引大濟(jì)湟工程自動(dòng)信息化系統(tǒng)平臺(tái)的構(gòu)建

杜喜龍 趙宗睿

(青海省引大濟(jì)湟工程建設(shè)管理局，青海 西寧 810000)

水利是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，大型引調(diào)水工程建立自動(dòng)化系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)安全輸水、精確量水的基本保障，對(duì)實(shí)現(xiàn)水資源優(yōu)化配置和由經(jīng)驗(yàn)管理到科學(xué)管理、規(guī)范管理、數(shù)字管理的轉(zhuǎn)變有積極的推動(dòng)作用[1]。水利工程智慧化、信息化的快速發(fā)展，是踐行“十六字治水方針”和構(gòu)筑網(wǎng)絡(luò)安全、智慧水利、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，對(duì)確定天空地一體化水利感知網(wǎng)、高速互聯(lián)的水利信息網(wǎng)，對(duì)保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用和深遠(yuǎn)影響。

引大濟(jì)湟工程是青海省的一號(hào)水利工程，屬跨流域長(zhǎng)距離調(diào)水工程，因工程采用無(wú)壓輸水方式，分水口眾多，整個(gè)輸水渠道中間調(diào)節(jié)水庫(kù)或設(shè)施少，對(duì)輸水過(guò)程的控制難度極大，對(duì)運(yùn)行管理工作要求也較高。隨著引大濟(jì)湟工程建設(shè)不斷推進(jìn)，部分工程陸續(xù)建成，工程通水運(yùn)行的目標(biāo)即將實(shí)現(xiàn)，工程將從建設(shè)階段逐漸轉(zhuǎn)入和運(yùn)行管理階段，建立引大濟(jì)湟工程信息自動(dòng)化系統(tǒng)已迫在眉睫。

1 工程背景

引大濟(jì)湟工程是青海省內(nèi)一項(xiàng)跨流域大型調(diào)水工程，由石頭峽水利樞紐、調(diào)水總干渠、黑泉水庫(kù)、湟水北干渠一期、二期、西干渠工程組成,目的是實(shí)現(xiàn)湟水流域水資源的合理配置和高效利用，以水資源的可持續(xù)利用保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展有著重大的意義。目前北干渠一期工程支渠閘門(mén)一直停留在原始的操作方式，沒(méi)有自動(dòng)化設(shè)備，無(wú)法對(duì)設(shè)備集中控制、信號(hào)集中采集，特別是對(duì)于明渠也無(wú)相應(yīng)的監(jiān)測(cè)手段，運(yùn)行人員工作量非常大，效率低下。

引大濟(jì)湟工程信息化、自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)的構(gòu)建，旨在本著實(shí)用、可靠、經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)、標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放的原則進(jìn)行，同時(shí)以青海省引大濟(jì)湟工程建設(shè)需求為基礎(chǔ)，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，深入開(kāi)發(fā)水利樞紐工程各階段信息資源，促進(jìn)信息交流和資源共享，實(shí)現(xiàn)水利樞紐工程的信息及其處理，全面提升水利樞紐工程為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展服務(wù)的能力和水平。

1.1 工程特點(diǎn)

1)引大濟(jì)湟工程包括石頭峽水庫(kù)、調(diào)水總干渠、黑泉水庫(kù)、北干一期、北干二期、西干渠和供水管線，渠線長(zhǎng)，分布面積廣，大部分渠線均沿山分布，自然條件差，分布面積廣，渠線設(shè)備運(yùn)行管理及巡檢困難。

2)引大濟(jì)湟工程渠線長(zhǎng)、管線長(zhǎng)，建筑物類(lèi)型多、數(shù)量大，包括了明渠、暗渠、隧洞、渡槽、倒虹吸、各類(lèi)橋涵閘等渠系建筑物。

3)引大濟(jì)湟工程采用無(wú)壓自流輸水，專(zhuān)用供水管線采用有壓自流輸水方式，渠管線沿途設(shè)有大量的分水口，加之渠道斷面類(lèi)型變化較多，各建筑物之間銜接段的水力過(guò)程復(fù)雜，整個(gè)輸水渠管線中間基本無(wú)調(diào)節(jié)水庫(kù)水池等設(shè)施，進(jìn)出流量的不平衡將可能給整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行和控制帶來(lái)很多麻煩，因此渠管道輸水過(guò)程的控制難度大，相應(yīng)的要求也較高。此外，工程沿線地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，運(yùn)行的安全監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。

