孟慧海

（山西省黃河萬家寨水務(wù)集團有限公司，山西 太原 030012）

娘子關(guān)供水工程二期信息化系統(tǒng)建設(shè)初探

孟慧海

（山西省黃河萬家寨水務(wù)集團有限公司，山西 太原 030012）

目前娘子關(guān)供水工程二期信息化系統(tǒng)完成實施，該系統(tǒng)總體框架劃分為基礎(chǔ)設(shè)施層、通信網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、應(yīng)用交互層、信息安全體系和標準規(guī)范體系七個部分。信息化系統(tǒng)的應(yīng)用對生產(chǎn)運行帶來一系列積極的變化。

娘子關(guān)；供水工程；信息化系統(tǒng)；調(diào)度監(jiān)控

1 前言

陽泉市轄4區(qū)4縣，總面積4 452 km2，人口約121萬。隨著經(jīng)濟建設(shè)的迅猛發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，工礦企業(yè)、市政建設(shè)用水量的日益俱增，現(xiàn)有的供水設(shè)施難以滿足與日俱增的城市用水需求。

陽泉市娘子關(guān)一期供水工程，擔(dān)負著全市80%以上的供水任務(wù)。一期工程設(shè)計流量1.5 m3/s，一級泵站原設(shè)計10臺機組，裝機7臺，5臺工作，2臺備用，單機流量0.3 m3/s，地下沉井式圓形泵房，直徑28 m。二期工程是2014年山西省水利重點工程，是為擴大城市供水水源，提高城市供水能力和保證率，促進陽泉市經(jīng)濟發(fā)展，改善人民群眾生活的生命工程。全線在一期工程的基礎(chǔ)上新增流量1.5 m3/s，工程包括新建水源站，一、二、三級泵站，城市配水管網(wǎng)，配水廠及配套設(shè)施。

2 工程運行對信息化系統(tǒng)需求分析

娘子關(guān)供水工程信息化系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能需求主要包括自動監(jiān)控、水利量測、視頻監(jiān)視、水費計量與管理、水資源管理和水量調(diào)度、綜合信息管理、辦公自動化、決策會商支持、信息發(fā)布等方面。

自動監(jiān)控功能：可準確、可靠地實現(xiàn)工程內(nèi)所有機組、泵組及輔助設(shè)備的遠程控制和現(xiàn)地控制，并對運行過程中的各種事故、故障進行告警與記錄。

水利量測：可實現(xiàn)對各級泵站流量自動測量功能，實時掌握整個區(qū)域內(nèi)的供配水量情況。

視頻監(jiān)視：可實現(xiàn)泵站、閘門、分水管線等工程主要位置視頻監(jiān)控功能，使運行人員能直觀地觀察到工程及設(shè)備的運行狀況。

水費計量與管理：可實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各需水用戶的水費管理，并進行數(shù)據(jù)的分析、統(tǒng)計。

水資源管理與水量調(diào)度：可實現(xiàn)區(qū)域需水、用水狀況等開展需水預(yù)測和歷史資料分析、統(tǒng)計等功能，充分發(fā)揮有限水量的經(jīng)濟效益。

綜合信息管理：可實現(xiàn)區(qū)域信息化系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)、視頻等信息的統(tǒng)一管理和展示，供相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、管理部門等進行查詢、分析，輔助決策。

辦公自動化：可實現(xiàn)各級組織管理機構(gòu)的公文流轉(zhuǎn)以及日常辦公的通用辦公功能。

決策會商支持：可實現(xiàn)輸水決策和應(yīng)對突發(fā)事件決策提供信息支持功能。

信息發(fā)布：可實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息外網(wǎng)用戶查詢功能，提供與社會公眾的交互平臺。

3 信息化系統(tǒng)組成方案

3.1 方案組成原則

娘子關(guān)供水工程信息化系統(tǒng)以自動控制和監(jiān)測為手段，以各泵站、水廠的安全輸水、精確配水為重點，運用先進的計算機、通信、信息和自動控制等技術(shù)，全面、及時地采集所需數(shù)據(jù)，快速地進行數(shù)據(jù)傳輸，安全可靠地進行數(shù)據(jù)存儲和管理，建設(shè)服務(wù)區(qū)域內(nèi)泵站自動控制、水處理、水費計量和用水管理、運行管理等業(yè)務(wù)的信息化平臺和調(diào)度會商決策支撐環(huán)境，實現(xiàn)供水系統(tǒng)控制自動化、工程運行管理信息化、調(diào)度系統(tǒng)經(jīng)濟化的建設(shè)目標。系統(tǒng)建成后，通過逐步擴展完善，能夠適應(yīng)娘子關(guān)供水工程的長期運營發(fā)展，并通過不斷優(yōu)化完善調(diào)度運行方案，最大限度地發(fā)揮工程投資效益。

