“智慧大藤峽”頂層設計

黃鵬嘉，王廣銘，王之龍

（1.廣西大藤峽水利樞紐開發(fā)有限責任公司，530200，南寧; 2.水利部珠江水利委員會珠江水利綜合技術中心，510611，廣州）

大藤峽水利樞紐開發(fā)有限責任公司（以下簡稱“大藤峽公司”）高度重視信息化建設，全面推進，成效明顯。但是，出于對信息化的迫切需求，前期主要采用“急用先建”的模式。 隨著新興技術的高速發(fā)展、 業(yè)務需求的不斷增加，基礎設施整體支撐能力不足、數(shù)據(jù)資源融合及貫通程度有限、 業(yè)務應用協(xié)同共享不夠、 智慧化程度不高等問題逐步凸顯，難以實現(xiàn)以全生命周期管控為核心的水利工程智慧化目標。

為突破大藤峽信息化發(fā)展過程中面臨的瓶頸， 強力支撐工程建設、水電運營、企業(yè)管理，實現(xiàn)企業(yè)業(yè)務績效和戰(zhàn)略目標，大藤峽公司站高立遠、超前謀劃，開展“智慧大藤峽”頂層設計， 強調(diào)設計對象定位上的準確、結構上的優(yōu)化、功能上的協(xié)調(diào)、資源上的整合；從戰(zhàn)略高度和發(fā)展全局明確提出未來三至五年 “智慧大藤峽”建設的總體思路、頂層架構和重點內(nèi)容，為大藤峽公司信息化建設提供科學依據(jù)和指導，為把大藤峽工程打造成精品工程、陽光工程、廉潔工程、生態(tài)工程、智慧工程、標桿工程提供必要支撐。

一、“智慧大藤峽”內(nèi)涵與特征

圍繞大藤峽水利樞紐的功能定位和全生命周期管理需求，高度融合運用信息化新技術，實現(xiàn)大藤峽全面感知、全域互聯(lián)、全程智控、全景可視，逐步提升大藤峽工程建設和運營全過程、全方位、全要素智慧化管理的水平，打造水利行業(yè)標志性工程和國內(nèi)一流現(xiàn)代企業(yè)。

全面感知：實現(xiàn)工程建設、運行及公司運營所涉及工程、設備、人員、環(huán)境等全要素狀態(tài)信息的實時感知。

全域互聯(lián)：實現(xiàn)全部辦公/生活場所、全部工程節(jié)點、全部測控終端的互聯(lián)互通，實現(xiàn)與水利部門、電力部門、航運主管部門的網(wǎng)絡互聯(lián)。

全程智控：實現(xiàn)工程設計、施工、運行、 調(diào)度及企業(yè)運營等全過程、全生命周期的精細化業(yè)務管理與自動化控制， 實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動條件下即時、科學、高效的輔助決策，自動預判風險、自主分析決策、自我演化升級，形成企業(yè)智慧管控能力。

全景可視：實現(xiàn)大藤峽工程要素、業(yè)務要素和環(huán)境要素的三維可視化展示，構建大藤峽全景視圖。

二、總體思路

“智慧大藤峽” 建設的總體思路是傾力打造 “一三一”智慧工程，即1個智慧賦能平臺、3 個智慧業(yè)務板塊、1 個智慧決策中樞。

智慧賦能平臺：是大藤峽的“智慧之根”， 從基礎支撐層面打通數(shù)據(jù)邊界與應用邊界，統(tǒng)一標準、互聯(lián)開放、全面感知、資源共享，為大藤峽新一代信息系統(tǒng)建設與運行注入智慧基因，并以此為各大業(yè)務板塊實現(xiàn)智慧賦能。

智慧業(yè)務板塊：是大藤峽的“智慧之源”，包括智慧建設、智慧運營、智慧保障三大業(yè)務板塊。 后期隨著工程建設的不斷推進，業(yè)務板塊將隨業(yè)務增長動態(tài)變化。

智慧決策中樞：是大藤峽的“智慧之鑰”， 面向大藤峽公司高層領導綜合決策的需要，構建工程關鍵信息全景展示、 企業(yè)運營態(tài)勢與風險分析、電力營銷優(yōu)化決策、綜合會商與應急指揮等專題服務，為領導決策提供智慧化支持。