1.2 存在問(wèn)題

1)缺少一套智慧化、實(shí)用性、綜合性、全面化、可操作的一套自動(dòng)信息化系統(tǒng)。

2)缺少整體規(guī)劃的網(wǎng)絡(luò)，各管理所網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一將會(huì)導(dǎo)致安全隱患的存在，各現(xiàn)地管理所網(wǎng)絡(luò)發(fā)展不均衡，結(jié)構(gòu)、規(guī)模差距較大，互聯(lián)網(wǎng)帶寬、出口專(zhuān)線不一致等各類(lèi)問(wèn)題。

3)工程建設(shè)與后期信息化系統(tǒng)運(yùn)行管理的需求結(jié)合不夠緊密，信息化系統(tǒng)對(duì)全局主要應(yīng)用業(yè)務(wù)的支撐有待加強(qiáng)；將來(lái)與水利局等上級(jí)單位數(shù)據(jù)交換等缺乏統(tǒng)一規(guī)劃。

4)缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，尚未建設(shè)預(yù)警系統(tǒng)，整個(gè)建管局還未具備信息化管控系統(tǒng)。

2 引大濟(jì)湟自動(dòng)化控制系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)置

引大濟(jì)湟工程信息自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)涉及的系統(tǒng)較多，內(nèi)容廣泛，從網(wǎng)絡(luò)到應(yīng)用，從數(shù)據(jù)的采集到處理、從信息的分析到?jīng)Q策、從系統(tǒng)的建立到安全防護(hù)等，需滿(mǎn)足多方面的需求[2,3]。

2.1 系統(tǒng)建設(shè)原則

引大濟(jì)湟自動(dòng)信息化系統(tǒng)工程龐大，涉及的技術(shù)、設(shè)備需求量大，要求高，需要確保后期的使用效果和條件，提前謀劃戰(zhàn)略，頂層設(shè)計(jì)，做到科技發(fā)展水平、現(xiàn)行管理水平等客觀因素相結(jié)合。

1)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)建設(shè)要堅(jiān)持以需求為導(dǎo)向的原則，緊緊圍繞著工程信息化系統(tǒng)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)，進(jìn)行全面地業(yè)務(wù)需求分析，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)。

2)整個(gè)系統(tǒng)建設(shè)統(tǒng)一設(shè)計(jì)，在整體布局的指導(dǎo)下，分階段、分層次進(jìn)行建設(shè)。

3)在保證實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能的前提下，技術(shù)上適度超前，使系統(tǒng)在一定時(shí)期內(nèi)保持先進(jìn)水平，系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要完整的安全方案保障系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

4)在標(biāo)準(zhǔn)體系支持下，充分考慮系統(tǒng)的開(kāi)放性、可擴(kuò)展性和易維護(hù)性，為系統(tǒng)功能擴(kuò)展和以后運(yùn)行的需求發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

5)利用支撐平臺(tái)，為各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供統(tǒng)一共用的基礎(chǔ)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息和資源的高度共享，避免出現(xiàn)信息孤島，避免重復(fù)開(kāi)發(fā)和資源浪費(fèi)。

6)系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用，認(rèn)真研究基本需求和基本情況，提出經(jīng)濟(jì)合理、注重實(shí)用的技術(shù)方案，盡可能節(jié)約項(xiàng)目投資。

7)技術(shù)上要采用先進(jìn)、成熟的技術(shù)力量，當(dāng)前管理所與管理處利用公用電信骨干網(wǎng)構(gòu)建，后期目標(biāo)通過(guò)專(zhuān)線連接各個(gè)管理所。

2.2 建設(shè)任務(wù)

引大濟(jì)湟工程綜合管理信息化系統(tǒng)建設(shè)主要包括以下任務(wù)：

1)建設(shè)現(xiàn)地監(jiān)控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。建設(shè)引大濟(jì)湟總體工程的水位、流量、雨量、水質(zhì)、壓力、視頻監(jiān)視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，建設(shè)其所屬各分水口閘門(mén)、閥門(mén)的監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)已建設(shè)的隧洞安全監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行接入與集成，實(shí)現(xiàn)輸水沿線水位、流量、壓力等信息的在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)閘門(mén)及其啟閉設(shè)備的遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制，實(shí)現(xiàn)工程關(guān)鍵部位的安全監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)工程關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)水質(zhì)狀況監(jiān)測(cè)、實(shí)現(xiàn)工程重要部位的視頻圖像監(jiān)視等。