3.2 改造總體框架

按照工程實際運行情況，工程設(shè)置總體框架劃分為基礎(chǔ)設(shè)施層、通信網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、應(yīng)用交互層、信息安全體系和標準規(guī)范體系七個部分。

基礎(chǔ)設(shè)施層是構(gòu)成工程信息化系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)，主要包括自動化采集及控制設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備、語音設(shè)備、實體環(huán)境等硬件設(shè)施。

通信網(wǎng)絡(luò)層是在估算本監(jiān)控系統(tǒng)各類信息量，分析節(jié)點信息流量的基礎(chǔ)上，為整個系統(tǒng)提供各種業(yè)務(wù)運行的傳輸平臺，為各級管理機構(gòu)之間的數(shù)據(jù)信息提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸通道，包括綜合通信系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)資源層是整個工程的數(shù)據(jù)中心，為整個應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持業(yè)務(wù)。包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、專業(yè)數(shù)據(jù)庫以及管理系統(tǒng)。

應(yīng)用支撐層，運用業(yè)界成熟的技術(shù)及標準，為信息化系統(tǒng)應(yīng)用的整合提供支撐平臺。應(yīng)用平臺層包括支撐服務(wù)、公共服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)、服務(wù)管理和安全管理。

在基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)支撐層和應(yīng)用平臺層的基礎(chǔ)上，業(yè)務(wù)應(yīng)用層負責(zé)實現(xiàn)各類業(yè)務(wù)邏輯。業(yè)務(wù)應(yīng)用層包括綜合信息管理系統(tǒng)、水費計量與管理系統(tǒng)、水資源管理和水量調(diào)度決策系統(tǒng)以及電子政務(wù)。

安全保障體系為實現(xiàn)信息共享提供安全支持。安全保障體系包括安全技術(shù)體系和安全管理體系，其中，安全管理體系包括安全策略體系、安全組織體系、安全運作體系。

信息化標準體系綜合現(xiàn)有信息技術(shù)的標準規(guī)范，確保系統(tǒng)設(shè)計、建設(shè)和運行符合相關(guān)標準的保障體系，在總體結(jié)構(gòu)的各層都有相應(yīng)的標準規(guī)范。信息化標準體系包括安全標準、網(wǎng)絡(luò)標準、數(shù)據(jù)標準、應(yīng)用標準和標準化管理等。

3.3 信息化方案

3.3.1 調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)

由核心工業(yè)以太網(wǎng)交換機組成雙以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，設(shè)置互為熱備的SCADA雙服務(wù)器2臺、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器2臺，應(yīng)用服務(wù)器2臺；應(yīng)用工作站3臺；WEB發(fā)布工作站1臺；同時布置操作員工作站、工程師站等。泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用單層以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)。由熱備操作主機、機組LCU、公用LCU等現(xiàn)地控制裝置共同組成泵站監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，通過通訊服務(wù)器與調(diào)度中心相連。一期泵站目前新增LCU直接與二期新泵站監(jiān)控系統(tǒng)中的通信服務(wù)器連接。

調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)采集與處理、事故和報警處理、趨勢分析、監(jiān)視和控制、經(jīng)濟運行、流量平衡、事故分析與處理、歷史資料系統(tǒng)、報表生成和打印、在線調(diào)試與自診斷等相關(guān)功能。

3.3.2 水資源管理與水量調(diào)度系統(tǒng)

該系統(tǒng)在現(xiàn)有供水能力的基礎(chǔ)上，進行未來需水和供水的初步平衡計算，以缺水預(yù)算為根據(jù)形成不同的調(diào)配方案，在最終的調(diào)配方案評估過程中，計算出每個方案的分水效益和水資源利用效率，輔助領(lǐng)導(dǎo)和專家對水量和水價進行科學(xué)分析、評價和管理，提供水資源的優(yōu)化配置功能，提高經(jīng)濟效益和社會效益。主要包括水量管理與配置、水資源配置方案評估、輸水調(diào)度與仿真和輸水調(diào)度方案評估與優(yōu)化4個方面。