三、頂層架構

以大藤峽公司業(yè)務應用為核心，設計“智慧大藤峽”頂層架構，如圖1 所示，從下至上分為5 層：采集感知層（業(yè)務量化）、數(shù)據(jù)資源與支撐平臺層（統(tǒng)一平臺）、業(yè)務應用層（協(xié)同應用）、決策層（綜合決策）、界面層（統(tǒng)一入口）。

四、建設內(nèi)容

1.智慧賦能平臺

全感知物聯(lián)網(wǎng)：建設覆蓋“人、事、物、能”等的天地一體感知體系，建設物聯(lián)網(wǎng)平臺， 實現(xiàn)對信息的自動采集與匯聚， 實現(xiàn)全時空智能化監(jiān)控和管理。

大數(shù)據(jù)中心：按照“一張圖、一套庫、一數(shù)一源”的原則，對數(shù)據(jù)資源進行統(tǒng)籌規(guī)劃，基于大數(shù)據(jù)技術體系搭建數(shù)據(jù)資源管理平臺，實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一集中管理和服務。

一體化平臺：以分布式、服務化為原則，搭建資源共享、業(yè)務協(xié)同、技術一致、安全可控的“互聯(lián)開放式架構體系”，為業(yè)務應用提供統(tǒng)一支撐平臺。

基礎運行環(huán)境：按照“安全分區(qū)、網(wǎng)絡專用、橫向隔離、縱向認證”的原則，構建全域覆蓋、三級分區(qū)的計算機通信網(wǎng)絡， 并實現(xiàn)與有關水利、電力、航運部門的網(wǎng)絡互聯(lián)，實現(xiàn)信息的高速傳輸；建設南寧基地標準化機房和桂平前方營地、武宣營地一體化機房； 建立以南寧基地為主節(jié)點、桂平前方營地和水利部珠江水利委員會中心機房為備份節(jié)點、 武宣營地為接入節(jié)點的計算存儲架構和資源環(huán)境； 建設完備的安全防護體系和統(tǒng)一運維管理系統(tǒng)；建設覆蓋南寧基地、桂平前方營地、武宣營地并支持移動視頻會商的視頻會議系統(tǒng)， 實現(xiàn)與有關水利、電力、航運部門的視頻會商接入。

標準規(guī)范體系：通過制訂相關技術規(guī)范和管理制度，有效解決“智慧大藤峽” 建設過程中技術和管理問題，保障信息化建設順利開展和信息系統(tǒng)長效運行。

2.智慧業(yè)務板塊

智慧建設：圍繞大藤峽樞紐工程建設的業(yè)務主線， 以工程施工安全、質(zhì)量、進度、投資、環(huán)保和關鍵保障要素管理為重點，進一步實現(xiàn)工程全方位業(yè)務數(shù)據(jù)量化和標準化，形成由綠色施工、精品建造、陽光建管共同組成的工程建設管理應用板塊，實現(xiàn)工程建設全生命周期的智慧化管理。

智慧運營：圍繞大藤峽公司生產(chǎn)運營的業(yè)務主線，實現(xiàn)對電廠、大壩、船閘、魚道、庫區(qū)防護工程等設施設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，開發(fā)電力生產(chǎn)管理、船閘管理、魚道與增殖站管理、庫區(qū)運行管理等應用系統(tǒng)，形成由經(jīng)濟運行、科學調(diào)度、智能運維共同組成的生產(chǎn)運營應用板塊。

智慧保障：圍繞大藤峽公司內(nèi)部管理的業(yè)務主線，實現(xiàn)公文、財務、人力資源、物資、檔案、安全生產(chǎn)、黨群、后勤服務、 園區(qū)等一站式業(yè)務管理，為大藤峽樞紐工程建設和公司生產(chǎn)運營提供智慧化保障。

圖1 “智慧大藤峽”總體架構

3.智慧決策中樞

工程關鍵信息全景展示：在三維可視化平臺的基礎上，制作并發(fā)布不同專題應用的三維場景， 實現(xiàn)真實圖像、視頻、監(jiān)測數(shù)據(jù)與物理模型、地理空間模型的多源信息融合， 為決策者提供形象化、直觀化、交互式的全景展示。

企業(yè)運營態(tài)勢與風險分析：從企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和經(jīng)營目標出發(fā)，建立企業(yè)運營狀態(tài)與風險管理體系模型，通過識別、 預測和處理企業(yè)的運營態(tài)勢， 深化公司運營風險管控機制，及時對企業(yè)運營水平進行預警評估，有效保證企業(yè)安全穩(wěn)定運營。

