢纽拦河坝上下游全景；坝上中控室左侧观测大坝右侧的滑坡体；坝上中控室内监控操作；溢洪闸控制室内，观察闸门启闭设备等。视频采集系统可以同时将各路视频模拟信号转换为数字信号，送入实时视频数码监测计算机；另外，实时视频数码信号还通过Internet方式向上级主管部门传输现场实时图像，为上级主管部门决策提供支持。
4.组态技术和Dlephi二次开发在监控自动化中的实现
4.1 水库监视系统
组态技术在监控自动化中系统中的应用，主要体现在自动化监测仪器的分布处理以及对闸门启闭设备的控制管理方面。自动化监测仪器分布在大坝的各个部位，在仪器分布上层软件处理中，采用了“虚拟仪器”的处理方法，体现了“软件就是仪器”的设计思想。
在石壁水库大坝监控自动化系统的仪器分布图中，虚拟仪器的使用体现了仪器在大坝中的具体位置，监测网络的布局结构，系统互连通信方式包括异步串行通信
(RS232/RS485/RS420)、CANbus(现场控制局域网络)、FDKbus(自定义高速现场控制总线)、PROFIBUS、Lonworks、HART、以太网等多种现场总线。方便用户了解仪器的属性状态、运行状态。另外可以人工进行属性的设置、报警值设置、状态的设置，可以将之激活，也可以进行屏蔽，方便对相关测点进行状态的查看与了解，简化工作流程。
另一个重要的应用就是对闸门启闭设备的监控方面。在溢洪闸控制室内，控制站主要完成对闸门的实时数据采集、数字滤波、逻辑控制、联锁保护、自动控制、运行计时、手操控制及数据通讯等功能。P
LC 选用德国SIEMENS公司的S7-300PLC，PLC与工控机之间通过高速串口通讯实现数据传输。
组态技术为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件技术。组态软件能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且可以提供分布式数据管理和网络功能，使用户能快速建立自己的HMI的强有力的开发环境。控制系统软件组态过程包括硬件通讯接口设置、数据结构设计(数据点定义) 、图形界面设计、功能模块设计、报表设计、控制策略编程等。一般组态方法参考文献[4]。
4.2 采用Dlephi语言的二次开发
4.2.1 Dlephi在报表生成上的应用
报表的自动生成、手工制作、报表查询和报表打印一直是国内外一些组态软件的弱项，国外软件大多借助于Microsoft EXCEL来完成以实时数据为主要内容的报表制作。国内的组态软件虽然支持复杂报表(格式)设计，但是也很有其局限性。采用Delphi语言对报表系统进行深入开发，使得报表输出格式支持*.txt、*.doc、*.xls、*.pdf等常见格式，并且输出样式有多种模板可以自由选择，给实际操作带来方便，*.xls格式的报表输出效果图如图2。
图2 石壁水库大坝安全监控自动化系统报表输出示意图
车辆调度系统流程
4.2.2 Dlephi在离线处理上的应用
实现监控自动化中的离线处理，主要采用Delphi软件中的时钟控件来控制后台离线的自动执行，离线处理主要包括后台的数据分析、数据库备份上传、建模计算、趋势预测等方面。下面以Delphi中的Onti
me事件来说明[5]，时间间隔由其Interval属性值来控制，该值得单位为ms，假如要求时钟Ontime事件触发的时间间隔为2s，则应设定Interval属性值为2000；如果该值为0，表示永远不触发Ontime事件，即停用时控件。
在离线处理程序的自动后台处理程序事件设定中设置好处理的时间并储存于数据库中，将表中的第一项功能启动时间(AutoTime)与计算机系统时间(SysTime)进行比较，如果时间相同，自动执行预设的功能，执行完毕后即结束此次的的Ontime事件；否则将第二项的启动时间与计算机系统时间进行比较，处理方式如上，直到所有自动执行功能的启动时间均与计算机系统时间比较完毕，结束该次Ontime事件，其结构示意图如图3。
自动执行程序流程图
5.结论
本文主要采用组态技术，并采用Dlephi语言实行二次开发，发挥两者的优势，来实现石壁水库大坝安全监控自动化系统的构建。最终实现了由管理处监控中心通过自动化系统对闸门的监控、雨情监测、水位监测、大坝安全监测及整个水库的监视等子系统的运行管理、控制管理，全局掌握整个水库的运行情况。可靠设计，互补的开发技术提高了其自动化水平，从而真正实现了“无人值班，少人看守”的控制模式，为石壁水库的科学管理带来了巨大的便利和效益。
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