廉 娟

(新疆塔里木河流域管理局信息中心，新疆 庫爾勒 841000)

博斯騰湖多泵站集控系統(tǒng)淺析

廉 娟

(新疆塔里木河流域管理局信息中心，新疆 庫爾勒 841000)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，大型泵站的集控已成為趨勢，在地廣人稀且經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)、吸引人才相對困難的南疆地區(qū)，泵站集控建設(shè)已變得極為迫切。根據(jù)博斯騰湖東、西泵站調(diào)度管理的需要，對泵站集控一體化系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，提出設(shè)計(jì)思路、建設(shè)在線監(jiān)測、采集分析、系統(tǒng)調(diào)控為一體的多泵站集控系統(tǒng)，基于該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多泵站遠(yuǎn)程管理可視化。將會(huì)使運(yùn)行管理和領(lǐng)導(dǎo)在決策中隨時(shí)全面了解各站點(diǎn)情況、掌握準(zhǔn)確信息。

水利信息化；泵站；集控

當(dāng)今的計(jì)算機(jī)技術(shù)使得我們所生存的社會(huì)正在產(chǎn)生質(zhì)的變化，用數(shù)字化手段來處理我們周圍的世界，最大限度的利用資源，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的集成、模型與數(shù)據(jù)的結(jié)合、各種信息的共享與傳播、決策支持方法的應(yīng)用等，使水利信息化的應(yīng)用成為水利事業(yè)發(fā)展的必然趨勢。新疆博斯騰湖泵站集控系統(tǒng)建設(shè)的提出正是順應(yīng)當(dāng)前信息化發(fā)展的潮流，是開都-孔雀河流域治理從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉(zhuǎn)變的一個(gè)重要舉措，將流域治理和開發(fā)提高到了一個(gè)新的臺(tái)階。

1 建設(shè)任務(wù)

1.1 實(shí)施背景

博斯騰湖東、西泵站揚(yáng)水工程位于博斯騰湖東側(cè)，距新疆庫爾勒市約65 km，隸屬于塔里木河流域管理局管理。目前兩座泵站基本沿襲傳統(tǒng)泵站運(yùn)行管理模式，各配備相應(yīng)的運(yùn)行人員，在各自的中控室值班，采用傳統(tǒng)的現(xiàn)地手動(dòng)控制或現(xiàn)地自動(dòng)控制方式。兩座泵站監(jiān)控系統(tǒng)各自獨(dú)立運(yùn)行，相互之間基本沒有聯(lián)系，形成信息孤島，因此科學(xué)統(tǒng)籌不同類型、不同階段、不同性質(zhì)的各項(xiàng)水利工程需要強(qiáng)有利的現(xiàn)代化手段。塔里木河流域管理局決定擬在庫爾勒市塔里木河流域巴音郭楞管理局建設(shè)集控中心。

巴音郭楞管理局集控中心綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采用統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一規(guī)劃的綜合一體化思路，從全局高度對泵站的所有自動(dòng)化系統(tǒng)的資源進(jìn)行整合，以改變傳統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)“各自為陣”，在不了解其它系統(tǒng)的情況下為了滿足自身的功能要求，在數(shù)據(jù)層和應(yīng)用功能模塊等方面進(jìn)行重復(fù)建設(shè)與實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致無法確保數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)處理的一致性和延續(xù)性、系統(tǒng)間獨(dú)立運(yùn)行、數(shù)據(jù)監(jiān)控采集標(biāo)準(zhǔn)眾多、數(shù)據(jù)源分散、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)處理等缺少統(tǒng)一設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的整體性差、結(jié)構(gòu)不合理、安全防護(hù)能力弱、橫向集成和縱向貫通困難，難以進(jìn)行統(tǒng)一管理和智能聯(lián)合調(diào)度等高級(jí)應(yīng)用功能的開發(fā)問題。通過采用基于統(tǒng)一平臺(tái)的應(yīng)用系統(tǒng)，可以對系統(tǒng)積累的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一整理、分析和挖掘，建立高效的智能輔助決策系統(tǒng)，提升泵站生產(chǎn)、管理和決策能力。

博湖東、西泵站揚(yáng)水工程遠(yuǎn)離庫爾勒市，交通、通訊、生活均不太方便，從事泵站綜合自動(dòng)化和無人值班管理又需要高素質(zhì)的管理、技術(shù)人員。集中控制管理可使泵站人員工作、生活向大城市相對集中，有利于留住，吸引人才，保持職工隊(duì)伍穩(wěn)定。

