自動(dòng)監(jiān)測(cè)水位

為了管理F?rmitztal大壩，霍夫水資源管理局要測(cè)量一系列的水位：地下水位、滲流水位、流入和流出水位。此外，還要監(jiān)測(cè)在大壩相對(duì)測(cè)量點(diǎn)處施加的靜水壓力，從而確保大壩的安全性。在自2013年以來(lái)實(shí)施的現(xiàn)代化過(guò)程中，水資源管理局在WAGO的幫助下已經(jīng)一定程度地實(shí)現(xiàn)了水位監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化。

F?rmitztal大壩位于巴伐利亞州東北部，于1978年投入使用，是20世紀(jì)50年代以來(lái)由政府在該自由州建設(shè)的24座水庫(kù)之一，用于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性水資源管理。它由副壩和主壩構(gòu)成，總蓄水容量約為1050萬(wàn)立方米。大壩核心結(jié)構(gòu)為填土壩，長(zhǎng)約800米、高30米，壩頂寬度為8米，并包含一條擁有可進(jìn)出區(qū)域的控制通道。

F?rmitztal大壩主要用于改善薩勒河水資源管理水平較低的狀況，薩勒河發(fā)源于策爾小鎮(zhèn)附近Gro?e Waldstein群山腳下，距離大壩只有幾公里。從此處，它沿著坐落于支流上的大壩向西北流去，在此過(guò)程中，F(xiàn)?rmitz支流和相鄰的Lamitz支流匯入，最終流向18公里外的霍夫市。F?rmitztal大壩的水位控制系統(tǒng)就位于霍夫市。通常每年的7月至9月降水量偏少，必須以每秒至少一立方米的流速?gòu)拇髩闻懦鲆欢ǖ乃?，確保水資源受到保護(hù)，不受霍夫市污水處理廠污水排放的影響。因此，水資源管理局每年要供應(yīng)約四百萬(wàn)立方米的水量。

除了幫助提升薩勒河的水位，這座大壩還具有特定的高水位防護(hù)功能，相對(duì)而言，這一功能不那么重要。此外，借助1991年安裝的改裝渦輪機(jī)，利用水力進(jìn)行發(fā)電。每年發(fā)電量約為400,000 kWh，相當(dāng)于125個(gè)家庭一年的耗電量。而且，水庫(kù)還成為了當(dāng)?shù)氐男蓍e場(chǎng)所，是游泳、劃船和潛水愛(ài)好者的天堂。

2014年，對(duì)主壩的測(cè)量設(shè)備進(jìn)行了大規(guī)模改造?！捌駷橹?，我們每周都會(huì)手動(dòng)測(cè)量一次水位。但是，到了冬季，有時(shí)測(cè)量點(diǎn)會(huì)被冰雪覆蓋，無(wú)法測(cè)量水位。”Matthias Sudholt解釋道，他與當(dāng)?shù)馗咝Ｒ黄鹭?fù)責(zé)大壩的監(jiān)測(cè)技術(shù)。在2014年，沿著大壩鋪設(shè)了光纖電纜環(huán)網(wǎng)(LWL)。從那時(shí)起，WAGO-I/O-SYSTEM750就一直負(fù)責(zé)記錄水位并將其傳輸至位于大壩運(yùn)營(yíng)大樓內(nèi)的控制中心。在控制中心，可以在面板上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和可視化。在未來(lái)幾年內(nèi)，計(jì)劃進(jìn)一步對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)展。

LWL網(wǎng)絡(luò)與WAGO-I/O-SYSTEM750進(jìn)行交互

LWL網(wǎng)絡(luò)用于連接控制中心與大壩內(nèi)外額外的七個(gè)點(diǎn)：其中包括兩個(gè)控制通道輸入的主要交匯點(diǎn)以及發(fā)電機(jī)所在的發(fā)電站。設(shè)置在斜坡洞穴中的測(cè)量點(diǎn)將設(shè)備深深埋入大壩，與渦輪控制器結(jié)合后，可控制從大壩中流出，然后流入薩勒河以及發(fā)電機(jī)所在的發(fā)電站的水量。在控制通道的最低點(diǎn)（排水泵）測(cè)量包括滲流在內(nèi)的多個(gè)變量。

在大壩技術(shù)中心可將記錄的大壩相關(guān)數(shù)據(jù)清晰地進(jìn)行可視化——這意味著Matthias Sudholt可隨時(shí)以直觀方式查看F?rmitztal大壩的水位。

