錢云進

（平陽縣水利局，浙江 平陽325400）

1 建設(shè)背景

平陽順溪水電站位于平陽縣鰲江北港支流順溪鎮(zhèn)，是該縣“十一五”重點工程，由省資源保障百億工程專項資金、溫州市水投公司、平陽縣國投公司和平陽縣政府投資建設(shè)，主要是防洪、供水、灌溉，結(jié)合發(fā)電等綜合利用。水庫正常庫容為2 341萬m3，總庫容為4 265萬m3。該發(fā)電項目規(guī)模為2臺5 000 kW的水輪發(fā)電機組，總裝機容量為10 000 kW，年平均發(fā)電量為1866萬kW·h。

現(xiàn)階段，平陽順溪水利樞紐工程已正式投入運行，重點工作正從建設(shè)逐步轉(zhuǎn)向安全管理，即從“重建輕管”到“建管并重”的轉(zhuǎn)變，這也順應(yīng)了國家水利部、浙江省水利廳對水利水電工程加強管理的要求。目前，全國都將全面開展水利工程的安全生產(chǎn)標準化建設(shè)，而農(nóng)村水電首先在全國開展了安全生產(chǎn)標準化建設(shè)，水利部《農(nóng)村水電站安全生產(chǎn)標準化建設(shè)管理辦法》的推出代表了這種趨勢，當前浙江省水利廳也準備在水利工程全面推行標準化管理，其中重點提出要“利用信息化促進水利工程管理標準化”。為響應(yīng)國家號召，實現(xiàn)水行政主管部門提出的安全生產(chǎn)標準目的，同時也為了提高水電站自身管理水平，實現(xiàn)標準化的安全生產(chǎn)。

溫州市水利廳在水電站安全生產(chǎn)標準化建設(shè)方面取得了全省領(lǐng)先的佳績，再接再勵提出了在2016年每個縣要創(chuàng)建一個“國家級水電站安全生產(chǎn)標準化”單位，順溪樞紐工程作為平陽縣重點水利水電工程，順溪水電站順理成章地要承擔起這項光榮的任務(wù)，同時這也是一個契機，通過建設(shè)將使順溪樞紐工程的管理水平上到一個新的臺階。順溪水電站要創(chuàng)建為國家級水電站安全生產(chǎn)標準化單位，時間已經(jīng)非常緊迫，按照國家水利部評審的要求，要成為國家級水電站安全生產(chǎn)標準化單位，必須要突出2～3個有創(chuàng)新意義的亮點。

通過現(xiàn)場考查調(diào)研，順溪水電站可以從兩個方面突出自己的創(chuàng)新點，其一為智慧水電，其二是標準化水電。

（1）智慧水電建設(shè)的要求。順溪水電站的自動化程度目前處于3.0水平，即實現(xiàn)了現(xiàn)地中控室的自動化監(jiān)控，這是目前國內(nèi)普遍廣泛使用的自動化監(jiān)控模式，即采用上位機＋下位機的管理模式。但要實現(xiàn)創(chuàng)新點的突破，要在原來3.0的基礎(chǔ)上，升級為智慧水電（電力工業(yè)生產(chǎn)4.0），其創(chuàng)新意義在于借助云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等最新的科技，使整個自動化監(jiān)控系統(tǒng)達到國際領(lǐng)先水平。

（2）標準化水電建設(shè)的要求。順溪水電站的管理建設(shè)才剛剛開始，從開始就應(yīng)該做好規(guī)劃，做好頂層設(shè)計。按照國家級標準化建設(shè)的要求進行設(shè)計和規(guī)劃，分步實施，使水電站的管理水平達到國家級標準化管理的要求。

為了突出順溪水電安全生產(chǎn)標準化的創(chuàng)新點和亮點，其一應(yīng)該在自動化方面進行升級提升，創(chuàng)建智慧型的水電站，為落實安全生產(chǎn)標準化提供技術(shù)支撐。其二從水電站安全管理上加強建設(shè)，形成“互聯(lián)網(wǎng)＋”的安全生產(chǎn)標準化的管理模式。通過項目實施應(yīng)該達到以下目標：

