□馮 倩（貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院）

1 概述

黃家灣水利樞紐工程位于貴州省紫云苗族、布衣族自治縣境內(nèi)的格凸河中游河段，格凸河是蒙江的右源支流，而蒙江屬珠江流域紅水河水系干流的一級支流。黃家灣水利樞紐工程是綜合性的水利工程，主要任務(wù)是灌溉、城鄉(xiāng)生活供水并兼顧發(fā)電。工程現(xiàn)階段擬建包含1個電站和9個泵站，分別是黃家灣電站，裝機容量為2×9500+1×5000 kW；長征橋泵站，裝機容量為4×2240 kW；擺山泵站，裝機容量為1×315 kW；懶龍坡提水站，裝機容量為1×280 kW；板壩泵站，裝機容量為2×200 kW；板貓?zhí)崴?，裝機容量為3×800 kW；羊場泵站，裝機容量為3×425 kW；箐口泵站，裝機容量為3×300 kW；平寨泵站，裝機容量為2×30 kW；高坎子泵站，裝機容量為2×11 kW。

根據(jù)黃家灣水利樞紐工程電站、主要泵站等建筑物的布置特點，實現(xiàn)科學(xué)合理管理，初擬黃家灣電站及擺山泵站、長征橋泵站、箐口泵站、羊場泵站、懶龍坡泵站、板貓泵站共設(shè)一個控制中心，設(shè)置在黃家灣電站。

2 總體設(shè)計思路

2.1 全線自動控制，實現(xiàn)自動化統(tǒng)一調(diào)水

為實現(xiàn)灌區(qū)骨干管網(wǎng)輸配水管理，系統(tǒng)采用水量調(diào)度監(jiān)控一體化調(diào)度控制作業(yè)，對輸水管線上閥門、泵組實行統(tǒng)一控制，保證全線順利輸水。

2.2 建設(shè)專用通信網(wǎng)絡(luò)，保障調(diào)度信息暢通

保障數(shù)據(jù)傳輸即時、信息暢通，是實現(xiàn)水量自動化調(diào)度的基礎(chǔ)。建設(shè)高性能的專用通信傳輸系統(tǒng)是保證信息自動化系統(tǒng)信息暢通，支撐應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)安全輸水、精確配水的調(diào)度目標(biāo)。

計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是自動化調(diào)度系統(tǒng)的載體，根據(jù)各個應(yīng)用系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)實時性、安全可靠性、帶寬要求建設(shè)計算機網(wǎng)絡(luò)。各個計算機網(wǎng)絡(luò)之間通過安全隔離實現(xiàn)互通，以保證系統(tǒng)安全。為提高網(wǎng)絡(luò)安全性、可擴展性，計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用層次結(jié)構(gòu)。既便于系統(tǒng)擴容，又可以將故障的影響面控制在一定范圍，還可以根據(jù)每層的重要性實施不同安全策略，更好地處理網(wǎng)絡(luò)安全與投資的關(guān)系。

通信系統(tǒng)為計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)通道，通信系統(tǒng)的性能決定了網(wǎng)絡(luò)的性能，采用分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性、可擴展性、安全性，既便于電路調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)維護、系統(tǒng)擴容，將故障影響控制在最小范圍。同時，根據(jù)每層的重要性采用不同安全策略，更好地處理網(wǎng)絡(luò)安全與投資的關(guān)系。

行政電話及語音調(diào)度系統(tǒng)是自動化調(diào)度系統(tǒng)的輔助措施和必須的備用手段，采用調(diào)度合一程控交換系統(tǒng)與計算機集成技術(shù)，實現(xiàn)當(dāng)代計算機終端調(diào)度的同時又可實現(xiàn)傳統(tǒng)的鍵盤調(diào)度，還可以實現(xiàn)容災(zāi)備份，提高網(wǎng)絡(luò)安全性。

3 建設(shè)目標(biāo)

黃家灣水利樞紐工程自動化系統(tǒng)設(shè)計分為10個系統(tǒng)：水情自動測報系統(tǒng)、墑情自動測報系統(tǒng)、工程安全監(jiān)測系統(tǒng)、閘門遠程控制子系統(tǒng)、泵站計算機自動監(jiān)控子系統(tǒng)、電廠計算機自動監(jiān)控子系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、水力量測系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)、水費計量與管理系統(tǒng)。

3.1 水情自動測報系統(tǒng)

對黃家灣水庫和整個灌區(qū)建立雨水情自動測報系統(tǒng)，自動采集傳輸入庫雨量、水位、流量等信息。選擇安全、可靠、快速的通訊方式，全面地掌握水庫壩址以上的水、雨情信息。

3.2 墑情監(jiān)測測報系統(tǒng)

對整個灌區(qū)建立墑情實時監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)固定站無人值守情況下的土壤墑情數(shù)據(jù)(電導(dǎo)率、含水量、溫度)的自動采集和無線傳輸，對土壤墑情的發(fā)生、發(fā)展及變化進行實時監(jiān)控和分析，及時準確地掌握監(jiān)測站的土壤狀況。

該系統(tǒng)設(shè)置監(jiān)測站和信息中心,信息中心對收集的實時信息進行加工處理，形成簡明的圖表信息，供各級防汛抗旱部門隨時調(diào)用或查詢。同時，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)（GIS）的結(jié)合，對農(nóng)田墑情、雨情、旱情、灌溉、用水以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等綜合信息實行一體化系統(tǒng)管理，從而為抗旱除澇決策提供科學(xué)依據(jù)。

3.3 工程安全監(jiān)測系統(tǒng)

