沈昌榮，夏修萍，劉兆峰

（1.南水北調(diào)東線江蘇水源有限責(zé)任公司，江蘇南京 210029；2.南瑞集團(tuán)（國網(wǎng)電力科學(xué)研究院）有限公司，江蘇南京 211106）

1 概 述

大型泵站群主要應(yīng)用于大規(guī)?？缌饔蛘{(diào)水［1］，如我國的南水北調(diào)工程、延安黃河引水工程、東江與水庫聯(lián)網(wǎng)供水水源工程及引江濟(jì)淮工程等?？缌饔蛘{(diào)水工程的大型泵站群一般具有規(guī)模宏大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能綜合、影響因素多等特點(diǎn)，如何對工程進(jìn)行科學(xué)高效的運(yùn)行管理，是工程綜合效益能否充分發(fā)揮的關(guān)鍵［2-3］。泵站遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與工業(yè)控制技術(shù)耦合到泵站運(yùn)行系統(tǒng)的一種集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理分析和實(shí)時監(jiān)控于一體的工業(yè)控制系統(tǒng)。

大型泵站群集控系統(tǒng)主要用于泵站群的生產(chǎn)調(diào)度控制，通過整合泵站、水庫等資源，實(shí)現(xiàn)工程現(xiàn)地監(jiān)控指令下達(dá)與遠(yuǎn)程監(jiān)測控制，完成對沿線的閘、閥、泵等的實(shí)時自動控制，是自動化輸水的核心。通過調(diào)研國內(nèi)典型工程系統(tǒng)建設(shè)情況，如南水北調(diào)江蘇段工程采用Intouch監(jiān)控軟件，東江與水庫聯(lián)網(wǎng)供水水源工程采用WinCC監(jiān)控軟件，東深供水工程采用ViewStar2000 監(jiān)控軟件，延安黃河引水工程采用國產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)軟件KingSCADA，但依賴Windows 操作系統(tǒng)，總結(jié)發(fā)現(xiàn)國內(nèi)大型泵站群集控系統(tǒng)主要依賴歐美發(fā)達(dá)國家的控制器芯片、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等產(chǎn)品，無法實(shí)現(xiàn)自主可控。近年國際局勢持續(xù)變化，增加了軟硬件供應(yīng)鏈的不確定性。在此背景下，需要研究自主可控的遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)，避免關(guān)鍵核心技術(shù)“卡脖子”，為大型泵站群的安全可靠運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)保障。

本文基于近年來國內(nèi)在泵站自主可控軟硬件方面的經(jīng)驗(yàn)積累，結(jié)合邊緣計(jì)算、信息模型、時間敏感工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)，研究并設(shè)計(jì)了一套在國產(chǎn)服務(wù)器、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等支撐環(huán)境下運(yùn)行的大型泵站群集控系統(tǒng)。

2 設(shè)計(jì)原則

（1）自主可控。全面采用國產(chǎn)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)與第三方應(yīng)用支撐，建立滿足自主可控要求的集控系統(tǒng)軟硬件環(huán)境。

（2）維護(hù)簡便。減少維護(hù)環(huán)節(jié)，降低溝通成本。避免集控與泵站間的協(xié)調(diào)，降低對雙方維護(hù)人員的要求，提高維護(hù)工作效率，縮短維護(hù)周期。

（3）實(shí)時性。系統(tǒng)下發(fā)的遙控/遙調(diào)命令具有較高的實(shí)時性要求，DL/T 60870-5-104協(xié)議的實(shí)時性對于保障安全生產(chǎn)具有重要的意義。

（4）可用性。集控系統(tǒng)必須具備較高的可用性，采用節(jié)點(diǎn)與通道等關(guān)鍵要素冗余設(shè)計(jì)與分布式架構(gòu)，在系統(tǒng)發(fā)生局部故障的情況下保持系統(tǒng)功能的正常運(yùn)行。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 總體架構(gòu)

大型泵站群集控監(jiān)控系統(tǒng)基于國產(chǎn)服務(wù)器、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫，采用架構(gòu)簡單、功能邏輯清晰的分布式監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)，可設(shè)計(jì)為3個層次，如圖1所示。

圖1 總體架構(gòu)

在網(wǎng)絡(luò)層，可依托國產(chǎn)化網(wǎng)絡(luò)及安全設(shè)備建立網(wǎng)絡(luò)硬件環(huán)境，基于遠(yuǎn)動通訊協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)，為數(shù)據(jù)資源統(tǒng)一管理及應(yīng)用系統(tǒng)高效運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐。

