張峰水庫輸水信息化簡述

朱雙拴

（山西省張峰水庫建設管理局，山西 晉城 048215）

1 工程概況

張峰水庫位于晉城市沁水縣鄭莊鄉(xiāng)張峰村沁河干流上，距晉城市城區(qū)90km。水庫總庫容3.94億m3，是沁河干流上一座以城市生活和工業(yè)用水、農村人畜飲水為主，兼顧防洪、發(fā)電等綜合利用的大型水利樞紐工程。

水庫工程包括樞紐工程和輸水工程兩部分。樞紐工程由黏土斜心墻堆石壩、導流泄洪洞、溢洪道、供水發(fā)電洞、渠首泵站和渠首輸水泵站組成。輸水工程由總干、一干、二干組成?？偢汕?4.7km、一干為明渠輸水，總干后38.54km、二干為管道輸水。總干段設2座泵站（一級泵站和二級泵站），檢修閥室12座，流量調節(jié)閥室2座，調蓄水池1座。二干設檢修閥室5座、二干末端閥室1座、分水口3處。

為有效管理水工建筑物，使各類機電設備安全可靠運行，張峰水庫在建立樞紐自動化調度系統(tǒng)的基礎上建立了輸水信息化系統(tǒng)。

2 工程輸水信息化系統(tǒng)

張峰水庫在輸水調度室建立輸水信息化系統(tǒng)。系統(tǒng)綜合一級、二級泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，將沿線檢修閥室水力量測信息和調流閥室計算機監(jiān)控系統(tǒng)信息納入信息化監(jiān)控軟件中，并通過安裝在2個泵站上的攝像頭實現(xiàn)對運行機組和閘閥的聯(lián)動遠程控制。在合理開發(fā)輸水調度監(jiān)控軟件的基礎上，將輸水信息化系統(tǒng)與樞紐調度系統(tǒng)相結合，構成完整的工程調度信息化系統(tǒng)。

2.1 信息化體系結構

該系統(tǒng)建立在通用的SCADA（SupervisoryControl AndDataAcquisition）數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)上，針對本工程輸水系統(tǒng)的特點專門開發(fā)設計，以滿足輸水工程運行的信息化要求。

該系統(tǒng)采用分布式體系結構，利用已建成2個泵站的獨立監(jiān)控系統(tǒng)，將體系結構分布在多個計算機節(jié)點上，各子系統(tǒng)之間通過工業(yè)以太網(wǎng)連接。采用客戶/服務器模式與2個泵站連接，沿線各個觀測點、閥室采用點對點模式。

2.2 軟件配置

該系統(tǒng)軟件可分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應用軟件。系統(tǒng)軟件提供最底層的、系統(tǒng)級的支持，包括Windows2008Server操作系統(tǒng)和TCP/IP網(wǎng)絡軟件。支撐軟件建立在系統(tǒng)軟件基礎之上，面向各種應用而開發(fā)，是應用軟件的支撐平臺。包括SQLSERVER 2005數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，面向對象為全圖形人機支撐系統(tǒng)、網(wǎng)絡通訊管理系統(tǒng)等。應用軟件在支撐軟件平臺上實現(xiàn)系統(tǒng)功能，按照各類功能劃分為11個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)包含各類功能模塊，主要包括系統(tǒng)監(jiān)控、報警處理、事故記錄、歷史數(shù)據(jù)記錄、公式計算、進程管理、網(wǎng)絡通訊、報表編輯、圖形編輯等。

2.3 硬件配置

在信息化調度室配置互為熱備的主控機2臺，數(shù)據(jù)庫服務器1臺，通訊服務器1臺，硬件防火墻2套，路由器、交換機各1臺，GPS對時系統(tǒng)1套，無線GPRS通訊終端1套，電信網(wǎng)絡終端設備1套，顯示大屏1套。

3 通訊方式

考慮到張峰輸水工程沿線地形復雜，設備工作環(huán)境惡劣等特點，對光通訊、無線通訊和租用公網(wǎng)線路三種通訊方式進行了比選，見表1。

表1 通訊方案比選

通過表1可以看出，工程采用單一的通訊方式都難以達到工程安全、可靠和經(jīng)濟性相結合的原則，因此選擇了組合通訊方式。

張峰水庫輸水線路的核心業(yè)務采用安全性和封閉性良好的光通訊系統(tǒng)，一級泵站、二級泵站和輸水調度室之間由光纖通信網(wǎng)絡組成。一級泵站距二級泵站7km，中間有專用電力線路，光纜采用與電力電纜同桿架空方式敷設，規(guī)格為8芯架空式光纜。輸水調度室與水庫樞紐調度中心采用公網(wǎng)方式連接，租用電信部門專用通道。沿線24處閘閥室水力量測信息通過無線GPRS/GSM通訊方式，分別在24處檢修閥室和輸水調度室配置通訊終端，實現(xiàn)水力量測信號的接入。樞紐調度中心和省水利廳數(shù)字中心的視頻信息連接通過已建立的水利廳專用通訊通道完成。

4 視頻系統(tǒng)

輸水信息化視頻系統(tǒng)數(shù)字模擬結合方案（硬盤錄像機）。該方案圖像質量較好，存儲設備性能穩(wěn)定，可靠性高，安全性好；但投入設備類型較多，維護技術要求較高。

視頻監(jiān)控主要完成對一級泵站、二級泵站內的工業(yè)電視監(jiān)控，在輸水調度室內可以實時看到各監(jiān)控點的圖像，并可控制云臺動作，通過顯示器同時顯示多點畫面。一級泵站勻速球攝像機設置：1臺用于監(jiān)控泵站外景，可監(jiān)控站區(qū)的全貌情況；1臺布置在35kV變泵站外景，2臺布置在主廠房內。半球攝像機設置：1臺布置變頻器室，1臺布置在中控室，1臺布置在高壓室。二級泵站攝像機布置與一級泵站相同。攝像（控制）信號通過視頻光端機引入輸水調度室，視頻系統(tǒng)后端配置16路硬盤錄像機1臺，調度室通過視頻監(jiān)視器和大屏幕顯示，同時將視頻信號通過公網(wǎng)（專用網(wǎng)絡）送至水庫樞紐調度中心及水利廳數(shù)字中心。

5 結語

張峰水庫輸水工程線路長、環(huán)境復雜、條件惡劣、建筑物和設備較多，具有水利輸水工程的典型特點。隨著社會的飛速發(fā)展，人工、交通和維護成本不斷增加，實現(xiàn)輸水信息化成為工程安全運行、快速響應和節(jié)約管理的必然趨勢。該系統(tǒng)充分結合了實用性和經(jīng)濟性的特點，其系統(tǒng)結構、軟硬件配置、通訊方式和視頻方式均可為同類工程所借鑒。