（1）實現(xiàn)更科學高效的監(jiān)控。借助更先進的硬件設(shè)備，實現(xiàn)重點部位的遠程移動端的視頻監(jiān)控，集水井、水庫水位和壩后水位的遠程移動端監(jiān)控，運行狀態(tài)的遠程移動端監(jiān)控，借助物聯(lián)網(wǎng)和與計算技術(shù)，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)電腦、觸摸屏、移動手機終端的全范圍監(jiān)控，全面將水電站的監(jiān)控提升到智慧水電4.0。

（2）實現(xiàn)標準規(guī)范的日常管理。水電站的日常管理非常重要，包括安全巡查、設(shè)備管理、評級管理、五防管理等，需要管理和規(guī)范的項目眾多，這些管理的流程梳理后，可以借助物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實現(xiàn)標準化、信息化、流程化的管理。

（3）實現(xiàn)快捷的標準化臺帳管理。隨著環(huán)境保護的要求越來越高，節(jié)約用紙是一項必要的任務(wù)。因此水電站在標準化管理的過程中，應(yīng)該建立電子檔案信息管理系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實現(xiàn)臺帳的快速電子化，實現(xiàn)安全生產(chǎn)標準化臺帳的歸檔、查詢、統(tǒng)計、打印，實現(xiàn)PC、手機終端的隨時隨地查詢，提高管理效率，為各類檢查總結(jié)提供快速方便的文檔打印入口。

（4）實現(xiàn)標準化的操作工作管理。水電站除了日常管理之外，為了保證水電站的設(shè)備高效安全運行，需要維護、檢修、試驗等，各種設(shè)備的維護、檢修、試驗要嚴格按照規(guī)程進行，同時各種設(shè)備的操作也要嚴格按照操作規(guī)程，否則，安全就無法保障。因此應(yīng)該建立操作工作管理系統(tǒng)，通過手機端或電腦端發(fā)起，信息錄入登記等手段，實現(xiàn)工作票、操作票的自動生成和報表輸出，通過手持終端實現(xiàn)流程管理，通過高拍儀實現(xiàn)工作票和操作票的電子化，建立電子臺帳。通過APAD、手機等手持終端，借助移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備缺陷登記、檢修登記、試驗登記等工作流程，實現(xiàn)自動形成報表和電子臺帳。

（5）實現(xiàn)全面的設(shè)備物資管理。水電站有眾多的生產(chǎn)物資、防汛物資等，包括生產(chǎn)設(shè)備、備品備件、安全工器具、消防工器具等，應(yīng)該建立生產(chǎn)和防汛物資管理信息系統(tǒng)，通過手持終端、條碼和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)物資的準確科學管理，包括設(shè)備、物資、備品備件的掃碼入庫、在庫管理、出庫申請、掃碼出庫等功能，實現(xiàn)設(shè)備的備品備件準確管理，防止過期失效，通過手持終端實現(xiàn)設(shè)備的評級管理。

（6）提高安全監(jiān)測與預(yù)警手段。水利水電樞紐工程是一個具有反恐要求的安全監(jiān)管單位，因此水庫水電站的安全防護將處在非常重要的位置，因此應(yīng)該建立安全防護系統(tǒng)。通過現(xiàn)代化手段，實現(xiàn)噪音報警、振動報警、紅外入侵監(jiān)測報警、水庫和集水井水位超警戒線自動報警、外來人員身份證智能讀取登記、外來車輛自動登記等管理手段保障水利水電樞紐工程的安全。

綜上所述，本項目的建設(shè)對安全監(jiān)控、標準化管理、安全生產(chǎn)、事故預(yù)防、安全防護等方面具有十分重要的意義。

2 總體構(gòu)架

本項目采用云端設(shè)計架構(gòu)模式，數(shù)據(jù)從水電站采集，上傳到云端，水電站無需采購服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)工程施工，云端可以實現(xiàn)將數(shù)據(jù)下發(fā)到手機端和聯(lián)網(wǎng)電腦端，系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)示意圖如圖1所示：

圖1 智慧水電云系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)示意圖

3 主要建設(shè)內(nèi)容

本項目建設(shè)內(nèi)容包括視頻監(jiān)控升級、狀態(tài)監(jiān)控升級、安全生產(chǎn)標準化管理系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)、智慧水電云工作站五個部分組成。