同時(shí)東、西泵站采用傳統(tǒng)的現(xiàn)地手動(dòng)控制或現(xiàn)地自動(dòng)控制方式，調(diào)度及操作不能同步，現(xiàn)場信息及調(diào)度決策信息需分級(jí)反映及回饋，過程較長，無法及時(shí)、有效地對泵站進(jìn)行控制，管理效率低，運(yùn)行安全沒有可靠保證。調(diào)控一體化將完成調(diào)管泵站“無人值班”(少人值守)的設(shè)備改造，大幅提高泵站的自動(dòng)化水平和安全生產(chǎn)管理水平，全面提高泵站的調(diào)度控制水平有利于更好地服務(wù)于現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的巡視維護(hù)、運(yùn)行分析和突發(fā)事件處理；全面提升調(diào)度系統(tǒng)管理能力和技術(shù)水平，促進(jìn)調(diào)度管理規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，提高工作效率和事故應(yīng)急響應(yīng)處理能力。

1.2 建設(shè)任務(wù)

實(shí)現(xiàn)博斯騰湖東、西泵站中控室內(nèi)上位機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)無人值班，少人值守，利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在庫爾勒集控中心，對泵站遠(yuǎn)程管理可視化，提高泵站運(yùn)行可靠性，提高信息化、自動(dòng)化水平。

2 總體設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)思路

實(shí)現(xiàn)庫爾勒揚(yáng)水管理處集控中心，西泵站控制中心內(nèi)上位機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)無人值班，少人值守，利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在庫爾勒集控中心，對泵站遠(yuǎn)程管理可視化，提高泵站運(yùn)行可靠性，現(xiàn)場留少量值守人員，使泵站人員的工作、生活向城市相對集中，有利于留住、吸引人才，保持隊(duì)伍的穩(wěn)定。

采用一體化應(yīng)用平臺(tái)技術(shù)設(shè)計(jì)思路，即采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用支撐平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)的整體設(shè)計(jì)，達(dá)到資源有效整合、信息高度共享的目標(biāo)。即采用一個(gè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控、監(jiān)測、監(jiān)視等不同業(yè)務(wù)的統(tǒng)一管理，避免不同業(yè)務(wù)之間的條塊分割，有效提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

根據(jù)系統(tǒng)分層分區(qū)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在庫爾勒揚(yáng)水管理處調(diào)度中心，東、西泵站中控室配置控制網(wǎng)、管理網(wǎng)、外網(wǎng)交換機(jī)，構(gòu)建本地局域網(wǎng)，并接入站內(nèi)通信系統(tǒng)，分層分區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)安全。

2.2 總體框架

通過系統(tǒng)需求分析，根據(jù)系統(tǒng)總體方案的基本設(shè)計(jì)思路，借鑒目前國內(nèi)外同類系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，對系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)采用先進(jìn)的、科學(xué)的信息技術(shù)，搭建系統(tǒng)總體框架，盡可能地避免未來的重復(fù)建設(shè)，為系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)邏輯構(gòu)成包括：應(yīng)用系統(tǒng)、應(yīng)用支撐平臺(tái)、數(shù)據(jù)資源管理平臺(tái)、數(shù)據(jù)采集及交換平臺(tái)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、安全體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、建設(shè)運(yùn)行管理體系、系統(tǒng)實(shí)體運(yùn)行環(huán)境等十部分，系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

2.3 系統(tǒng)總體劃分

根據(jù)本工程信息自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)與任務(wù)，系統(tǒng)主要由以下部分組成如圖2所示。

圖1 博斯騰湖泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)總體框架示意圖

圖2 博湖泵站自動(dòng)化系統(tǒng)主要組成結(jié)構(gòu)

1)基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)

包括電源與接地防雷、機(jī)房實(shí)體環(huán)境。

2)現(xiàn)地監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

現(xiàn)場監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)包括：泵站現(xiàn)地監(jiān)控系統(tǒng)、振動(dòng)擺渡及測流、工程安全監(jiān)測信息采集系統(tǒng)、視頻圖像采集系統(tǒng)、動(dòng)環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)。

3)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

包括東西泵站、巴管局集控中心通信傳輸系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

4)應(yīng)用系統(tǒng)

應(yīng)用系統(tǒng)包括閘門計(jì)算機(jī)監(jiān)控、安全監(jiān)測等測控類應(yīng)用系統(tǒng)；視頻圖像監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)；

2.4 系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)

整個(gè)系統(tǒng)采用縱向分層、橫向分區(qū)的體系結(jié)構(gòu)。

1) 縱向分層

分為現(xiàn)地級(jí)(即東、西泵站現(xiàn)地控制單元)、西泵站集控分中心及中心級(jí)(集控中心)

2) 橫向分區(qū)

按安全等級(jí)的不同分為內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)，內(nèi)網(wǎng)在邏輯上進(jìn)一步劃為管理區(qū)和控制區(qū)。

