調(diào)度與值班耦合應(yīng)用系統(tǒng)在泵站管理中的實現(xiàn)

劉 敏 ，胡露騫 ，沈啟航

（1. 南瑞集團（國網(wǎng)電力科學(xué)研究院）有限公司，江蘇 南京 211100；2. 杭州市千島湖原水股份有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

泵站作為水利工程的重要組成部分，不僅承擔(dān)著灌溉除澇、供水防洪的重要任務(wù)，還在排灌、水資源調(diào)度方面發(fā)揮著非常重要的作用，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。而泵站的運行調(diào)度又是泵站日常運營管理的重中之中，特別在汛期，嚴格控制機組運行的人員操作和指令執(zhí)行，科學(xué)、系統(tǒng)地強化泵站管理的過程控制，是泵站發(fā)揮運行效益的關(guān)鍵之處[1–2]。近年來，各地泵站、水閘等樞紐工程都高度重視水利信息化工作，相繼建設(shè)了工程管理系統(tǒng)。但目前多數(shù)泵站日常業(yè)務(wù)信息化應(yīng)用程度較低，少數(shù)泵站進行了信息化系統(tǒng)建設(shè)，但各子系統(tǒng)條塊分割，在數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、耦合應(yīng)用方面有所欠缺，距離實現(xiàn)精細化、智能化管理還存在一定差距，具體表現(xiàn)在：

1）調(diào)度管理缺乏規(guī)范化在線管理與跟蹤。現(xiàn)實調(diào)度過程中，發(fā)令、受令、執(zhí)行往往通過線下電話或傳真調(diào)度，或以紙質(zhì)調(diào)度文檔線下流轉(zhuǎn)，流程繁瑣，且無法準確獲取調(diào)度操作節(jié)點進度。

2）值班效率低下。多數(shù)泵站值班工作電子化程度低，排班與交接班多為人為調(diào)度與管理，運行人員在值班時也多為在紙上定時填寫泵站運行記錄表。

3）工作票和操作票兩票管理多為紙質(zhì)化記錄，缺乏與值班、集控系統(tǒng)的聯(lián)動，缺乏規(guī)范的信息化管理手段。操作執(zhí)行過程未能與值班用戶信息耦合，無法追溯整個操作流程，多為事后補單，同時操作過程缺乏與集控系統(tǒng)聯(lián)動，無真實監(jiān)視數(shù)據(jù)作為操作憑證和數(shù)據(jù)支撐。

因此，在泵站運行調(diào)度過程中，如何運用自動化與信息化結(jié)合的手段，管控操作票、工作票、交接班等工作制度信息化及流程化的落地實施，是泵站安全、高效運行所必須考慮的問題。為實現(xiàn)泵站控制運用工作的標準化、精細化管理，有必要完善調(diào)度開票與運行值班管理系統(tǒng)（以下簡稱管理系統(tǒng)）的建設(shè)，科學(xué)系統(tǒng)地強化泵站管理的過程控制，逐步實現(xiàn)規(guī)范精細、先進科學(xué)的泵站控制運用與管理模式。

1 管理系統(tǒng)總體設(shè)計

1.1 設(shè)計思路

通過對江蘇、浙江、安徽等省多地大中型泵站業(yè)務(wù)需求的調(diào)研可知，泵站的調(diào)度、操作、值班、機組實際運行等多個業(yè)務(wù)是環(huán)環(huán)相扣和流程化管理的，存在多個不同崗位、職責(zé)人員業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)交互的情況。

