曹居峰

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

禹門(mén)口灌區(qū)工程信息化建設(shè)簡(jiǎn)述

曹居峰

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

介紹了禹門(mén)口灌區(qū)基本情況，分析了灌區(qū)信息化建設(shè)的必要性，從五方面簡(jiǎn)要闡述了禹門(mén)口灌區(qū)工程信息化系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容，并對(duì)系統(tǒng)站點(diǎn)構(gòu)成、系統(tǒng)功能和調(diào)度運(yùn)行管理等方面進(jìn)行了論述，為同類(lèi)工程信息化建設(shè)提供借鑒。

信息化建設(shè)；組網(wǎng)；禹門(mén)口灌區(qū)

禹門(mén)口灌區(qū)西起河津市黃河灘地，東至新絳縣南社鄉(xiāng)店頭莊，南界汾河以北三級(jí)臺(tái)地邊緣，北沿呂梁山坡腳。設(shè)計(jì)灌溉面積3.321萬(wàn)hm2，屬大（二）型續(xù)建配套灌區(qū)。灌區(qū)由樞紐工程和灌溉工程組成。樞紐工程由一級(jí)泵站、沉沙池、一級(jí)干渠、二級(jí)泵站和110 kV變電站及輸電線(xiàn)路組成。灌溉工程由72.276 km二級(jí)干渠、支渠、8座再揚(yáng)水泵站、斗渠和若干條農(nóng)、毛各級(jí)渠道及其建筑物組成。

1 信息化建設(shè)必要性

禹門(mén)口灌區(qū)工程信息化建設(shè)是提高工程現(xiàn)代化管理水平、提高效率和降低管理成本的重要手段。通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息的發(fā)送、傳輸和存儲(chǔ)，使各級(jí)管理部門(mén)能及時(shí)、準(zhǔn)確了解灌區(qū)沿線(xiàn)的水情、水質(zhì)信息以及工程運(yùn)行狀況，提高安全運(yùn)行可靠度及事故處理能力，實(shí)現(xiàn)合理調(diào)度運(yùn)行，為水資源的調(diào)度控制提供服務(wù)。

2 信息化建設(shè)內(nèi)容

禹門(mén)口灌區(qū)工程信息化系統(tǒng)建設(shè)是一個(gè)多任務(wù)、多單元、多功能的綜合系統(tǒng)工程。各個(gè)單元在信息化工程中擔(dān)負(fù)不同的任務(wù)。工程任務(wù)是完善信息中心設(shè)備以及監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，分中心的接入網(wǎng)絡(luò)，信息采集系統(tǒng)，閘門(mén)監(jiān)控、泵站監(jiān)控、視頻監(jiān)視、大屏幕顯示系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、水資源調(diào)度決策支持系統(tǒng)、移動(dòng)綜合應(yīng)用系統(tǒng)、水資源管理系統(tǒng)、事務(wù)管理及公共服務(wù)系統(tǒng)、局機(jī)關(guān)局域網(wǎng)建設(shè)等。

2.1 信息化站點(diǎn)構(gòu)成

禹門(mén)口灌區(qū)是一個(gè)長(zhǎng)距離引水灌溉工程，連接樞紐一級(jí)泵站、沉砂池、一級(jí)干渠、樞紐二級(jí)泵站、二級(jí)干渠以及灌區(qū)內(nèi)的8座揚(yáng)水泵站和渠道沿線(xiàn)分水閘閥等。工程具有供水線(xiàn)路長(zhǎng)、監(jiān)控站點(diǎn)多、站點(diǎn)環(huán)境差別大的特點(diǎn)。按照信息化控制原則，將沿線(xiàn)站點(diǎn)分為三類(lèi)：一是有人值班，有人值守。承擔(dān)整個(gè)工程的運(yùn)行和管理，特指調(diào)度中心和分控制中心。二是有人值班，無(wú)人值守。沿線(xiàn)關(guān)鍵線(xiàn)路上的重要站點(diǎn)或配置管理站的閘閥站。主要有樞紐一級(jí)泵站、樞紐二級(jí)泵站、新絳一二級(jí)泵站、張家堡泵站、稷山一二級(jí)泵站、寧翟泵站等。三是無(wú)人值班，無(wú)人值守。沿線(xiàn)無(wú)人安全監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、不重要的閘站和分水口。主要有沿線(xiàn)36處分水閘室和全線(xiàn)安全監(jiān)測(cè)站點(diǎn)。