3.1 實現(xiàn)視頻監(jiān)控的升級

視頻監(jiān)控發(fā)展至今經(jīng)歷了模擬視頻監(jiān)控、半數(shù)字監(jiān)控和數(shù)字監(jiān)控三個階段。

第一階段是模擬視頻監(jiān)控階段。該階段主要特點是視頻信號來自模擬攝像機，傳輸采用同軸電纜，存儲用模擬錄像機，處理采用模擬控制主機(如模擬切換、矩陣主機等)。

第二階段是半數(shù)字階段。上世紀90年代視頻監(jiān)控進入半數(shù)字階段，其特點是視頻信源和視頻傳輸仍以模擬方式為主，信號到達監(jiān)控中心后由數(shù)字控制主機或硬盤錄像主機（DVR）進行數(shù)字處理與存儲。該階段的視頻監(jiān)控系統(tǒng)常稱為數(shù)字硬盤錄像系統(tǒng)。

第三階段是全數(shù)字階段。全數(shù)字技術(shù)的支持、高度集成一體化的網(wǎng)絡(luò)攝像機、數(shù)字攝像機的廣泛使用，標志著視頻信源采集、壓縮編碼、信號處理進入數(shù)字化。通過Internet對網(wǎng)絡(luò)攝像機中的IP地址進行訪問，實現(xiàn)了傳輸、控制、存儲、顯示等全數(shù)字化。對于視頻監(jiān)控，數(shù)字化存儲帶來的是一場革命性的變化。數(shù)字化是21世紀的時代特征，視頻監(jiān)控的數(shù)字化也是監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。全數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)絡(luò)，真正實現(xiàn)了圖像的遠距離監(jiān)控，故稱該階段的視頻監(jiān)控系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)或遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

依據(jù)順溪水電站的實際情況，視頻監(jiān)控依然停留在模擬或半數(shù)字階段。目前新建的水電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)大多采用全數(shù)字的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng),本次準備將順溪水電站的視頻監(jiān)控升級到全數(shù)字化的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，同時結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)移動終端的視頻監(jiān)控，即視頻監(jiān)控云系統(tǒng)。

視頻監(jiān)控云系統(tǒng)，利用原來視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過數(shù)字磁盤陣列、數(shù)字矩陣和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，實現(xiàn)紅外監(jiān)視、高清監(jiān)視、聯(lián)網(wǎng)監(jiān)視、內(nèi)部監(jiān)視和手機監(jiān)視等功能。

3.2 狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的升級

在水電站原有自動化系統(tǒng)（3.0）的基礎(chǔ)上，將自動化監(jiān)控系統(tǒng)升級為智慧水電4.0。將上位機上監(jiān)控顯示的狀態(tài)量，按照水電站運行的要求，實現(xiàn)主接線界面的水輪發(fā)電機狀態(tài)，包括P、Q、COS、I、U等參數(shù)的云監(jiān)管，實現(xiàn)報警光字牌的云監(jiān)管，實現(xiàn)油氣水系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的云監(jiān)管、實現(xiàn)事故和故障報警的云監(jiān)管，實現(xiàn)開機停機流程的云監(jiān)管等。同時新建設(shè)一些基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)，包括集水井水位、水庫水位（包括壩后水位）、水庫庫容監(jiān)測等。

集水井水位監(jiān)測云系統(tǒng)，實現(xiàn)集水井水位的監(jiān)控，可以查詢實時、歷史、警戒水位信息，一旦超過警戒信息給予報警。

水庫水位監(jiān)測云系統(tǒng)，實現(xiàn)水庫水位和壩后水位的超聲波監(jiān)控，可以查詢實時、歷史、警戒水位信息，一旦超過警戒信息給予報警。

水庫庫容監(jiān)測云系統(tǒng)，根據(jù)水庫水位和水位庫容曲線圖實現(xiàn)水庫庫容的實時監(jiān)測，包括小時水庫變化、實時庫容，剩余庫容，汛限警戒庫容、死庫容等信息，還可查詢歷史庫容信息。

3.3 安全生產(chǎn)標準化管理系統(tǒng)

安全生產(chǎn)標準化管理是水電站管理水平的重要表示，本模塊有助于實現(xiàn)安全生產(chǎn)標準化落地實施，從而提高水電站管理水平提高安全水平，功能結(jié)構(gòu)如下：