2)建設(shè)基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)。建設(shè)引大濟(jì)湟工程的通信傳輸系統(tǒng)，建設(shè)西寧調(diào)度中心及各分中心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，建設(shè)電源與防雷、光纜工程、機(jī)房及會(huì)商視頻環(huán)境改造等基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)。

3)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及安全體系。建設(shè)系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)范和指導(dǎo)工程的運(yùn)行管理，保證工程運(yùn)行安全。

2.3 調(diào)度中心及分層管理

根據(jù)本工程特點(diǎn)，整個(gè)工程調(diào)度運(yùn)行機(jī)構(gòu)應(yīng)在西寧市設(shè)置調(diào)度中心對(duì)全線進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度；石頭峽水庫(kù)設(shè)置管理分中心，管轄范圍為石頭峽水庫(kù)和調(diào)水總干渠；黑泉水庫(kù)設(shè)置管理分中心，管轄范圍為黑泉水庫(kù)及供水管線；北干渠設(shè)置管理分中心，管轄范圍為北干渠一期和二期干渠；西干渠設(shè)置管理分中心管轄范圍為整個(gè)干渠。干渠分水口出口后各分干、支渠及斗渠由當(dāng)?shù)毓芾韱挝?市、縣級(jí)水利部門(mén))具體管轄。

3 自動(dòng)信息化系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

整個(gè)工程的信息化系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容眾多，包括綜合監(jiān)控、水量調(diào)度、工程管理、綜合會(huì)商、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)等。如圖1所示為決策支持系統(tǒng)。

4 結(jié)論與建議

按照工程“需求至上，應(yīng)用牽引”和“統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施”的建設(shè)原則和指導(dǎo)思想，引大濟(jì)湟工程信息化系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)施要按進(jìn)度進(jìn)行[4,5]。對(duì)于應(yīng)用系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)需要在自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)報(bào)告會(huì)審后開(kāi)始實(shí)施。對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施(工程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)體環(huán)境)是隨著渠道、沿渠建筑物建設(shè)及各級(jí)管理機(jī)構(gòu)建筑物的實(shí)施進(jìn)行。但在實(shí)施過(guò)程中有幾個(gè)問(wèn)題需注意：

1)引大濟(jì)湟工程自動(dòng)信息化系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)多、數(shù)據(jù)量大的綜合信息化系統(tǒng)，西寧調(diào)度中心是所有數(shù)據(jù)的匯聚中心和應(yīng)用中心，服務(wù)器故障或其他原因，均有可能導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失或無(wú)法恢復(fù)，因此建設(shè)基于云計(jì)算架構(gòu)的集群式存儲(chǔ)系統(tǒng)，需將多個(gè)存儲(chǔ)單元節(jié)點(diǎn)形成統(tǒng)一的存儲(chǔ)資源池向上提供存儲(chǔ)應(yīng)用服務(wù)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中充分考慮系統(tǒng)備份和恢復(fù)，保證應(yīng)用系統(tǒng)的安全性和可靠性。

2)傳統(tǒng)的閘門(mén)監(jiān)控系統(tǒng)、水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)、工程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等自動(dòng)化系統(tǒng)，獨(dú)立建設(shè)、獨(dú)立運(yùn)行、獨(dú)立維護(hù)，“各自為政”形成一個(gè)個(gè)信息孤島，各系統(tǒng)的資料數(shù)據(jù)不能形成資源共享，不能有效的綜合利用，造成信息資源的浪費(fèi)。需采用一體化管控平臺(tái)技術(shù)，將傳統(tǒng)的閘門(mén)監(jiān)控等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)一報(bào)送至同一個(gè)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理、監(jiān)視與應(yīng)用一體化。

3)由于工程任務(wù)量大，實(shí)施過(guò)程中可能遇到的不可見(jiàn)問(wèn)題較多，因此需提前做好全面調(diào)研工作。