總共采用40個(gè)測(cè)量點(diǎn)控制地下水位，這些測(cè)量點(diǎn)遍布在大壩的迎水側(cè)和/或背水側(cè)。如今，可通過(guò)LWL網(wǎng)絡(luò)將之前手動(dòng)記錄的測(cè)量值傳輸至不同的交匯點(diǎn)。在此處，通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)將數(shù)據(jù)輸入WAGO-I/O-SYSTEM 750并報(bào)告給控制中心，再由控制中心收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行可視化。大壩還有30個(gè)用于監(jiān)測(cè)水壓的測(cè)量點(diǎn)。目前，這類數(shù)據(jù)仍需現(xiàn)場(chǎng)采集。水資源管理局的長(zhǎng)期目標(biāo)是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將測(cè)得的所有數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸至控制中心從而實(shí)現(xiàn)可視化，并在控制中心和不同站點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)面板上對(duì)其進(jìn)行控制。

目前，較遠(yuǎn)的遠(yuǎn)程測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線電信號(hào)傳輸至控制中心并輸入I/O-SYSTEM 750中，其中包括薩勒河在魏斯多夫和霍夫境內(nèi)的水位、F?rmitz和Lamitz匯入水庫(kù)的水量、水庫(kù)的水位以及Lamitz的剩余水量。這些數(shù)據(jù)有助于霍夫水資源管理局隨時(shí)掌握大壩的運(yùn)行狀態(tài)和薩勒河的狀況。

對(duì)于大壩上不需要持續(xù)監(jiān)測(cè)的測(cè)量點(diǎn)，采用移動(dòng)測(cè)量箱記錄數(shù)據(jù)。使用此測(cè)量箱記錄的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地控制器上，并通過(guò)Bluetooth^?傳輸至最近的開(kāi)關(guān)柜。除了Bluetooth^?天線，該測(cè)量箱上還裝有WLAN網(wǎng)關(guān)，用于接入WebVisu，從而獲取現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)。

適合不需要持續(xù)監(jiān)測(cè)的測(cè)量點(diǎn)的移動(dòng)解決方案；測(cè)量箱記錄的數(shù)據(jù)通過(guò)Bluetooth^?傳輸至最近的開(kāi)關(guān)柜。

WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR(在此搭配WAGO的EPSITRON電源)在大壩受到氣象因素干擾，導(dǎo)致發(fā)生危險(xiǎn)的可能性增大時(shí)（會(huì)對(duì)儀表和下游的自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響），仍能可靠運(yùn)行。

可隨時(shí)擴(kuò)展

為控制流暢的數(shù)據(jù)流，水資源管理局采用WAGO的PFC200控制器執(zhí)行大部分作業(yè)。外部分配箱和F?rbau水位除外：此處采用的不是標(biāo)準(zhǔn)版WAGO-I/O-SYSTEM，而是XTR版，因?yàn)樵谑艿綒庀笠蛩馗蓴_時(shí)，危險(xiǎn)程度不斷升級(jí)，這會(huì)對(duì)儀表和下游的自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響?！俺?50系列，WAGO還提供全新WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR，這也是針對(duì)此類極端應(yīng)用的定制解決方案?！盨udholt解釋稱（見(jiàn)下文）。787-840電源可由EPSITRON^?-USV管理模塊(787-870)保護(hù)，免受意外斷電影響，用于為全部八個(gè)站點(diǎn)的I/O-SYSTEM供電。

“WAGO系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)理念是最突出的優(yōu)勢(shì)。目前已安裝的系統(tǒng)可通過(guò)安裝適當(dāng)?shù)亩俗雍碗娐钒咫S意擴(kuò)展，只需對(duì)其他組件進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和連接即可，而無(wú)需重新進(jìn)行復(fù)雜的編程。”Sudholt在介紹F?rmitztal大壩自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的未來(lái)擴(kuò)展方案時(shí)如此表示?！按送?，WAGO可依靠其密集的分銷網(wǎng)絡(luò)提供非常快速、可靠的客戶服務(wù)?！?/span>

WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR——極端條件下的理想選擇

此自動(dòng)化系統(tǒng)十分堅(jiān)固耐用，即使在極端的戶外條件下也能可靠運(yùn)行。即使是非常寬的-40°C至+70°C的溫度范圍，也能保證高度的運(yùn)行安全性，這是其能在F?rmitztal大壩應(yīng)用的決定性因素。該系統(tǒng)具有卓越的抗振性，可抵御5g的振動(dòng)（相當(dāng)于50 m/s²的加速度）以及高達(dá)25g的持續(xù)沖擊，因此可直接安裝在靠近產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)和沖擊的組件的位置。耐電強(qiáng)度經(jīng)過(guò)強(qiáng)化，750XTR系列電子組件可免受故障影響。優(yōu)化的EMC特性也可有效防止不良的電磁輻射干擾，這樣即使靠近高度靈敏的第三方系統(tǒng)時(shí)也可使用。由于WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR不僅擁有較高的強(qiáng)度，而且支持基于IEC 60870-5-101/-103/-104、IEC 61850-7、IEC 61400-25的常用遠(yuǎn)動(dòng)協(xié)議以及MODBUS，因而成為水資源管理應(yīng)用的理想選擇。