赤磊 新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院

1.概述

本調(diào)水工程是一項(xiàng)跨流域、長(zhǎng)距離調(diào)水工程，工程等別為Ⅰ等，工程規(guī)模為大（1）型工程，調(diào)水距離392.27km。水調(diào)系統(tǒng)按照“無人值班”(少人值守)的思想進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)包含十二個(gè)分項(xiàng)子系統(tǒng)，子系統(tǒng)將監(jiān)測(cè)信息和數(shù)據(jù)最終上傳至工程調(diào)度集控中心，由調(diào)度集控中心對(duì)本工程輸水、配水進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度、指揮和管理。以下對(duì)本工程水調(diào)系統(tǒng)的十二項(xiàng)子系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)方案進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。

2.通信系統(tǒng)

本工程大部分處在無人區(qū)，無線運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)覆蓋不全，且傳輸帶寬小、可靠性差，無法滿足工程要求。有線信號(hào)接入點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，無法接入運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，也無法滿足工程安全及帶寬要求。且工程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)包含的子系統(tǒng)眾多，需要采集的信息量較大，尤其是視頻安防部分的數(shù)據(jù)流量較大，光纖通信方式具有帶寬大、數(shù)據(jù)傳輸能力強(qiáng)、衰減小、傳輸速率高、抗輻射能力強(qiáng)、通信質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，因此本工程在設(shè)計(jì)時(shí)通信方式采用光纖通信的方式。

3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

為了滿足工程調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)需求，需要建設(shè)工程在管理處、管理站及泵站的網(wǎng)絡(luò)信息化平臺(tái)。本計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是以工程管理處局域網(wǎng)絡(luò)為核心，在通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)信息化平臺(tái)，以承載遠(yuǎn)程監(jiān)控、監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)內(nèi)的各種信息資-源共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)管理站、泵站、水庫(kù)、水工建筑物的遠(yuǎn)程監(jiān)視、監(jiān)控，制定水資源優(yōu)化調(diào)度和閘（閥）門監(jiān)控方案，實(shí)現(xiàn)有效地監(jiān)測(cè)與控制，達(dá)到優(yōu)化配置、節(jié)約保護(hù)、合理利用水資源的目標(biāo)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用分層分布式設(shè)計(jì)理念，主要分為三層進(jìn)行：調(diào)度集控中心作為核心層，其它管理站為匯聚點(diǎn)，現(xiàn)地作為底層。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)便于管理、擴(kuò)展和故障定位。

4.視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)視系統(tǒng)具有及時(shí)、形象、有效、真實(shí)地反映被監(jiān)視和控制的對(duì)象，便于運(yùn)行人員掌握工程運(yùn)行狀態(tài)并進(jìn)行控制，對(duì)閘門進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和保護(hù)，及時(shí)協(xié)調(diào)和采取應(yīng)對(duì)措施，以確保建筑物、關(guān)鍵設(shè)備、重要管理機(jī)構(gòu)運(yùn)行安全，為工程安全運(yùn)行提供重要的決策依據(jù)。在此同時(shí)因新疆特殊維穩(wěn)情況，視頻監(jiān)視系統(tǒng)可為事后追責(zé)提供充分影像依據(jù)。目前視頻監(jiān)控分為模擬和數(shù)字兩種，本工程網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以覆蓋工程全線，采用網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻設(shè)備可直接利用以太網(wǎng)交換機(jī)傳輸圖像，網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)分辨率可達(dá)到高清標(biāo)準(zhǔn)，畫面質(zhì)量完全超越模擬攝像機(jī)。

5.大屏幕系統(tǒng)

為了滿足工程調(diào)度、管理以及會(huì)商的需求，本工程設(shè)計(jì)一套大屏幕系統(tǒng)，其主要功能是對(duì)視頻信號(hào)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)信號(hào)、工業(yè)電視系統(tǒng)信號(hào)等進(jìn)行顯示。由于本工程規(guī)模龐大、監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量較多、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)信號(hào)種類復(fù)雜，同時(shí)要求系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、技術(shù)成熟度較高，因此在本工程中，采用LCD液晶屏幕，組成拼接墻體，作為大屏幕顯示系統(tǒng)的主要視頻顯示設(shè)備。大屏幕可以任意顯示RGB、模擬視頻和數(shù)字視頻信號(hào)，隨意調(diào)用各個(gè)子系統(tǒng)的終端，同時(shí)集成顯示各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，將來還可以完成會(huì)商功能。

6.遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)

在管理處、管理站設(shè)會(huì)議電視會(huì)場(chǎng)，會(huì)場(chǎng)的屏幕與大屏幕公用，會(huì)場(chǎng)之間通信通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。系統(tǒng)利用監(jiān)控、切換、預(yù)覽、通信及終端控制設(shè)備，與調(diào)度集控中心進(jìn)行聯(lián)系，隨時(shí)召開電視電話會(huì)議，為遠(yuǎn)程管控提供便利。

遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)共分為三級(jí)：一級(jí)為調(diào)度中心，作為主會(huì)場(chǎng)；二級(jí)為管理處，作為二級(jí)分會(huì)場(chǎng)，接入主會(huì)場(chǎng)，同時(shí)作為主會(huì)場(chǎng)與管理站召開電視電話會(huì)議；三級(jí)為管理站，作為三級(jí)分會(huì)場(chǎng)，接入管理處二級(jí)分會(huì)場(chǎng)。

7.工程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

目前常規(guī)型安全監(jiān)測(cè)儀器傳輸距離一般為1.5km，由于本工程大部分監(jiān)測(cè)距離施工支洞超過1.5km，常規(guī)儀器無法滿足全部工程的安全監(jiān)測(cè)需要。在監(jiān)測(cè)斷面至匯聚點(diǎn)小于1.5km的斷面，采用常規(guī)儀器，大于1.5km的斷面采用光纖光柵式儀器。