內(nèi)網(wǎng)的管理區(qū)內(nèi)分布的是本工程生產(chǎn)管理類的業(yè)務(wù)應(yīng)用，而內(nèi)網(wǎng)的控制區(qū)內(nèi)分布的則是本工程運(yùn)行監(jiān)控類的生產(chǎn)應(yīng)用，后者的安全級(jí)別高于前者，因此兩區(qū)需通過物理隔離裝置進(jìn)行隔離，以避免低安全區(qū)系統(tǒng)影響高安全區(qū)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

在內(nèi)網(wǎng)控制區(qū)設(shè)控制專網(wǎng)，用于承載實(shí)時(shí)性要求最強(qiáng)、安全性要求最高的閘/泵站監(jiān)控信息、水情測報(bào)信息、工程安全監(jiān)測信息。

在內(nèi)網(wǎng)管理區(qū)設(shè)信息內(nèi)網(wǎng)，用于承載工程管理、綜合辦公、視頻會(huì)議、決策支持、WEB發(fā)布等相關(guān)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的信息。考慮到信息內(nèi)網(wǎng)上承載的部分的業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要與控制專網(wǎng)上承載的閘/泵站監(jiān)控系統(tǒng)信息進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)交互，因而在控制專網(wǎng)與信息內(nèi)網(wǎng)之間通過單向隔離設(shè)備進(jìn)行聯(lián)通，嚴(yán)格控制區(qū)間流量的信息交換，保證控制安全。

信息外網(wǎng)主要提供互聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)，用于日常辦公下載文件、網(wǎng)上信息查詢等?？v向各級(jí)用戶通過建管局提供的Internet三層交換機(jī)訪問互聯(lián)網(wǎng)，外網(wǎng)與內(nèi)網(wǎng)的管理區(qū)接口，但通過配置防火墻等設(shè)備，以確保各類監(jiān)控系統(tǒng)的安全。Internet接口由巴管局集控中心統(tǒng)一接入。

圖3 系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)

2.5 系統(tǒng)功能

(1)實(shí)現(xiàn)泵站、安全監(jiān)測、動(dòng)環(huán)等的綜合監(jiān)視與控制；

(2)實(shí)現(xiàn)東、西泵站重要部位的視頻圖像遠(yuǎn)程采集與實(shí)時(shí)監(jiān)控；

(3)實(shí)現(xiàn)泵站、安全監(jiān)測、視頻、動(dòng)環(huán)等各業(yè)務(wù)信息的綜合展示與信息服務(wù)；

(4)實(shí)現(xiàn)日常業(yè)務(wù)處理；

(5)實(shí)現(xiàn)工程安全分析與評(píng)估。

實(shí)現(xiàn)東、西泵站主體結(jié)構(gòu)的工程安全分析評(píng)估。以安全監(jiān)測自動(dòng)化和安全管理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，由分析建模和安全評(píng)估兩大功能模塊構(gòu)成，對長期監(jiān)測資料進(jìn)行處理計(jì)算、定量分析、比較判斷和綜合統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)從監(jiān)測數(shù)據(jù)到監(jiān)測部位的異常告警，并在此基礎(chǔ)上對整個(gè)工程的安全狀況做出綜合評(píng)估，對異?，F(xiàn)象給出可能的原因以供進(jìn)一步檢查確認(rèn)，針對發(fā)生異常的原因提供一些處理措施或方案以供參考。

(6)實(shí)現(xiàn)工程移動(dòng)巡檢、辦公自動(dòng)化及門戶網(wǎng)站等工程輔助應(yīng)用服務(wù)。

3 結(jié)語

隨著信息化技術(shù)廣泛地應(yīng)用，為統(tǒng)籌運(yùn)行管理在快速掌握情況、科學(xué)決策打下了基礎(chǔ)。泵站集控系統(tǒng)的建設(shè)是統(tǒng)籌運(yùn)行管理、吸引、保留人才及提高工程自動(dòng)化水平和安全生產(chǎn)管理水平的需要。系統(tǒng)建成后將會(huì)使領(lǐng)導(dǎo)在各種會(huì)商決策中全面了博湖泵站整體情況，及時(shí)掌握各類實(shí)時(shí)信息，從而使決策更加科學(xué)和合理。

[1]覃新聞，托乎提·艾合買提，等.塔里木河流域水資源統(tǒng)一管理與調(diào)度實(shí)踐[M].北京：中國水利水電出版社.2013.

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[3]匡正.大型泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成及管理[J].自動(dòng)化應(yīng)用.2014(1).

2016-04-07

廉娟(1982-)，女，河北玉田人，工程師，主要從事水利信息化規(guī)劃、建設(shè)管理，信息系統(tǒng)運(yùn)維管理等工作。

S277.9+2

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1004-1184(2017)01-0189-02