調(diào)度開票與運行值班耦合應(yīng)用涉及到調(diào)度、操作票、工作票的管理及值班交班 4 種主題業(yè)務(wù)。針對主題業(yè)務(wù)，遵循當(dāng)前主流 W3C 標準和規(guī)范，采用SOA 架構(gòu)，以業(yè)務(wù)工作流為設(shè)計主線，為用戶提供運行數(shù)據(jù)監(jiān)視、值班交班、調(diào)度開票、工作開票等服務(wù)功能。管理系統(tǒng)總體設(shè)計遵循一體化管控的架構(gòu)體系，部署在業(yè)務(wù)管理區(qū)，通過同步程序的“數(shù)據(jù)擺渡”方式獲取生產(chǎn)控制區(qū)的運行監(jiān)視數(shù)據(jù)，既能實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享又確保運行系統(tǒng)與管理系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)安全。在管理區(qū)業(yè)務(wù)中，主要包含調(diào)度-操作票、工作票-操作票兩大業(yè)務(wù)主線，而值班交班系統(tǒng)則為兩大業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)的耦合中心，將日常分散進行的調(diào)度與運行管理業(yè)務(wù)整合歸一，形成統(tǒng)一規(guī)范的流程化、精細化管理系統(tǒng)，具體設(shè)計思路如圖 1 所示。

圖 1 管理系統(tǒng)設(shè)計思路圖

根據(jù)不同用戶群的權(quán)限分配相應(yīng)的功能模式，相應(yīng)機構(gòu)用戶可通過不同的權(quán)限登錄平臺使用對應(yīng)的功能，完成各組織機構(gòu)的職能，實現(xiàn)基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心的工程管理。管理系統(tǒng)設(shè)計強大的 Web 應(yīng)用框架，在此基礎(chǔ)上可通過靈活配置快速定制信息服務(wù)應(yīng)用界面，為用戶提供便捷的訪問通道。在功能設(shè)計、數(shù)據(jù)對接等環(huán)節(jié)須預(yù)留接口，考慮與將來改建或新建的系統(tǒng)實現(xiàn)集成接入和互連互通。

1.2 總體架構(gòu)

根據(jù)信息系統(tǒng)的邏輯關(guān)系，管理系統(tǒng)采用信息化建設(shè)常見的分層結(jié)構(gòu)，自下而上分為采集傳輸層、數(shù)據(jù)資源管理層、基礎(chǔ)服務(wù)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、表現(xiàn)層 5 層，總體框架結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。

1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫設(shè)計時必須明確具體業(yè)務(wù)，明確業(yè)務(wù)的具體關(guān)聯(lián)關(guān)系及流程，同時充分考慮到優(yōu)化及效率問題[3]。

根據(jù)管理系統(tǒng)功能業(yè)務(wù)的要求和特性，在一體化數(shù)據(jù)庫框架下，根據(jù)業(yè)務(wù)要求設(shè)計公用模型資源、工程基礎(chǔ)、業(yè)務(wù)管理、工程運行、系統(tǒng)管理等數(shù)據(jù)庫，以及業(yè)務(wù)專用數(shù)據(jù)存儲表，并通過業(yè)務(wù)對象內(nèi)部通信和數(shù)據(jù)對外服務(wù)機制，構(gòu)建一體化的工程信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

圖 2 管理系統(tǒng)架構(gòu)圖

根據(jù)生產(chǎn)控制區(qū)與業(yè)務(wù)管理區(qū)數(shù)據(jù)安全交換的需要，按網(wǎng)絡(luò)分區(qū)建立相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)安全區(qū)的數(shù)據(jù)管理平臺，以實現(xiàn)集控系統(tǒng)中運行監(jiān)視信息的傳輸。

使用數(shù)據(jù)庫雙向復(fù)制技術(shù)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)管理區(qū)和生產(chǎn)控制區(qū)之間各數(shù)據(jù)庫的鏡像；利用網(wǎng)絡(luò)安全隔離正/反向同步技術(shù)，實現(xiàn)泵站生產(chǎn)控制區(qū)與業(yè)務(wù)管理區(qū)之間的數(shù)據(jù)同步。為確保對存量業(yè)務(wù)系統(tǒng)的兼容性，數(shù)據(jù)同步支持多種不同的數(shù)據(jù)源，支持對主流數(shù)據(jù)源讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)同步過程中，為最小化對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的影響，支持數(shù)據(jù)的增量同步。

