孟慧海

（山西省黃河萬(wàn)家寨水務(wù)集團(tuán)有限公司，山西 太原 030012）

娘子關(guān)供水工程二期信息化系統(tǒng)建設(shè)初探

孟慧海

（山西省黃河萬(wàn)家寨水務(wù)集團(tuán)有限公司，山西 太原 030012）

目前娘子關(guān)供水工程二期信息化系統(tǒng)完成實(shí)施，該系統(tǒng)總體框架劃分為基礎(chǔ)設(shè)施層、通信網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、應(yīng)用交互層、信息安全體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系七個(gè)部分。信息化系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)一系列積極的變化。

娘子關(guān)；供水工程；信息化系統(tǒng)；調(diào)度監(jiān)控

1 前言

陽(yáng)泉市轄4區(qū)4縣，總面積4 452 km2，人口約121萬(wàn)。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，工礦企業(yè)、市政建設(shè)用水量的日益俱增，現(xiàn)有的供水設(shè)施難以滿足與日俱增的城市用水需求。

陽(yáng)泉市娘子關(guān)一期供水工程，擔(dān)負(fù)著全市80%以上的供水任務(wù)。一期工程設(shè)計(jì)流量1.5 m3/s，一級(jí)泵站原設(shè)計(jì)10臺(tái)機(jī)組，裝機(jī)7臺(tái)，5臺(tái)工作，2臺(tái)備用，單機(jī)流量0.3 m3/s，地下沉井式圓形泵房，直徑28 m。二期工程是2014年山西省水利重點(diǎn)工程，是為擴(kuò)大城市供水水源，提高城市供水能力和保證率，促進(jìn)陽(yáng)泉市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改善人民群眾生活的生命工程。全線在一期工程的基礎(chǔ)上新增流量1.5 m3/s，工程包括新建水源站，一、二、三級(jí)泵站，城市配水管網(wǎng)，配水廠及配套設(shè)施。

2 工程運(yùn)行對(duì)信息化系統(tǒng)需求分析

娘子關(guān)供水工程信息化系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能需求主要包括自動(dòng)監(jiān)控、水利量測(cè)、視頻監(jiān)視、水費(fèi)計(jì)量與管理、水資源管理和水量調(diào)度、綜合信息管理、辦公自動(dòng)化、決策會(huì)商支持、信息發(fā)布等方面。

自動(dòng)監(jiān)控功能：可準(zhǔn)確、可靠地實(shí)現(xiàn)工程內(nèi)所有機(jī)組、泵組及輔助設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和現(xiàn)地控制，并對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的各種事故、故障進(jìn)行告警與記錄。

水利量測(cè)：可實(shí)現(xiàn)對(duì)各級(jí)泵站流量自動(dòng)測(cè)量功能，實(shí)時(shí)掌握整個(gè)區(qū)域內(nèi)的供配水量情況。

視頻監(jiān)視：可實(shí)現(xiàn)泵站、閘門(mén)、分水管線等工程主要位置視頻監(jiān)控功能，使運(yùn)行人員能直觀地觀察到工程及設(shè)備的運(yùn)行狀況。

水費(fèi)計(jì)量與管理：可實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各需水用戶的水費(fèi)管理，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析、統(tǒng)計(jì)。

水資源管理與水量調(diào)度：可實(shí)現(xiàn)區(qū)域需水、用水狀況等開(kāi)展需水預(yù)測(cè)和歷史資料分析、統(tǒng)計(jì)等功能，充分發(fā)揮有限水量的經(jīng)濟(jì)效益。

綜合信息管理：可實(shí)現(xiàn)區(qū)域信息化系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)、視頻等信息的統(tǒng)一管理和展示，供相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、管理部門(mén)等進(jìn)行查詢、分析，輔助決策。

辦公自動(dòng)化：可實(shí)現(xiàn)各級(jí)組織管理機(jī)構(gòu)的公文流轉(zhuǎn)以及日常辦公的通用辦公功能。

決策會(huì)商支持：可實(shí)現(xiàn)輸水決策和應(yīng)對(duì)突發(fā)事件決策提供信息支持功能。

信息發(fā)布：可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息外網(wǎng)用戶查詢功能，提供與社會(huì)公眾的交互平臺(tái)。