在公共服務(wù)平臺層，優(yōu)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，設(shè)計(jì)建立高性能實(shí)時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)的存儲與訪問機(jī)制，為運(yùn)行監(jiān)視與智能化應(yīng)用提供統(tǒng)一的資源服務(wù)。

在智能應(yīng)用層，基于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資源和基礎(chǔ)應(yīng)用組件，利用平臺消息總線、服務(wù)總線來實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)集控功能，支撐可視化、水量調(diào)度等各類業(yè)務(wù)互通互融。

3.2 支撐環(huán)境選型

3.2.1 操作系統(tǒng)選型

國產(chǎn)化操作系統(tǒng)產(chǎn)品的選型需要遵循適用性原則，選型的標(biāo)準(zhǔn)是對泵站控制應(yīng)用最優(yōu)，而不是對各家產(chǎn)品優(yōu)劣進(jìn)行簡單的排序。泵站控制系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視與控制，其應(yīng)用場景與電力控制調(diào)度系統(tǒng)類似，因此對操作系統(tǒng)的實(shí)時性、穩(wěn)定性、安全性較為敏感，同時需要較高的兼容性，能夠適應(yīng)國產(chǎn)化環(huán)境下其他軟硬件環(huán)境。操作系統(tǒng)選型對比情況如表1 所示，相關(guān)產(chǎn)品在安全等級方面表現(xiàn)都較好。統(tǒng)信系統(tǒng)在企業(yè)應(yīng)用方面起步較晚，且應(yīng)用案例較少，因此選型中不考慮統(tǒng)信系統(tǒng)。電力控制調(diào)度系統(tǒng)與泵站監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用場景最為接近，而凝思操作系統(tǒng)在電力調(diào)度系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，因此可選用凝思操作系統(tǒng)產(chǎn)品作為遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。

表1 操作系統(tǒng)選型對比

3.2.2 數(shù)據(jù)庫選型

國產(chǎn)化數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的選型同樣需要遵循適用性原則，選型的標(biāo)準(zhǔn)是對泵站控制應(yīng)用、現(xiàn)場實(shí)施最優(yōu)?；诓僮飨到y(tǒng)選型的調(diào)研成果總結(jié)數(shù)據(jù)庫選型要求，具體包括實(shí)時性、穩(wěn)定性、安全性、兼容性。其中兼容性主要指對進(jìn)口關(guān)系庫常用接口的兼容程度。

數(shù)據(jù)庫軟件選型對比情況如表2 所示，從擴(kuò)展性上看各數(shù)據(jù)庫在支持協(xié)議及容器化部署方面較一致。從安全審計(jì)方面看各數(shù)據(jù)庫軟件均支持權(quán)限與審計(jì)功能；從功能上看，除GaussDB 相對弱外，其余國產(chǎn)化數(shù)據(jù)庫軟件功能均具備替代國外數(shù)據(jù)庫軟件的能力，其中達(dá)夢數(shù)據(jù)庫軟件更是實(shí)現(xiàn)了自己的RAC 功能。考慮到電力調(diào)度系統(tǒng)與泵站監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用場景最為接近，而達(dá)夢與麒麟數(shù)據(jù)庫軟件在電力調(diào)度系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，因此重點(diǎn)對比達(dá)夢與麒麟數(shù)據(jù)庫軟件。由于達(dá)夢數(shù)據(jù)庫軟件采用類似oracle 數(shù)據(jù)庫軟件的架構(gòu)，其jdbc/oci 接口也可以與oracle 數(shù)據(jù)庫接口無縫替換，可快速替換現(xiàn)有應(yīng)用軟件，加上達(dá)夢數(shù)據(jù)庫軟件基于非阻塞IO性能比金倉略高，因此可選擇達(dá)夢數(shù)據(jù)庫軟件作為遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)。

表2 數(shù)據(jù)庫軟件選型對比

3.2.3 其他支撐環(huán)境

由于我國芯片技術(shù)的發(fā)展，國產(chǎn)服務(wù)器、交換機(jī)及網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備在功能與性能方面與進(jìn)口同類產(chǎn)品相近，國產(chǎn)交換機(jī)出現(xiàn)東土、瑞斯康達(dá)、華為、華三等交換機(jī)品牌，國產(chǎn)服務(wù)器涌現(xiàn)出浪潮、曙光等品牌，具備了使用國產(chǎn)設(shè)備替代進(jìn)口設(shè)備的能力。在國產(chǎn)軟件方面，國產(chǎn)GIS產(chǎn)品也日趨成熟，具備了替代進(jìn)口ArcGIS軟件的能力。

3.3 支撐組件功能設(shè)計(jì)