1.4 業(yè)務(wù)工作流

管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)中，兩大業(yè)務(wù)主線分析如下：

1）調(diào)度-操作票。調(diào)度-操作票業(yè)務(wù)主要包含調(diào)度指令（以下簡稱調(diào)令）的下發(fā)和執(zhí)行、過程的跟蹤與反饋的全流程管理。通過對各地調(diào)度業(yè)務(wù)流程的調(diào)研和共性分析[4]可知，上級防汛指揮部門下達調(diào)度通知后，泵站管理處需擬定調(diào)度方案并下達調(diào)令，各當(dāng)值班長收到調(diào)令后依據(jù)調(diào)令內(nèi)容開具操作票，進行開停機、倒閘、變電等操作，具體操作節(jié)點與結(jié)果需實時更新并反饋至發(fā)令人，具體業(yè)務(wù)流程圖如圖 3 所示。

圖 3 調(diào)度開票業(yè)務(wù)流程圖

2）工作票-操作票。工作票-操作票業(yè)務(wù)主要應(yīng)用于泵站日常設(shè)施設(shè)備檢修、維養(yǎng)等應(yīng)用場景。泵站工作人員進入現(xiàn)場檢修、安裝和試驗應(yīng)執(zhí)行工作票制度[5]。對設(shè)備和線路進行檢修，需要高壓設(shè)備停電或者設(shè)置安全措施的，應(yīng)填寫第 1 種工作票；對帶電作業(yè)的，應(yīng)填寫第 2 種工作票。此外結(jié)合電站等其他水利工程經(jīng)驗，還包括電氣帶電作業(yè)工作票和緊急搶修單等不同應(yīng)用場景的票種。工作負責(zé)人依據(jù)不同業(yè)務(wù)需要開具不同種類的工作票，當(dāng)值班長收到工作票后根據(jù)安全措施要求再開具操作票，安全措施操作完成后執(zhí)行工作任務(wù)，具體業(yè)務(wù)流程圖如圖 4 所示。

2 管理系統(tǒng)功能實現(xiàn)

管理系統(tǒng)功能實現(xiàn)主要圍繞兩大業(yè)務(wù)主線，通過值班交班、調(diào)度管理、操作票管理、工作票管理4 個子模塊之間的耦合應(yīng)用實現(xiàn)。采用 Spring MVC框架，TOMCAT7 發(fā)布服務(wù)器，8.0 版 JDK 環(huán)境開發(fā)與實現(xiàn)，包含 Web 和移動 App 2 種應(yīng)用終端，滿足用戶多種辦公場景的應(yīng)用需求。軟件運行要求客戶端操作系統(tǒng)為 Windows 系統(tǒng)，瀏覽器為 IE8 及以上，Google Chrome/Firefox，F(xiàn)lashPlaer 為 10.2 及以上，支持 Android 和 iOS 移動應(yīng)用系統(tǒng)。

圖 4 工作票業(yè)務(wù)流程

2.1 值班交班

為規(guī)范運行值班工作，確保值班期間值守人員到位，認真履行職責(zé)，構(gòu)建了值班交班功能。值班管理功能主要服務(wù)于各基本站所；值班排班功能以自動化的模式管理班組，自動對班組進行排班，班組交接班線上操作，從而保障值班事務(wù)的規(guī)范化和標準化。具體實現(xiàn)以下應(yīng)用：

1）班組規(guī)范化管理。建立班組檔案，按不同值班時期，明確值班人員，并為班組成員賦予角色，將所有值班人員登記在冊。值班策略和排班規(guī)則自定義設(shè)置，適應(yīng)不同排班需求。

2）排班自動生成。通過預(yù)置排班策略，可一鍵生成排班明細，便于管理員在線實現(xiàn)調(diào)班、待辦等操作，部門領(lǐng)導(dǎo)及各班組均可查看到整個管理處排班詳情，便于實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度及任務(wù)安排。