（1）設(shè)備檔案管理云系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備的基本檔案信息，設(shè)備負責人，設(shè)備照片，設(shè)備出廠日期，廠家等信息，實現(xiàn)標準化的設(shè)備臺帳信息，實現(xiàn)查詢，統(tǒng)計，打印等功能。

（2）安標臺帳管理云系統(tǒng)，利用銀行高拍儀結(jié)合傳統(tǒng)紙質(zhì)臺帳，實現(xiàn)臺帳的標準化管理，實現(xiàn)臺帳手機電腦查詢，統(tǒng)計，標準臺帳打印等功能。

（3）設(shè)備評級管理云系統(tǒng)，通過手持設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)標簽，實現(xiàn)一鍵評級，一鍵存檔，自動統(tǒng)計完好率，實現(xiàn)各類終端查詢功能。

（4）安全巡檢管理云系統(tǒng)，可以通過手持巡檢儀對設(shè)備掃一掃NFC電子標簽，記錄設(shè)備的巡檢結(jié)果，一旦有異常情況可以選擇異常設(shè)備并拍照，一旦發(fā)現(xiàn)異常設(shè)備，巡檢異常信息將直接發(fā)到設(shè)備主人的手機上，實現(xiàn)巡檢臺帳一鍵生成和一鍵打印。

（5）設(shè)備檢修試驗登記云系統(tǒng)，通過高拍儀將傳統(tǒng)紙質(zhì)的設(shè)備試驗檢修記錄登記關(guān)聯(lián)到設(shè)備上，實現(xiàn)設(shè)備檔案的綜合查詢，自動記錄下次檢修試驗時間，實現(xiàn)智能提醒功能。

（6）備品備件管理云系統(tǒng)，通過手持設(shè)備和條碼技術(shù)實現(xiàn)備品備件的綜合管理，關(guān)聯(lián)到設(shè)備，點擊設(shè)備綜合檔案可以知道倉庫里有多少的備品備件信息。

（7）安全工器具管理云系統(tǒng)，通過手持設(shè)備和條碼技術(shù)實現(xiàn)安全工器具的標準化管理包括入庫，出庫。此外通過物聯(lián)網(wǎng)標簽，在巡查時刷條碼直接完成所有設(shè)備的運行結(jié)果登記。

（8）缺陷登記管理云系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)登記缺陷時，通過手機終端和手持智能設(shè)備終端登記缺陷類別，設(shè)備信息、缺陷內(nèi)容、發(fā)現(xiàn)時間等信息，平臺自動登記為“未解決缺陷”。云端自動獲取信息后發(fā)送給相關(guān)責任人。當解決問題時，選擇未解決缺陷輸入處理步驟，是否已解決等信息，并選擇責任人，平臺自動將信息發(fā)送給相關(guān)的責任人。并將缺陷信息改為“已解決缺陷”，最后實現(xiàn)缺陷自動查詢、統(tǒng)計、打印功能。

（9）安全交接班管理云系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)考勤機實現(xiàn)實時考勤，考勤數(shù)據(jù)實時上傳云端，自動匹配，實現(xiàn)數(shù)據(jù)各種終端的查詢和打印功能。

（10）OA辦公云系統(tǒng),可以實現(xiàn)內(nèi)容的辦公管理，實現(xiàn)各類如請假、采購、申領(lǐng)等流程的審批管理，實現(xiàn)各類公文的發(fā)布和存檔。

3.4 水庫水電站安全防護系統(tǒng)

水電站安全運行防護系統(tǒng)包括視頻、水位、庫容、機組狀態(tài)等信息，實現(xiàn)實時監(jiān)控、移動監(jiān)控有助于提高安全運行水平，及時發(fā)現(xiàn)問題解決問題，本部分功能結(jié)構(gòu)如下：

（1）紅外入侵監(jiān)控云系統(tǒng)，通過紅外設(shè)備實現(xiàn)圍欄式監(jiān)控，一旦有人穿過紅外形成的無形圍墻將報警，并且提醒水電站相關(guān)的責任人。

（2）外來人員身份智能登記云系統(tǒng)，通過身份證閱讀器，外來人員出示二代身份證后，拿身份證讀取即可獲知真?zhèn)?，一旦是真實信息，自動記錄姓名、性別、年齡等信息，自動上傳云平臺，實現(xiàn)查詢、統(tǒng)計、打印等功能。

