研发背景
“系统功能安全型SCADA 设备的成套及调控应用”项目是南京工程学院、河海大学共同完成，得到了国家自然科学基金、水利部科技计划、江苏高校科研成果产业化推进计划等项目的资助。掌握和具有自主知识产权的核心技术，取得国家发明专利3 项、国家实用新型专利8 项，获得计算机软件著作权证书2 项。相关产品设备已在水利枢纽、中小水电站、机电排灌泵站等领域得到了推广应用，对于提升我国研发枢纽、中小型水利水电工控装备产品的水平，推进相关产业发展具有十分明显的科技价值和社会经济效益。项目自2006 年初开展研发，2011 年12 月结束。（南京工程学院）

应用范围
应用产业领域：装备制造

技术路线及原理
技术指标：

一、结合水利水电工程水资源优化调度及防汛抗旱需求，实现信息化管理，研发了由监控软件、PLC 测控屏、智能电机保护装置、双吊点四传感器载荷限制控制器、光电码盘式水位传感器、及闸门开度测控仪等组成的枢纽、中小水电站功能安全型SCADA 系统与自动化装置的成套，实现了继电保护、同期、调速器的调节、励磁系统、直流系统等功能一体化。
二、构建了水利MES（管理执行系统）数据交换和安全管控技术架构；提出并设计了基于网络的综合监控系统低成本功能安全硬件解决方案；重点解决了支撑多级枢纽、中小水电站、泵站系统安全体系分析与设计应用技术，提高了新型SCADA 系统的功能安全通信与受控性能。
三、研发了枢纽、中小水电站、泵站跨网络跨平台水利MES 中间件，实现了实时以太网、现场总线与工业无线的自适应接入与集成融合，具有异构网络的安全互操作功能，提高了多级枢纽、中小水电站、泵站中新型SCADA 系统及远程访问控制的性能指标。水利MES 中间件，可以支持交互地监控整个枢纽和各主要环节的安全运行信息。本质安全型卡轨式交换机可以构成光纤环形结构用于高实时性高数据传输可靠性的场合，可以和现场总线设备、工业无线传感器/执行器网络节点综合集成在一起，监控网络的冗余机制能够检测网络故障并瞬时激活备用系统，使传输介质发生故障时网络也能正常工作。
四、提出和设计了基于多传感器信息压缩建模的水利泵站机组联合优化运行自适应控制方法，研制了低成本PLC 控制屏，使机组联合效率平均提高最高可达6.80%左右，填补国内空白，具有国际先进水平。
五、重点解决了复杂水利水电环境条件下，测控前置站点RTU 及传感器/执行器嵌入式微操作系统支持微型Web 服务、远程工作参数及功能的重新配置与组态、工业无线接入等关键技术，相关的专利技术支撑了拥有自主版权的RTU 产品。
六、研制的系列产品设备已推广应用，提升了我国研发枢纽、中小型水利水电工控装备和成套自动化系统的研发水平。2008 年以来，在辽宁阎王鼻子水库、江西柘林水电厂、江西玉山县七一水电站、南水北调东线一期蔺家坝泵站、江苏通榆河北延送水工程大套三站等工程中应用。


技术特色
创新要点： 一、提出和构建了水利MES（管理执行系统）的枢纽级综合自动化技术体系，提出了集成机械保护的数据访问锁定、故障隔离及单向隔离光闸的安全通信和管控技术，建立了复杂水利工程的运行调度执行优化模型和泵站机组联合优化运行控制模型，研发出多目标大闭环先进控制与运行调度执行优化新技术，整体提高了SCADA 系统性能。 二、研制出高性能PLC 测控屏、智能电机保护装置、站点RTU、双吊点四传感器载荷限制控制器、工业无线光电码盘式水位传感器及闸门开度测控仪等设备。 三、开发了枢纽级监控管理一体化柔性数据、信息集成平台、OLAP 多维分析软件系统、RMES2000 枢纽和灌区泵站监控管理一体化软件系统。 四、将研发的软硬件平台和设备相集成，开发出系统功能安全型SCADA 的成套设备，可实现工程设施监控、机组顺控、自动准同期、调速、励磁、功率调节控制及远程遥控，适用于水库、电站、泵站、水闸等水利枢纽的网络化监控与综合自动化。

经济效益分析
已成功应用于辽宁省阎王鼻子水库工程、安徽茨怀新河工程等30 余个水利枢纽工程，取得了显著的社会效益和经济效益。