3）值班定時提醒。以排班詳情為依據(jù)，通過定制值班提醒策略，可定期為值班人員推送值班提醒，便于交接班組及時做好準備工作。

4）線上交接班。交班班組填寫值班日志并推送給接班班組，接班班組審核無誤后可點擊接班，交班班組再次復(fù)核即可在線上確認交班給相應(yīng)班組，使整個交接班過程做到線上執(zhí)行、跟蹤與管控。同時，值班系統(tǒng)可與報表、告警、巡檢、兩票等系統(tǒng)進行信息共享，抽取特征統(tǒng)計數(shù)據(jù)，使值班日志突出重點，可交接。

2.2 調(diào)度管理

調(diào)度管理是工程精細化管理的重要工作。通過調(diào)度管理功能實現(xiàn)調(diào)令下發(fā)、執(zhí)行，能夠記錄、跟蹤調(diào)令的流轉(zhuǎn)和執(zhí)行過程，并能與集控系統(tǒng)的調(diào)令執(zhí)行操作進行聯(lián)通與數(shù)據(jù)共享。從而明確工程調(diào)度運用工作流程，規(guī)范管理行為，嚴格執(zhí)行過程運行各項調(diào)令，確保工程安全運用，發(fā)揮防洪排澇及調(diào)水引流綜合效益。具體實現(xiàn)功能如下：

1）調(diào)令下達。調(diào)度人員收到上級調(diào)令通知后，通過調(diào)令下達功能嚴格執(zhí)行上級防汛指揮部門的工程控制運用調(diào)令，依據(jù)各工程的控制運用標準和原則，合理安排泵站機組的開機臺數(shù)、順序及其運行工況的條件，將調(diào)令下達至各基層站所。

2）調(diào)令執(zhí)行。各基層單位應(yīng)可通過 Web、移動App 端接受調(diào)令任務(wù)提醒，依據(jù)調(diào)令內(nèi)容完成相應(yīng)操作后，可通過 Web、移動 App 端予以執(zhí)行反饋，反饋情況應(yīng)及時推送給上級管理部門和領(lǐng)導(dǎo)。

3）調(diào)令流程跟蹤。上級管理部門及領(lǐng)導(dǎo)、各基層單位可通過調(diào)令流程跟蹤功能跟蹤查看調(diào)令的流轉(zhuǎn)、執(zhí)行過程。調(diào)令流程包括調(diào)令的下達、執(zhí)行，以及在集控系統(tǒng)中的操作流轉(zhuǎn)，以做到科學(xué)調(diào)度，全程追溯。

2.3 操作票管理

操作票是泵站在運行管理中進行電氣操作時的書面依據(jù)，通過對操作票管理功能的建設(shè)，將調(diào)度管理應(yīng)用與操作票管理結(jié)合，將調(diào)令轉(zhuǎn)換為可流轉(zhuǎn)的操作票，實現(xiàn)泵站運行管理中開票審核—執(zhí)行抽查的全過程管理。具體實現(xiàn)功能如下：

1）預(yù)制樣票。用于維護一些常規(guī)的操作項目，針對不同票種，提前預(yù)編制典型操作票，以便在生成操作票時直接引用典型操作票，無需開票員重復(fù)編輯，簡化操作，提高效率。

2）操作全流程管控。以調(diào)令為依據(jù)，線上開具操作票，將操作指令分解下達至操作、監(jiān)護人員，執(zhí)行人員可按照步驟依次操作，同時操作過程中可與監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動，獲取最新監(jiān)視數(shù)據(jù)，做到操作有數(shù)據(jù)可依，領(lǐng)導(dǎo)與值班長可線上實時關(guān)注，管控和干預(yù)操作全流程。