（3）車輛卡口登記云系統(tǒng)，通過抓拍攝像機，實現(xiàn)出入廠房車輛車牌號碼自動識別和車輛自動拍照存檔功能，數(shù)據(jù)信息自動上傳云端，可以實現(xiàn)查詢、統(tǒng)計、打印等功能。

（4）智能門禁云系統(tǒng)，指紋識別系統(tǒng)+小門禁/大門自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)內(nèi)部職工出入單位的自動登記和開門?？梢晫υ捪到y(tǒng)+大門自動控制系統(tǒng)+身份識別系統(tǒng)，實現(xiàn)訪客身份證自動登記、訪客與內(nèi)部值班人員對話、內(nèi)部人員遠程開門（大門或小門）。

（5）語音喊話預(yù)警云系統(tǒng)

通過手機或管理房話筒設(shè)備遠程調(diào)用庫區(qū)設(shè)置的喇叭進行重復(fù)播放，警示非法作業(yè)、險情等。如圖2所示。

3.5 智慧水電云工作站

由于采用云服務(wù)器，可以建立云工作站，中控室建設(shè)云監(jiān)控一體機，實現(xiàn)3.1～3.4視頻、狀態(tài)、安全標準化管理信息、安全防護系統(tǒng)的統(tǒng)計集成化管理。實現(xiàn)手機端的移動APP軟件管理。

圖2 庫區(qū)大壩監(jiān)控和遠程語音喊話云系統(tǒng)

手機APP的功能可以定制，按照客戶的要求，增加或減少APP功能圖標，同時提供集團號薄、管理審批定制等功能模塊。有培訓(xùn)等信息也可以實時推送到相關(guān)人員。如圖3所示。

圖3 手機應(yīng)用軟件功能列表

手機應(yīng)用軟件可以將3.1～3.4各系統(tǒng)的功能中關(guān)鍵數(shù)據(jù)移到手機中來，實現(xiàn)移動監(jiān)控和移動式管理，提高管理效率，減少管理人員。

現(xiàn)在以浙江省溫州市金溪水電站為例，借鑒建設(shè)智慧水電云工作站，智慧水電云工作站是根據(jù)水電站用戶需求量身定制的工作站，根據(jù)客戶有選擇地將3.1～3.4的全部或部分功能，通過界面的定制和編制，實現(xiàn)后臺管理和前臺展示（見圖4）。

圖4 水電站智慧水電云工作站的定制功能列表

智能水電云工作站可以將3.1～3.4各系統(tǒng)的功能中關(guān)鍵數(shù)據(jù)移到觸摸一體機來，提高監(jiān)管效率和監(jiān)管水平（見圖5）。

圖5 水電站的互聯(lián)網(wǎng)終端一體機

4 結(jié)束語

本項目的系統(tǒng)全部都是模塊化、產(chǎn)品化。系統(tǒng)總體設(shè)計原則是技術(shù)設(shè)計上要保證智慧水庫云監(jiān)管平臺的規(guī)范、穩(wěn)定、安全、可靠，功能設(shè)計上要保障一定的靈活性、擴展性、維護性等要求，支持系統(tǒng)能夠根據(jù)水電管理的發(fā)展而升級，避免大量、重復(fù)的軟件開發(fā)。系統(tǒng)充分考慮今后平臺業(yè)務(wù)的發(fā)展，系統(tǒng)設(shè)計具有高度的靈活性和可擴展性，以便于在今后業(yè)務(wù)情況發(fā)展、變化時，可以根據(jù)應(yīng)用需求的改變而方便地擴充和調(diào)整系統(tǒng)功能以滿足新的應(yīng)用需求。系統(tǒng)的用戶接口界面設(shè)計符合用戶已有的操作習慣，系統(tǒng)操作應(yīng)易學易用。系統(tǒng)安全性和保密性對于計算機軟件系統(tǒng)是至關(guān)重要的，系統(tǒng)中的任何數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)錯誤以及數(shù)據(jù)泄露都有可能對公司和相應(yīng)的業(yè)務(wù)客戶帶來巨大的經(jīng)濟損失，所以在方案設(shè)計中充分考慮了系統(tǒng)的安全和保密因素，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)不會被非法修改、竊取、破壞。系統(tǒng)設(shè)計具有高穩(wěn)定性，系統(tǒng)在正常的訪問使用過程中能夠穩(wěn)定、可靠地進行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理。