3 信息化系統(tǒng)組成方案

3.1 方案組成原則

娘子關(guān)供水工程信息化系統(tǒng)以自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)為手段，以各泵站、水廠的安全輸水、精確配水為重點(diǎn)，運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、通信、信息和自動(dòng)控制等技術(shù)，全面、及時(shí)地采集所需數(shù)據(jù)，快速地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，安全可靠地進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理，建設(shè)服務(wù)區(qū)域內(nèi)泵站自動(dòng)控制、水處理、水費(fèi)計(jì)量和用水管理、運(yùn)行管理等業(yè)務(wù)的信息化平臺(tái)和調(diào)度會(huì)商決策支撐環(huán)境，實(shí)現(xiàn)供水系統(tǒng)控制自動(dòng)化、工程運(yùn)行管理信息化、調(diào)度系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)化的建設(shè)目標(biāo)。系統(tǒng)建成后，通過(guò)逐步擴(kuò)展完善，能夠適應(yīng)娘子關(guān)供水工程的長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)發(fā)展，并通過(guò)不斷優(yōu)化完善調(diào)度運(yùn)行方案，最大限度地發(fā)揮工程投資效益。

3.2 改造總體框架

按照工程實(shí)際運(yùn)行情況，工程設(shè)置總體框架劃分為基礎(chǔ)設(shè)施層、通信網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、應(yīng)用交互層、信息安全體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系七個(gè)部分。

基礎(chǔ)設(shè)施層是構(gòu)成工程信息化系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)，主要包括自動(dòng)化采集及控制設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備、語(yǔ)音設(shè)備、實(shí)體環(huán)境等硬件設(shè)施。

通信網(wǎng)絡(luò)層是在估算本監(jiān)控系統(tǒng)各類(lèi)信息量，分析節(jié)點(diǎn)信息流量的基礎(chǔ)上，為整個(gè)系統(tǒng)提供各種業(yè)務(wù)運(yùn)行的傳輸平臺(tái)，為各級(jí)管理機(jī)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)信息提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸通道，包括綜合通信系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)資源層是整個(gè)工程的數(shù)據(jù)中心，為整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持業(yè)務(wù)。包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)以及管理系統(tǒng)。

應(yīng)用支撐層，運(yùn)用業(yè)界成熟的技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)，為信息化系統(tǒng)應(yīng)用的整合提供支撐平臺(tái)。應(yīng)用平臺(tái)層包括支撐服務(wù)、公共服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)、服務(wù)管理和安全管理。

在基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)支撐層和應(yīng)用平臺(tái)層的基礎(chǔ)上，業(yè)務(wù)應(yīng)用層負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)各類(lèi)業(yè)務(wù)邏輯。業(yè)務(wù)應(yīng)用層包括綜合信息管理系統(tǒng)、水費(fèi)計(jì)量與管理系統(tǒng)、水資源管理和水量調(diào)度決策系統(tǒng)以及電子政務(wù)。

安全保障體系為實(shí)現(xiàn)信息共享提供安全支持。安全保障體系包括安全技術(shù)體系和安全管理體系，其中，安全管理體系包括安全策略體系、安全組織體系、安全運(yùn)作體系。

信息化標(biāo)準(zhǔn)體系綜合現(xiàn)有信息技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的保障體系，在總體結(jié)構(gòu)的各層都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。信息化標(biāo)準(zhǔn)體系包括安全標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化管理等。

3.3 信息化方案

3.3.1 調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)

由核心工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組成雙以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，設(shè)置互為熱備的SCADA雙服務(wù)器2臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器2臺(tái)，應(yīng)用服務(wù)器2臺(tái)；應(yīng)用工作站3臺(tái)；WEB發(fā)布工作站1臺(tái)；同時(shí)布置操作員工作站、工程師站等。泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用單層以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)。由熱備操作主機(jī)、機(jī)組LCU、公用LCU等現(xiàn)地控制裝置共同組成泵站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)通訊服務(wù)器與調(diào)度中心相連。一期泵站目前新增LCU直接與二期新泵站監(jiān)控系統(tǒng)中的通信服務(wù)器連接。

調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)采集與處理、事故和報(bào)警處理、趨勢(shì)分析、監(jiān)視和控制、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、流量平衡、事故分析與處理、歷史資料系統(tǒng)、報(bào)表生成和打印、在線調(diào)試與自診斷等相關(guān)功能。

3.3.2 水資源管理與水量調(diào)度系統(tǒng)

該系統(tǒng)在現(xiàn)有供水能力的基礎(chǔ)上，進(jìn)行未來(lái)需水和供水的初步平衡計(jì)算，以缺水預(yù)算為根據(jù)形成不同的調(diào)配方案，在最終的調(diào)配方案評(píng)估過(guò)程中，計(jì)算出每個(gè)方案的分水效益和水資源利用效率，輔助領(lǐng)導(dǎo)和專(zhuān)家對(duì)水量和水價(jià)進(jìn)行科學(xué)分析、評(píng)價(jià)和管理，提供水資源的優(yōu)化配置功能，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。主要包括水量管理與配置、水資源配置方案評(píng)估、輸水調(diào)度與仿真和輸水調(diào)度方案評(píng)估與優(yōu)化4個(gè)方面。