3）操作票執(zhí)行與設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控聯(lián)動。將操作票系統(tǒng)與設(shè)備監(jiān)視數(shù)據(jù)系統(tǒng)對接，在分步驟預(yù)執(zhí)行操作指令時，預(yù)先比對設(shè)備狀態(tài)，確認狀態(tài)無誤后方可執(zhí)行操作，且在執(zhí)行過程中對現(xiàn)場監(jiān)控的設(shè)備狀態(tài)進行標識并預(yù)先閉鎖，防止誤操作出現(xiàn)事故。

4）手機端一鍵執(zhí)行。操作、監(jiān)護人員無需填寫紙質(zhì)版操作票，可在移動端簽收操作票，執(zhí)行完畢經(jīng)手機確認后即可將操作狀態(tài)反饋至調(diào)度中心，有效規(guī)范了操作、監(jiān)護人員的操作。

2.4 工作票管理

傳統(tǒng)運行中工作票為紙質(zhì)打印，無法做相關(guān)的歷史記錄和編號，并且無法在信息化系統(tǒng)中關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致無法針對設(shè)備做開票、消缺統(tǒng)計。工作票在使用時可實現(xiàn)自動開票和流轉(zhuǎn)。在開票時，根據(jù)情況允許用戶對工作票進行執(zhí)行、作廢、打印等操作，并自動對已執(zhí)行和作廢的工作票進行存根，便于統(tǒng)計分析，同時為保證運行操作的正確性，保障人身及設(shè)備安全，防止事故發(fā)生提供有效幫助。具體實現(xiàn)功能如下：

1）全過程管控。實現(xiàn)對工作票填寫、審核、下發(fā)、簽收、實施、過程變更及終結(jié)的全流程管理和自動流轉(zhuǎn)，方便工作票負責(zé)人、許可人、簽發(fā)人、班組等多種角色用戶實時關(guān)注，管控和干預(yù)操作全流程。

2）掃碼簽收。針對工作票現(xiàn)場實施人員經(jīng)常為外委人員，無系統(tǒng)使用權(quán)限，為此特別開發(fā)設(shè)計了掃碼確認實施功能。工作票負責(zé)人現(xiàn)場提供工作票唯一二維碼，外委人員通過手機微信識別二維碼，并在寫字板界面手寫簽名，簽名筆跡可實時上傳至管理系統(tǒng)，這樣通過信息化手段完成現(xiàn)場實施簽字確認的流程。

3）設(shè)備管理聯(lián)動。將工作票的開具與設(shè)備管理相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)設(shè)備消缺、開票，以及工作票合格率的統(tǒng)計分析，通過工作票和設(shè)備管理系統(tǒng)與自動化信息化系統(tǒng)的高度交互，提高設(shè)備運行管理維護及查漏消缺的工作效率。

3 結(jié)語

本研究以泵站日常運行調(diào)度為研究對象，分析了日常管理現(xiàn)狀及存在問題，梳理出調(diào)度-操作票、工作票-操作票兩大業(yè)務(wù)主線的工作流程，并以此為基礎(chǔ)介紹了調(diào)度開票與運行值班耦合應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)與實現(xiàn)，重點描述了值班交班、調(diào)度管理、操作票管理、工作票管理 4 個子模塊的功能設(shè)計，科學(xué)、系統(tǒng)地強化泵站管理的過程控制，將調(diào)度操作和值班交班實現(xiàn)了數(shù)字化、規(guī)范化的線上操作，從而明確了工程調(diào)度運用工作流程，規(guī)范了日常運行調(diào)度的管理行為，促進了泵站逐步實現(xiàn)規(guī)范精細、先進科學(xué)的泵站控制運用與管理模式，發(fā)揮防洪排澇及調(diào)水引流綜合效益，具有良好的推廣應(yīng)用價值。

調(diào)度開票與運行值班管理系統(tǒng)在業(yè)務(wù)流程及App 配合使用方面尚存少許紕漏與不足之處，下一步將通過數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)優(yōu)化、充分調(diào)研驗證業(yè)務(wù)流程等工作進一步提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，完成系統(tǒng)的功能設(shè)計與完善。