2.2 信息化組成

該信息化系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容包括如下幾個(gè)子系統(tǒng)：信息采集系統(tǒng)、閘門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)、泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、通信傳輸及監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、事務(wù)管理及公共服務(wù)系統(tǒng)、綜合管理信息系統(tǒng)、移動(dòng)綜合應(yīng)用系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、調(diào)度語(yǔ)音系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、電視電話(huà)會(huì)議系統(tǒng)、多媒體會(huì)議室系統(tǒng)、沙盤(pán)演示系統(tǒng)以及調(diào)度中心供電和防雷系統(tǒng)等。

工程具有建設(shè)范圍廣、協(xié)調(diào)難度大等特點(diǎn)，在建設(shè)過(guò)程中，按照規(guī)程規(guī)范，統(tǒng)籌規(guī)劃系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中的各種資源，有效實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)、采集系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)一致，使整個(gè)系統(tǒng)集成為一個(gè)有機(jī)整體。

3 信息化設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)思路

考慮到禹門(mén)口灌區(qū)信息化建設(shè)和工程運(yùn)行的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)按照“統(tǒng)一設(shè)計(jì)、集中實(shí)施”的要求進(jìn)行。采用先進(jìn)、成熟的現(xiàn)代信息技術(shù)，使其具有先進(jìn)性和較長(zhǎng)的生命周期，既保證系統(tǒng)的開(kāi)放性和兼容性，同時(shí)為系統(tǒng)技術(shù)更新、功能升級(jí)留有余地。

監(jiān)測(cè)站采用RTU+傳感器技術(shù)，監(jiān)控站采用PLC監(jiān)控單元+傳感器技術(shù)，通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)傳輸方式傳輸?shù)秸{(diào)度中心、分控制中心及相應(yīng)水管所。

調(diào)度中心、分控制中心采用組建局域網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和傳輸。

通過(guò)信息采集、傳輸與控制，全面快速收集灌區(qū)水資源信息，為水資源調(diào)度管理提供有力保障，解決傳統(tǒng)人工調(diào)度的時(shí)效性慢、準(zhǔn)確性差問(wèn)題。

3.2 設(shè)計(jì)方法

本系統(tǒng)中各子系統(tǒng)相互獨(dú)立的同時(shí)還彼此相關(guān)，可以將本系統(tǒng)劃分為若干個(gè)子系統(tǒng)，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，各系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)聯(lián)系在一起。

信息采集中的水位、雨情信息采集分系統(tǒng)采取獨(dú)立設(shè)計(jì)，各采集點(diǎn)均獨(dú)立建設(shè)，通過(guò)采集軟件統(tǒng)一入庫(kù)。各采集點(diǎn)的設(shè)備相互獨(dú)立，每個(gè)點(diǎn)均組成一個(gè)獨(dú)立的小系統(tǒng)，在采集軟件上可隨時(shí)添加和去除站點(diǎn)。

閘門(mén)監(jiān)控除基礎(chǔ)信息送到數(shù)據(jù)庫(kù)外，其他的圖形化顯示和控制命令的下發(fā)由閘門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)立完成。PLC構(gòu)成每個(gè)閘控站的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站，操作人員通過(guò)計(jì)算機(jī)操作組態(tài)軟件遠(yuǎn)程控制閘門(mén)啟閉。

視頻監(jiān)視系統(tǒng)相對(duì)于其他系統(tǒng)獨(dú)立性更強(qiáng)，將視頻數(shù)據(jù)寫(xiě)入獨(dú)立的視頻服務(wù)器中，不同權(quán)限的用戶(hù)可通過(guò)視頻服務(wù)器瀏覽實(shí)時(shí)圖像。

通信傳輸子系統(tǒng)是一個(gè)綜合的通信平臺(tái)，能在調(diào)度中心、分控制中心、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站、監(jiān)視站、監(jiān)測(cè)站之間實(shí)現(xiàn)文件、圖像、視頻、控制命令等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸。

3.3 設(shè)計(jì)原則

該系統(tǒng)采取總體設(shè)計(jì)、分布實(shí)施的設(shè)計(jì)原則?？傮w設(shè)計(jì)中包含各個(gè)子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)根據(jù)對(duì)總體的依賴(lài)關(guān)系分步建設(shè)。信息采集系統(tǒng)、通信傳輸與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和應(yīng)用軟件系統(tǒng)分批建設(shè)。同一子系統(tǒng)的框架建成后，用戶(hù)可根據(jù)需要隨時(shí)添加和刪除站點(diǎn)。

4 信息化系統(tǒng)功能

信息化系統(tǒng)由相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)組成。

信息采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)采集水位和雨情信息，并將采集到的信息存入到綜合數(shù)據(jù)庫(kù)。