工程安全監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)量多，布置比較分散，安全監(jiān)測(cè)儀器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)光纜/水工電纜傳送至現(xiàn)地集單元，進(jìn)行數(shù)據(jù)分片集中，再通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)經(jīng)支線光纜上傳至管理站監(jiān)測(cè)子站，由監(jiān)測(cè)子站對(duì)所管轄的范圍內(nèi)的水工建筑物進(jìn)行工程安全監(jiān)測(cè)。管理站監(jiān)測(cè)子站對(duì)數(shù)據(jù)處理后再通過管理站至管理處的通信傳輸上傳至管理處的監(jiān)測(cè)中心。

8.動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)機(jī)房、調(diào)度集控中心的環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：機(jī)房動(dòng)力系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、安保系統(tǒng)等。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)既考慮運(yùn)行、管理措施，又要兼顧各種事件的處理信息，隨時(shí)提示值班人員進(jìn)行最優(yōu)操作方案；實(shí)現(xiàn)機(jī)房設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控，智能化管理，并實(shí)時(shí)對(duì)事件進(jìn)行記錄。此系統(tǒng)能大大減輕機(jī)房維護(hù)人員負(fù)擔(dān)，有效的清理事件關(guān)系，實(shí)現(xiàn)機(jī)房的科學(xué)管理。

9.輸水監(jiān)控系統(tǒng)

輸水監(jiān)控系統(tǒng)功能是綜合運(yùn)用通信、遠(yuǎn)動(dòng)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為工程管理部門及時(shí)、全面的掌握隧洞、管線及分水口的系統(tǒng)運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)合理調(diào)度和現(xiàn)代化辦公管理提供保障；在輸水管理處設(shè)置全線流量設(shè)定值，通過系統(tǒng)的流量控制、全線流量平衡控制、站間連鎖控制等功能，實(shí)現(xiàn)供水生產(chǎn)的流量動(dòng)態(tài)平衡和安全保護(hù)，將全線流量穩(wěn)定在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)下。該系統(tǒng)預(yù)留調(diào)度中心接口，將工程的各類信息上傳至管理站和管理處，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度。

10.應(yīng)用平臺(tái)系統(tǒng)

本工程范圍廣、輸水方式復(fù)雜，涉及專業(yè)領(lǐng)域多，每個(gè)專業(yè)都需要各自的應(yīng)用軟件，故本應(yīng)用軟件的開發(fā)、集成及數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)本工程整個(gè)自動(dòng)化調(diào)度的核心。本系統(tǒng)總體目標(biāo)是運(yùn)用當(dāng)前先進(jìn)的軟件技術(shù)，以數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸作為基石，將業(yè)務(wù)流程作為主線，安全、科學(xué)、合理的調(diào)配水資源為目的，通過數(shù)學(xué)模型、虛擬仿真技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及地理信息技術(shù)等，結(jié)合水利工程實(shí)際需求，建設(shè)服務(wù)于本工程的閘門、水情、工程安全、視頻監(jiān)視、動(dòng)環(huán)監(jiān)測(cè)等各類業(yè)務(wù)的綜合監(jiān)視和遠(yuǎn)程控制。建設(shè)管理自動(dòng)化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)本工程長(zhǎng)距離供水、配水的調(diào)度、事故應(yīng)急處理預(yù)案、工程安全分析與評(píng)估、GIS虛擬仿真等決策支持。最終實(shí)現(xiàn)水資源的調(diào)度和信息化管理，充分發(fā)揮工程效益。

11.數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)系統(tǒng)

數(shù)據(jù)資源管理平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)類型，充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源，本著“博采眾長(zhǎng)，為我所用”的原則，嚴(yán)格遵循國(guó)家及水利部頒布的國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并在國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)、三防系統(tǒng)、自治區(qū)水利廳、重點(diǎn)用水單位等綜合數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上，結(jié)合業(yè)內(nèi)先進(jìn)的建庫(kù)技術(shù)，擴(kuò)充其在水利工程信息自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的屬性和模型。數(shù)據(jù)資源管理平臺(tái)應(yīng)支持跨安全區(qū)、廣域的數(shù)據(jù)同步與交互。整個(gè)工程的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)從地理位置上分布在中心、分中心、現(xiàn)地站等，在同一地理位置分控制區(qū)和管理區(qū)。

12.電源系統(tǒng)

為了保證輸水工程通信及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可靠運(yùn)行，在管理處、管理站、洞線監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置相應(yīng)的直流電源設(shè)備和UPS電源設(shè)備。

13.辦公自動(dòng)化系統(tǒng)

通過設(shè)計(jì)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)使辦公人員用電子文檔的形式處理辦公事務(wù)，既方便又能簡(jiǎn)化大部分辦公事務(wù)，從而減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提升辦公質(zhì)量和效率，促使信息資源化、辦公自動(dòng)化、業(yè)務(wù)流程規(guī)范化。

14.結(jié)束語

本工程是新疆調(diào)水工程的前端工程，其后續(xù)配套調(diào)水工程連同本工程承載著未來新疆的長(zhǎng)久發(fā)展和經(jīng)濟(jì)民生，是新疆騰飛的重要基石。本水調(diào)自動(dòng)化設(shè)計(jì)時(shí)打破常規(guī)思維，既有繼承、又有創(chuàng)新，采用最先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、最可靠的設(shè)備、最科學(xué)的管理進(jìn)行設(shè)計(jì)，也為后續(xù)工程提供了經(jīng)驗(yàn)和參考價(jià)值。