3.3.3 水費(fèi)計(jì)量與管理系統(tǒng)

水費(fèi)計(jì)量與管理系統(tǒng)主要是定時(shí)統(tǒng)計(jì)計(jì)算各分水段的輸水流量、設(shè)定收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和周期以及用水單位繳費(fèi)情況查詢，并提供打印和分析統(tǒng)計(jì)功能。

3.3.4 管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)。

管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS）采用成熟的地理信息軟件平臺(tái)進(jìn)行定制開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)設(shè)施地理信息的全面管理，并為調(diào)度監(jiān)控、水費(fèi)計(jì)費(fèi)與管理、水資源管理與水量調(diào)度、綜合信息管理等提供GIS應(yīng)用服務(wù)，方便監(jiān)測(cè)與管理數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。

3.3.5 供水設(shè)施巡查與管理

主要利用移動(dòng)巡查終端等便攜設(shè)備，提供基于手持移動(dòng)終端的設(shè)施運(yùn)行情況巡查信息的現(xiàn)場(chǎng)記錄采集、上報(bào)處理，對(duì)供水工程主要管網(wǎng)、泵站、取水口等情況、水流流向等進(jìn)行記錄并采集現(xiàn)場(chǎng)照片、錄像、巡查軌跡等信息，巡查記錄上傳入庫(kù)，如發(fā)現(xiàn)重要工程隱患，可及時(shí)進(jìn)行報(bào)警提醒。

3.3.6 綜合信息管理系統(tǒng)。

主要是將各種輸水、配水、工程運(yùn)行信息等自來(lái)水公司用戶關(guān)心的綜合數(shù)據(jù)信息提供給相關(guān)人員，為用戶實(shí)現(xiàn)全處生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的多角度、多層面的可視化，幫助用戶以直觀通用的方式全面清晰地了解整個(gè)工程的運(yùn)行生產(chǎn)情況、變化發(fā)展趨勢(shì)。

3.3.7 電子政務(wù)系統(tǒng)。

作為水利部政務(wù)信息建設(shè)的一個(gè)重要組成部分，也是娘子關(guān)信息化工程的一個(gè)主要應(yīng)用系統(tǒng)，通過(guò)電子政務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)，建立起以綜合政務(wù)信息處理和各種管理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)內(nèi)提高全體工作人員的工作質(zhì)量、工作效率和管理水平，對(duì)外宣傳、實(shí)現(xiàn)政務(wù)公開(kāi)、促進(jìn)社會(huì)監(jiān)督的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)相關(guān)部門(mén)（單位）間互聯(lián)互通，信息資源充分共享，營(yíng)造良好的協(xié)同工作環(huán)境，為生產(chǎn)科研、行政管理、服務(wù)公眾、領(lǐng)導(dǎo)輔助決策提供支持信息，逐步實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化、政務(wù)公開(kāi)化、管理一體化和決策科學(xué)化。主要包括娘子關(guān)信息網(wǎng)、辦公自動(dòng)化子系統(tǒng)、資料管理子系統(tǒng)、信息發(fā)布子系統(tǒng)。

3.3.8 決策會(huì)商支持系統(tǒng)

根據(jù)用戶工作職責(zé)、范圍和工作需求，采用門(mén)戶、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)，構(gòu)建個(gè)性化和可視化的用戶界面，建設(shè)成一個(gè)綜合信息服務(wù)平臺(tái)、會(huì)商決策支持軟件運(yùn)行環(huán)境，初步形成對(duì)應(yīng)急事件快速反應(yīng)體系的技術(shù)保障。

4 結(jié)語(yǔ)

工程目前配置達(dá)到了“無(wú)人值班，少人值守”現(xiàn)地監(jiān)控要求，減少了運(yùn)行值班人員，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。同時(shí)，改變了過(guò)去以紙質(zhì)文件進(jìn)行上下級(jí)工程任務(wù)的傳達(dá)，由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)代替了傳統(tǒng)的工作方式，提高了生產(chǎn)效率。信息化系統(tǒng)采用APP的手持終端服務(wù)系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)情況可及時(shí)傳達(dá)到調(diào)度中心和供水公司，在最短的時(shí)間內(nèi)為決策提供現(xiàn)場(chǎng)依據(jù)。通過(guò)水量管理及水費(fèi)管理等相關(guān)系統(tǒng)，可以更加精確了解供水的需求量，為精細(xì)化供水打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)仿真以及優(yōu)化調(diào)度方案等相關(guān)內(nèi)容使調(diào)水更加優(yōu)化，合理避開(kāi)用電高峰，節(jié)約了運(yùn)行成本。

TU991.1

C

1004-7042（2016）13-0036-02

孟慧海（1972-），男，1997年畢業(yè)于華北電力大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，助理工程師。

2016-10-12；

2016-11-20