3.3.3 水費計量與管理系統(tǒng)

水費計量與管理系統(tǒng)主要是定時統(tǒng)計計算各分水段的輸水流量、設(shè)定收費標準和周期以及用水單位繳費情況查詢，并提供打印和分析統(tǒng)計功能。

3.3.4 管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)。

管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)（GIS）采用成熟的地理信息軟件平臺進行定制開發(fā)，實現(xiàn)管網(wǎng)設(shè)施地理信息的全面管理，并為調(diào)度監(jiān)控、水費計費與管理、水資源管理與水量調(diào)度、綜合信息管理等提供GIS應(yīng)用服務(wù)，方便監(jiān)測與管理數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。

3.3.5 供水設(shè)施巡查與管理

主要利用移動巡查終端等便攜設(shè)備，提供基于手持移動終端的設(shè)施運行情況巡查信息的現(xiàn)場記錄采集、上報處理，對供水工程主要管網(wǎng)、泵站、取水口等情況、水流流向等進行記錄并采集現(xiàn)場照片、錄像、巡查軌跡等信息，巡查記錄上傳入庫，如發(fā)現(xiàn)重要工程隱患，可及時進行報警提醒。

3.3.6 綜合信息管理系統(tǒng)。

主要是將各種輸水、配水、工程運行信息等自來水公司用戶關(guān)心的綜合數(shù)據(jù)信息提供給相關(guān)人員，為用戶實現(xiàn)全處生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)的多角度、多層面的可視化，幫助用戶以直觀通用的方式全面清晰地了解整個工程的運行生產(chǎn)情況、變化發(fā)展趨勢。

3.3.7 電子政務(wù)系統(tǒng)。

作為水利部政務(wù)信息建設(shè)的一個重要組成部分，也是娘子關(guān)信息化工程的一個主要應(yīng)用系統(tǒng)，通過電子政務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)，建立起以綜合政務(wù)信息處理和各種管理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對內(nèi)提高全體工作人員的工作質(zhì)量、工作效率和管理水平，對外宣傳、實現(xiàn)政務(wù)公開、促進社會監(jiān)督的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。實現(xiàn)流域內(nèi)相關(guān)部門（單位）間互聯(lián)互通，信息資源充分共享，營造良好的協(xié)同工作環(huán)境，為生產(chǎn)科研、行政管理、服務(wù)公眾、領(lǐng)導(dǎo)輔助決策提供支持信息，逐步實現(xiàn)辦公自動化、政務(wù)公開化、管理一體化和決策科學(xué)化。主要包括娘子關(guān)信息網(wǎng)、辦公自動化子系統(tǒng)、資料管理子系統(tǒng)、信息發(fā)布子系統(tǒng)。

3.3.8 決策會商支持系統(tǒng)

根據(jù)用戶工作職責(zé)、范圍和工作需求，采用門戶、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)，構(gòu)建個性化和可視化的用戶界面，建設(shè)成一個綜合信息服務(wù)平臺、會商決策支持軟件運行環(huán)境，初步形成對應(yīng)急事件快速反應(yīng)體系的技術(shù)保障。

4 結(jié)語

工程目前配置達到了“無人值班，少人值守”現(xiàn)地監(jiān)控要求，減少了運行值班人員，提高了勞動生產(chǎn)率。同時，改變了過去以紙質(zhì)文件進行上下級工程任務(wù)的傳達，由計算機網(wǎng)絡(luò)代替了傳統(tǒng)的工作方式，提高了生產(chǎn)效率。信息化系統(tǒng)采用APP的手持終端服務(wù)系統(tǒng)，現(xiàn)場情況可及時傳達到調(diào)度中心和供水公司，在最短的時間內(nèi)為決策提供現(xiàn)場依據(jù)。通過水量管理及水費管理等相關(guān)系統(tǒng)，可以更加精確了解供水的需求量，為精細化供水打下堅實的基礎(chǔ)。通過仿真以及優(yōu)化調(diào)度方案等相關(guān)內(nèi)容使調(diào)水更加優(yōu)化，合理避開用電高峰，節(jié)約了運行成本。

TU991.1

C

1004-7042（2016）13-0036-02

孟慧海（1972-），男，1997年畢業(yè)于華北電力大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，助理工程師。

2016-10-12；

2016-11-20