一、研发背景

水电站检修前，需对机组的各类关键部位进行检修前试验，符合标准后，方可进场开展工作，当前很多试验工作还处在人工记录和计算阶段，如修前导叶漏水量测试，当前还在采用人工方式掐表计算。急需一种可扩展的检修前机组试验智能监测系统，可随着流域电站各个测点智能化的改造，智能接入测点数据，采用网络通讯及自动计算手段，逐步解决目前机组检修修前的各类试验指标计算和监测问题。 

二、系统原理

1.系统采用B/S架构，现场显示每个水轮机的水流速度（m³/s），可以生成和查看报表功能；报表可以传至云端服务器，云端服务器也可以查看报表，云端服务器支持多个水电站报表查看。2.系统采集蜗壳压力、工作门状态、导叶状态、蜗壳取水阀状态，通过填入的钢管容积（压测界值范围内容积）、表高程、上下限压力界值、坡度、额定流量计算出当前水流量，水流量低于正常值（不超过额定流量0.3%）后人员才可以进组人。3.系统需计算蜗壳压力持续时间：蜗壳水压进入设定的上、下限压力界值范围且工作门关、导叶关、蜗壳取水阀关时，系统则从上限值开始记录t1、t2、...压力持续时间直至低于下限压力值tn秒。4.系统根据钢管压测范围内容积和压力界限范围持续时间，根据公式，计算出漏水量。再根据额定流量(不超过额定流量0.3%)计算出漏水标准，比对得出结论（实际漏水量低于漏水标准则合格），并以绿色显示实测值，超标则红色显示，并自动生成测试报告。计算方式如下图所示： 

5.现场主屏幕上主显示界面显示每个机组当前水流量、蜗壳压力、工作门状态、导叶状态、蜗壳取水阀状态；设置界面可以人工输入每个机组对应的钢管容积（压测界值范围内容积）、表高程、上下限压力界值、坡度、额定流量。6.开始计算时才用生成报表，其他时间不需要生成报表。7.工控机使用15-17寸屏幕，安装在机柜前面板，工控机需要安装SSD硬盘，报表至少保存5年时间。

 

 

三、 系统技术指标

·性能指标：蜗壳压力、工作门状态、导叶状态、蜗壳取水阀状态按秒级处理。一般系统响应时间1秒以内；统计分析的响应时间不得超过5秒； CPU平均负荷率≤10%；系统应至少能有效保存5年数据，且不影响运行速度。·可靠性：系统应采用面向对象的支撑平台和开发平台，应采用成熟及先进的硬件、设备和软件技术。·先进性：系统应积极采用先进的网络、数据库（PG）、通信、数据处理技术等，保证整个系统起点高、功能强、生命周期长。·安全性：系统应采取措施确保数据存取的安全性，防止人为的破坏和病毒的侵害，系统应具备健全的权限管理功能。·可扩展性：系统应具备具有强的硬件和软件的扩展能力，为以后系统扩建和发展提供方便，适应不断增加的业务需求，当增加新的监控对象时，只需增加少量设备和修改少量程序。 

四、 系统介绍

4.1网络拓扑图

 

4.2系统构成

系统分为水轮机组检修测量软件，水轮机组检修测量工控机，压力获取程序，状态获取程序，二区服务器推送程序，三区服务器推送程序，云服务器软件。（1）水轮机组检修测量软件水轮机组检修测量软件功能：·显示界面显示各水轮机组的工作门状态、导叶状态、蜗壳取水阀状态、水流量。·显示界面可以手工录入各水轮机组对应的钢管容积（压测界值范围内容积）、表高程、上下限压力界值、坡度、额定流量。·后台获取来自 “水轮机组摆动监测工控机” 蜗壳压力值，获取来自二区服务器的工作门状态、导叶状态、蜗壳取水阀状态。·后台进行逻辑运算，计算蜗壳压力持续时间。工作门关、导叶关、蜗壳取水阀关，蜗壳压力进入设定的上、下限压力界值范围且时，系统则从蜗壳水压上限值开始记录t1、t2、...压力持续时间直至低于蜗壳压力下限压力值tn秒。·后台进行计算，计算出漏水量。根据钢管容积和压力界限范围持续时间，根据公式，计算出漏水量。再根据额定流量(不超过额定流量0.3%)计算出漏水标准，比对得出结论（实际漏水量低于漏水标准则合格），并以绿色显示实测值，超标则红色显示，并自动生成测试报告。·报告生成与上传，开始计算蜗壳压力持续时间时才用生成报表，其他时间不需要生成报表。报表生成后需要传到云服务器。·统计分析的响应时间不得超过5秒，数据储存至少保存5年，能循环覆盖。·软件拥有开机自启动功能，死机重启功能。·软件安装在“水轮机组检修测量工控机”中。 

（2）水轮机组检修测量工控机工控机要求：屏幕：15或17英寸屏幕，支持触屏CPU:Intel 工业级CPU内存：2G及以上硬盘：500GB SSD硬盘接口：千兆网口、USB2.0/3.0、VGA、HDMI、COM口，并口，音频输出口使用温度：-20~50℃操作系统：Windows7安装方式：标准机柜前置安装其他：EMC,ESD（3）压力获取程序压力获取程序安装在“水轮机组摆动监测工控机”中，本程序通过读取“水轮机组摆动监测工控机”的数据库，获取蜗壳压力值，并把蜗壳压力值传给“水轮机组检修测量工控机”中的水轮机组检修测量软件，蜗壳压力获取周期≤1s。（4）状态获取程序状态获取程序安装在二区服务器中，本程序通过读取二区服务器的数据库，获取工作门状态、导叶状态、蜗壳取水阀状态，并把工作门状态、导叶状态、蜗壳取水阀状态传给“水轮机组检修测量工控机”中的水轮机组检修测量软件，所有数据获取周期≤1s。（5）二区服务器推送程序二区服务器推送程序安装在二区服务器中，本程序用于接收来至“水轮机组检修测量工控机”的报表，并把报表传送给三区服务器推送程序。（6）三区服务器推送程序三区服务器推送程序安装在二区服务器中，本程序用于接收来至二区服务器的报表，并把报表传送给云服务器。（7）云服务器软件

 

 

 

4.2系统功能

（1）“水轮机组检修测量工控机”使用15-17寸带SSD的工业级主机，能够安装在现场标准机柜中（“水轮机组摆动监测工控机”安装的机柜），测量系统安装在“水轮机组检修测量工控机”中。（2）蜗壳压力数据在“水轮机组摆动监测工控机”中获取，在“水轮机组摆动监测工控机”安装一个脚本，脚本负责从数据库中读取蜗壳压力数据，并把数据传给“水轮机组检修测量工控机”中的测量系统。（3）工作门状态、导叶状态、蜗壳取水阀状态在“二区服务器”中获取，在“二区服务器”安装一个脚本，脚本负责从数据库中读取工作门状态、导叶状态、蜗壳取水阀状态，并把状态传给“水轮机组检修测量工控机”中的测量系统。（4）二区服务器、三区服务器分别要安装一个接收推送脚本，用来接收上级数据并推送给下一级。二区服务器和三区服务器是单向通行，只能二区服务器数据到三区服务器。测量系统生成的报表数据先推送给二区服务器，二区服务器再通过脚本推送给三区服务器，最后三区服务器再把数据推送给云服务器。（5）云服务器安装一套B/S架构程序，能够显示和接收来至多个水电站的数据报表，能够查看每个水电站的报表。