建設(shè)工程安全信息采集系統(tǒng)，監(jiān)視及預(yù)警工程建筑物的運行狀態(tài)，保障工程的安全運行。

3.4 視頻監(jiān)視系統(tǒng)

設(shè)置視頻監(jiān)視系統(tǒng)，使運行管理人員能直觀地觀察到工程及設(shè)備的運行狀況，保障工程的運行安全和設(shè)備財產(chǎn)的安全。

3.5 閘門遠程控制系統(tǒng)

建立閘門遠程控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)中心站遠程查詢各工作閘門機電設(shè)備、閘前水位等實時數(shù)據(jù)，必要時對各閘門進行遠程監(jiān)控，并對運行過程中的各種事故、故障進行告警與記錄。

3.6 泵站計算機自動監(jiān)控系統(tǒng)

對長征橋等6座泵站的計算機監(jiān)控系統(tǒng)按無人值班（少人值守）運行方式設(shè)計，可定時采集機組、變壓器、斷路器、生產(chǎn)設(shè)備等的運行參數(shù)和運行狀態(tài)，更新實時數(shù)據(jù)庫，并可根據(jù)需要，向中心發(fā)送采集的各種數(shù)據(jù)和事件信息。計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布開放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分主控級和單元控制級，主控級完成全站監(jiān)控功能，可接受分控中心站對泵站遠程監(jiān)控。

3.7 電廠計算機自動監(jiān)控系統(tǒng)

電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)是一個可以監(jiān)測全廠生產(chǎn)、運行的綜合系統(tǒng)。按無人值班(少人值守)運行方式設(shè)計，可定時采集機組、變壓器、斷路器、生產(chǎn)設(shè)備等的運行參數(shù)和運行狀態(tài)，更新實時數(shù)據(jù)庫，并可根據(jù)需要，向中心發(fā)送采集的各種數(shù)據(jù)和事件信息，受控于電力系統(tǒng)的調(diào)度運行。采用以計算機監(jiān)控為基礎(chǔ)的集中監(jiān)控方式，計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布開放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分主控級和單元控制級，主控級完成全站監(jiān)控功能，負責(zé)與電力系統(tǒng)和調(diào)度中心及其它系統(tǒng)通訊。

3.8 水力量測系統(tǒng)

采用超聲波、堰流等方式，對總干渠（支渠及終端用戶等）的輸水（用水）流量進行自動測量，實時掌握整個灌區(qū)內(nèi)的供配水量情況，為合理和優(yōu)化配水及閘控制提供技術(shù)保證，為用水計量提供科學(xué)依據(jù)，真正實現(xiàn)輸供水調(diào)度的自動化，提高數(shù)據(jù)采集和處理的可靠性，減少人員巡測消耗。

3.9 水費計量與管理系統(tǒng)

對工程的運行管理來講，灌區(qū)的水費計量是重要組成部分。應(yīng)通過相應(yīng)的軟硬件設(shè)施，對灌區(qū)內(nèi)各需水用戶的用水情況進行掌握和管理，并通過電子手段，將相關(guān)數(shù)據(jù)輸入計算機，進行數(shù)據(jù)的分析、統(tǒng)計和管理。

4 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)采用開放式、分層、分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：

一層通信網(wǎng)絡(luò)：調(diào)度中心（設(shè)在安順）與控制中心的通信，租用光纖通訊網(wǎng)絡(luò)。二層通信網(wǎng)絡(luò)：控制中心與電站、泵站、閘站等的通信。自建工業(yè)級以太網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)。

黃家灣電站及擺山泵站、長征橋泵站、箐口泵站、羊場泵站、懶龍坡泵站、板貓泵站由16芯單模光纖組成通訊系統(tǒng)，采用目前技術(shù)成熟的2.5GSDH設(shè)備進行組網(wǎng)。從網(wǎng)絡(luò)運行可靠性考慮利用16芯組成二個2.5GSDH環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)具有自愈功能，并且組網(wǎng)靈活，便于擴展，可靠性高。該網(wǎng)絡(luò)可同時傳輸各泵站運行數(shù)據(jù)及狀態(tài)和視頻信號。

5 功能

自動控制系統(tǒng)能實時、準確、有效地完成對控制對象的安全監(jiān)控，滿足工程安全、可靠輸水、配水的需求。其主要功能包括：數(shù)據(jù)采集和處理；安全運行監(jiān)視及報警；實時控制與調(diào)節(jié)；人機接口；趨勢分析及事故追憶；運行參數(shù)統(tǒng)計記錄與生產(chǎn)管理；運行及操作指導(dǎo)；歷史數(shù)據(jù)（報表、曲線、事件、事故及故障）的查詢和打印；數(shù)據(jù)通信功能。

6 設(shè)備配置

該控制中心配置二臺操作員工作站、一臺通訊調(diào)度工作站、故障報警工作站及工程師工作站等。操作員工作站可實現(xiàn)對黃家灣電站及擺山泵站、長征橋泵站、箐口泵站、羊場泵站、懶龍坡泵站、板貓泵站各重要設(shè)備的監(jiān)測、監(jiān)視和遙控。

7 結(jié)語

工程涉及水文、工程地質(zhì)、工程建筑物、機電及金屬結(jié)構(gòu)、淹沒、征地移民、環(huán)境影響、水土保持、防汛抗旱等涵蓋建設(shè)期、運行期方方面面的管理及信息利用，采用現(xiàn)代信息技術(shù)能夠更加快捷和有效實施各環(huán)節(jié)的信息互通，提高工程建設(shè)與運行的管理水平，實現(xiàn)工程建設(shè)與運行信息化。

[1]李霞.黔中水利樞紐一期工程綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計研討[J].機電信息，2010（12）.