閘門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度方案在分中心管理站對(duì)轄區(qū)的閘門(mén)遠(yuǎn)程控制，管理局可對(duì)配水閘門(mén)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，閘控系統(tǒng)的工況信息匯聚到調(diào)度中心，存入到數(shù)據(jù)庫(kù)。泵站是灌區(qū)調(diào)水引水的重要樞紐設(shè)施，通過(guò)灌區(qū)各級(jí)提水泵站的遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)管理局對(duì)灌區(qū)調(diào)水業(yè)務(wù)的統(tǒng)一管理。

視頻監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在調(diào)度分中心管理處、管理局調(diào)度中心監(jiān)視樞紐、輸水渠的運(yùn)行情況。視頻信息匯聚到調(diào)度中心，存入到視頻數(shù)據(jù)庫(kù)。

通信傳輸及監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將調(diào)度中心、調(diào)度分中心、信息節(jié)點(diǎn)連成網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)一個(gè)可以傳輸數(shù)據(jù)、視頻、話(huà)音的綜合業(yè)務(wù)通信平臺(tái)。

綜合數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是信息資源管理的工具，信息處理的核心。主要負(fù)責(zé)對(duì)灌區(qū)運(yùn)行數(shù)據(jù)的輸入、整理、歸檔、查詢(xún)、打印進(jìn)行統(tǒng)一管理，為灌區(qū)的安全運(yùn)行和調(diào)度管理提供數(shù)據(jù)服務(wù)，以大幅提高灌區(qū)優(yōu)化調(diào)度和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等各項(xiàng)工作效率。

綜合管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)灌區(qū)工情、水雨情信息，土壤墑情，蒸發(fā)數(shù)據(jù)，閘控運(yùn)行數(shù)據(jù)，視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，洪水?dāng)?shù)據(jù)等信息的綜合管理和應(yīng)用。主要負(fù)責(zé)對(duì)灌區(qū)各類(lèi)數(shù)據(jù)的錄入、整理、歸檔、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)分析及打印輸出進(jìn)行統(tǒng)一管理。

移動(dòng)綜合應(yīng)用系統(tǒng)可隨時(shí)對(duì)水情、雨情、工情信息等實(shí)時(shí)信息進(jìn)行查詢(xún)，隨時(shí)與調(diào)度中心進(jìn)行交互通訊，為防汛抗旱提供全方位的移動(dòng)指揮辦公手段。

業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上辦公，提高辦公效益。

水資源調(diào)度決策系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水量調(diào)度、決策支持和水資源管理。

各子系統(tǒng)之間通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)作為聯(lián)系橋梁，各子系統(tǒng)僅對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，各子系統(tǒng)之間沒(méi)有直接聯(lián)系。

5 調(diào)度運(yùn)行管理

為實(shí)現(xiàn)供水工程安全穩(wěn)定輸水，確保全線(xiàn)各機(jī)電設(shè)備和水工建筑物的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，須對(duì)沿線(xiàn)各泵站、渠道、各閘室進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度。調(diào)度操作權(quán)限分為三級(jí)，分別為調(diào)度級(jí)、站控級(jí)和現(xiàn)地手動(dòng)級(jí)。其中，現(xiàn)地手動(dòng)級(jí)為最高控制級(jí)別，其次為站控級(jí)，主要包括泵站后臺(tái)監(jiān)控主機(jī)、機(jī)組LCU、公用LCU自動(dòng)級(jí)以及各個(gè)閘站的LCU，最后為遠(yuǎn)方調(diào)度級(jí)，由調(diào)度中心對(duì)全線(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一控制和管理。全線(xiàn)自動(dòng)化的調(diào)度方式為調(diào)度控制中心集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度管理。

6 結(jié)語(yǔ)

禹門(mén)口灌區(qū)工程信息化系統(tǒng)的建設(shè)，應(yīng)以全系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和實(shí)用為目標(biāo)。由于該系統(tǒng)是集計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、地理信息系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等為一體的多學(xué)科、多專(zhuān)業(yè)的復(fù)雜系統(tǒng)，為此應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行要求，保證相關(guān)技術(shù)、管理人才的引進(jìn)、培養(yǎng)，建立一支有力的信息化人才隊(duì)伍，同時(shí)加強(qiáng)各專(zhuān)業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)，提高管理水平。

TP315

C

1004-7042（2016）03-0038-02

曹居峰（1972-），男，1996年畢業(yè)于太原重型機(jī)械學(xué)院電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，工程師。

2016-01-16；

2016-02-19