綜合會商與應急指揮：按照應急指揮和會商的需求，將會商指揮所需的各類信息通過組織加工處理后，形象直觀地展現(xiàn)給決策者，讓決策者快速了解會商主題事件發(fā)生的前因后果，滿足決策者對信息時間、空間變化的了解，進一步提高制定決策方案的科學性。

電力營銷優(yōu)化決策：基于對電力營銷業(yè)務和管理數(shù)據(jù)的流程監(jiān)控和歷史數(shù)據(jù)挖掘，結合當前發(fā)電市場規(guī)劃、電力市場、發(fā)電成本等，通過多層結構的深度學習，輸出并分析各時段市場邊際電價， 為決策者提供及時、科學的報價決策依據(jù)，為企業(yè)提供最大的經(jīng)濟效益。

4.典型工程實踐

大藤峽水利樞紐安全智能監(jiān)測系統(tǒng)遵循“智慧大藤峽”頂層設計理念，開展典型實踐，能夠?qū)λそㄖ锛捌浠A的安全度和穩(wěn)定性進行快速、準確的評價，及時捕獲可能危及水工建筑物安全的各效應量值異常現(xiàn)象及因素， 并提出決策建議，有效保障大壩施工和運行安全。

系統(tǒng)覆蓋1 座主壩、2 座副壩和1座通航建筑物以及圍堰等臨時設施等全部水工建筑物。 針對各監(jiān)測對象類型，采用不同的監(jiān)測方法，主壩以滲流監(jiān)測（揚壓力）和變形監(jiān)測為主，土石壩為變形監(jiān)測和滲流監(jiān)測（浸潤線），永久船閘為滲流、應力應變和變形。目前，工程共有各類測點（包括傳感器、表面變形測點、 內(nèi)部變形測點等）5 000 多個，幾乎涵蓋了目前水利水電工程所使用的全部監(jiān)測儀器類型。

系統(tǒng)總體架構由現(xiàn)場監(jiān)測站、監(jiān)控管理站和監(jiān)控中心站組成，通過分布式網(wǎng)絡連接。 不僅具有安全監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲、檢驗、整編及資料分析功能，還可自動對安全監(jiān)測數(shù)據(jù)進行誤差分析與整編，可生成各類表格和圖線（過程線、分布圖），可進行安全監(jiān)測資料綜合分析，可自動生成各類簡報、月報、季報、階段性報告和年報。

下面以#25 壩段基巖的直線變形監(jiān)測為例，分析大藤峽水利樞紐安全智能監(jiān)測系統(tǒng)典型監(jiān)測成果。

為了監(jiān)測大壩基巖的直線變形情況， 沿#25 壩段上下游齒槽的建基面垂直鉆孔安裝2 套基巖多點位移計。上游齒槽儀器編號25M1-1～25M1-4、下游齒槽儀器編號為25M2-1～25M2-4。

#25 壩 段 上 游 齒 槽25M1-1～25M1-4儀器歷史測定最大垂直位移在0.74～2.11 mm 之間變化，2019 年4 月17 日測得垂直位移為0.63～1.88 mm， 反映為壓縮變形，壓縮變形量不大；下游池槽25M2-1～25M2-4儀器歷史最大變形在1.45～2.12 mm 之間變化，2019 年4 月17 日測得基巖變形為1.29～1.75 mm， 引起基巖壓縮變形的原因是上部荷載增加，基巖變形壓縮微增。

總之，通過監(jiān)測表明，#25 壩段基巖變形不大。

五、結 語

本文參考借鑒“智慧企業(yè)”“智慧工程”建設的新理念、新思維進行“智慧大藤峽”頂層設計，改變原有傳統(tǒng)信息化建設思路，打破數(shù)據(jù)壁壘和信息孤島，建立靈活、可拆卸式的微服務架構，提出“一三一”智慧工程總體思路，構建全面感知、全域互聯(lián)、全程智控、全景可視的發(fā)展新格局，對于“智慧大藤峽” 建設具有重要的指導意義。 安全智能監(jiān)測系統(tǒng)的典型實踐也說明了頂層設計的重要作用，對其他水利水電工程的智慧化建設有一定的參考價值。