摘要：EcoStruxure是施耐德电气基于物联网的，开放的、具有互操作性的系统架构与平台，可以从安全性、可靠性、高效性、可持续性和互联互通性方面为我们的客户提升价值。在“创新，无处不在”的理念指导下，施耐德电气正在采用物联网、移动、传感、云、分析和网络安全领域中的先进技术，依托EcoStruxure实现全面创新。同时，EcoStruxure是经测试和验证具有前瞻性的参考性架构，可支持水利行业端到端的、开放的、互操作性和互联互通系统的设计。本文依据江都水利枢纽工程监控系统为背景，介绍了施耐德电气EcoStruxure Plant水利物联网应用，如何帮助水利客户实现水利自动化和数字化，为智慧水利打下良好的基础。

关键词: EcoStruxure Plant水利物联网解决方案；工程监控系统；水利数字化

Abstract: EcoStruxure is an open and interoperable system architecture and platform based on the Internet of Things in Schneider Electric. Typically, the performance can be improved for our customers in terms of security, reliability, efficiency, sustainability and interoperability. Under the guidance of the concept of "innovation, everywhere", Schneider Electric is adopting advanced technologies in the fields of Internet of Things, mobile, sensor, cloud, analysis and network securityto achieve comprehensive innovation with EcoStruxure. Additionally, EcoStruxure is a proven and forward-looking reference architecture that supports the design of end-to-end, open, interoperable and connective systems in the water conservancy. Based on the monitoring system of Jiangdu Water Conservancy Project, this paper introduces the application of Schneider Electric EcoStruxure Plant in the water conservancy of Internet of things, and how to help water customers realize the automation anddigitalization, laying a good foundation for intelligent water conservancy.

Key words: Water conservancy internet of things solution based on EcoStruxure Plant; Engineering SCADA system; Water conservancy digitalization

1　项目背景

江都水利枢纽工程是治淮工程的重要组成部分，既是江苏省江水北调的龙头工程又是国家南水北调东线的源头工程。工程由4座大型电力抽水站、5座大型水闸、7座中型水闸、3座船闸、3座涵洞、2条鱼道以及输变电工程和引排河道组成，是一个具有调水、排涝、泄洪、通航、过鱼、发电以及改善生态环境等综合功能的大型水利枢纽工程。工程位置独特、作用显著、运用频繁，自建成以来，发挥了巨大的工程效益。

2　建设目标

建设围绕“统一技术架构、强化资源整合、促进信息共享、保障良性运行”为目标，以创建国内一流水利工程为宗旨，加快信息化建设步伐，着力提升水利工程科技水平和运行效能，助推江都水利枢纽工程管理现代化建设。

3　施耐德电气EcoStruxure Plant水利物联网架构（如图1所示）

图1 施耐德电气EcoStruxure Plant水利物联网架构

施耐德电气EcoStruxure Plant水利物联网解决方案，帮助水利用户实现互联互通、全面感知、优化运行。首先第一层为互联互通的产品，施耐德电气为客户提供创新的产品和全生命周期的服务，减少客户总拥有成本；第二层边缘控制层，核心是施耐德电气的控制系统，包括可以应用于水文监测的SCADA PackRTU，用于小型闸站和阀站控制系统ModiconM340，以及用于大型闸站和泵站的控制系统Modicon ePACM580和昆腾 +，帮助客户提供完善的边缘控制方案；第三层应用分析层，提供水利设施能效/绩效管理，工程监控系统，辅助决策分析、调度运行管理和设备预防性维护。施耐德电气EcoStruxure Plant水利物联网为水利行业自动化、数字化和智能化保驾护航。

4　EcoStruxure Plant水利物联网解决方案在江都水利枢纽的应用

工程监控系统是实现水利物联网的核心和基础系统，工程监控系统是面向多个现地站、多个管理部门的协作和管理的监控系统，是实现水利自动化、数字化和智能化最基本的保证。

江都水利枢纽工程监控系统，采用施耐德电气Wonderware system platform建设枢纽工程监控系统，新建万福监控分中心，整合邵仙、宜陵监控分中心，形成“1个集中监控中心、3个水闸监控分中心”总体架构，对4座泵站及东闸、西闸、芒稻闸等进行远程集中控制，对全处站闸运行数据进行远程监测、显示和管理，并将主要工情信息上传至水利厅。

工程监控系统采用分层分布开放式结构，分为“远方、站控室、现地”三级，具备数据采集与处理、运行监视和事故报警、控制与调节、数据通讯等功能。通过环网交换机与江都调度控制管理系统联网，实现向上级调度系统传输数据、话音交换、图文传真、活动图像等内容。

4.1　现地站控制

现地站选用施耐德电气ModiconPLC，交、直流双电源供电，带RS-232和RS-485通讯接口，带以太网通讯功能。现地控制单元设自动、手动切换装置，在主控计算机故障时，可通过触摸屏手动操作。现地控制单元功能如下：

（1）通过以太网与控制计算机通讯，接收上级开、停机、工况调节等命令。

（2）巡测机组运行参数及各设备状态。

（3）根据上级控制命令，实施主、辅机开停、调节等操作。

（4）向控制计算机发送实时运行信息。

（5）设有联网/现地控制运行方式选择，在单元运行方式下，通过触摸屏操作，可人工键入指令，独立只是站内主、辅机系统及室温、站上下游水位的自动监控监测。

4.2　远程监控中心

（1）系统总览

显示水利枢纽的水系图及所有闸泵站的开启数及水位流量的统计情况，并统计成列表显示，具体如图2所示。

图2 系统总览图

（2）泵站监控

以江都水利枢纽四座泵站的主接线图（如图3所示）为背景，实时显示泵站的上游水位、下游水位、流量、机组运行时电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、励磁电压、励磁电流及、叶片角度等工情参数（如图4所示），并动态模拟出开关的分合闸与机组开启旋转的状态。

图3 江都水利枢纽四座泵站的主接线图

图4 参数

（3）自动引潮

自动引潮就是研究感潮水闸的运行规律，根据长江潮位变化情况确定潮位涨落标志，根据调度要求和运行工况实现不同模式下的闸门开、关闸预报，开发完成感潮水闸智能控制系统，实现感潮水闸在最大能力（全力、最大流量）、定流量、定开关等不同模式下的调度控制。图5以江都水利枢纽水闸的模拟图为背景，实时显示水闸上游水位、下游水位及流量。显示所有闸门的开启高度并动态模拟，实现自动引潮。

图5 江都水利枢纽水闸的模拟图

（4）报表查询

通过数据库选择时间区间，选择泵站和特定机组对历史数据进行查询，为大数据分析提供数据基础。进行日报、月报和年报汇总，方便对运行状态直观的管理。

（5）报警

对报警等级进行设定，根据不同报警等级上报不同管理部门。

5　小结

基于施耐德电气EcoStruxure Plant水利物联网架构下的工程监控系统，帮助客户将多个监控系统整合为统一的集中监控平台，实现了多个监控系统之间的信息互通，帮助客户实现水利自动化和数字化，为智慧水利打下良好的基础。

作者简介：

周开欣，男，江苏高邮人，工程师，学士学位，现就职于江苏省江都水利工程管理处，主要从事水利工程信息化研究。

康彬彬，女，内蒙古赤峰人，硕士学位，现就职于施耐德电气（中国）有限公司，主要从事水行业数字化。

摘自《自动化博览》2019年6月刊