3.3.1 分布式實(shí)時數(shù)據(jù)庫

傳統(tǒng)水利水電一體化平臺實(shí)時庫在啟動時一次加載，如果發(fā)生修改需要通過重啟生效，同時各節(jié)點(diǎn)需要手工同步數(shù)據(jù)庫文件。為了簡化現(xiàn)場維護(hù)工作，提升系統(tǒng)可用性與穩(wěn)定性，可對現(xiàn)有監(jiān)控應(yīng)用實(shí)時數(shù)據(jù)庫進(jìn)行改造，建立分布式實(shí)時數(shù)據(jù)庫用于實(shí)現(xiàn)模型信息修改的在線更新與動態(tài)發(fā)布。

采用變量池設(shè)計(jì)，建立基于分布式架構(gòu)的實(shí)時數(shù)據(jù)庫體系，實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)跨計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)的動態(tài)存儲、發(fā)布與更新機(jī)制，并通過索引與鎖機(jī)制，提升系統(tǒng)訪問效率。同時引入分區(qū)概念，對實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊處理，不同分區(qū)的實(shí)時數(shù)據(jù)可以部署在不同服務(wù)器上，從而最大化地發(fā)揮分布式實(shí)時數(shù)據(jù)的計(jì)算與同步效率。

3.3.2 多機(jī)冗余管理

隨著先進(jìn)的理論與技術(shù)在泵站控制系統(tǒng)中的應(yīng)用不斷深入，傳感器、測控、計(jì)算機(jī)、通信等方面的技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，為大型泵站群項(xiàng)目的建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)［4］。由于泵站群大量應(yīng)用了先進(jìn)的傳感器與測控技術(shù)，監(jiān)控系統(tǒng)測點(diǎn)規(guī)模不斷膨脹，隨之而來的實(shí)時數(shù)據(jù)處理壓力增大，對計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時性、穩(wěn)定性提出了更高的技術(shù)要求［5-6］。為了確保系統(tǒng)的運(yùn)行效率，需要設(shè)計(jì)一種新的冗余架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)與計(jì)算資源的統(tǒng)一管理與調(diào)度，滿足大型泵站群監(jiān)控系統(tǒng)高效、易用、穩(wěn)定、可擴(kuò)展的需求。

設(shè)計(jì)大型泵站群集控監(jiān)控系統(tǒng)多機(jī)冗余機(jī)制（圖2），每個節(jié)點(diǎn)上均部署完整的實(shí)時數(shù)據(jù)庫。簡化冗余功能架構(gòu)，不設(shè)立管理節(jié)點(diǎn)，實(shí)時數(shù)據(jù)庫按現(xiàn)地控制單元（LCU）劃分為若干基礎(chǔ)數(shù)據(jù)單元，通過預(yù)定策略確定服務(wù)器所接管的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)單元。服務(wù)器采集本機(jī)接管基礎(chǔ)數(shù)據(jù)單元的實(shí)時數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)處理并發(fā)布到實(shí)時數(shù)據(jù)總線，同時接收其他服務(wù)器發(fā)布到數(shù)據(jù)總線的信息。當(dāng)某臺服務(wù)器停止工作后，相應(yīng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)單元會按照預(yù)定策略切換至其他在線服務(wù)器接管，相應(yīng)的實(shí)時數(shù)據(jù)采集、處理與發(fā)布功能也會切換到該服務(wù)器接管。

圖2 多機(jī)冗余功能示意

3.3.3 權(quán)限管理

權(quán)限管理是系統(tǒng)的重要組成部分，它連接各個組件，為系統(tǒng)的操作者和各個功能提供統(tǒng)一的身份認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作身份的統(tǒng)一管理，是建立可信任的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的核心措施之一。

權(quán)限管理是系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證，作為一種公共服務(wù)可為各應(yīng)用提供一組權(quán)限管理服務(wù)公共組件，強(qiáng)化權(quán)限管理的靈活配置功能，為用戶提供可靈活配置的、多級多角色權(quán)限管理服務(wù)。

（1）提供用戶、角色管理功能，并能提供全方位多粒度的權(quán)限控制，包括菜單、應(yīng)用、類型、屬性、數(shù)據(jù)、流程等方面的權(quán)限控制。

（2）提供用戶、組、角色等不同維度的權(quán)限管理功能以及系統(tǒng)通用配置功能，可設(shè)置不同的安全等級對訪問和操作權(quán)限進(jìn)行控制與管理，并可對用戶訪問和操作進(jìn)行記錄與審查，也可以通過權(quán)限管理實(shí)現(xiàn)工程各自動化系統(tǒng)的單點(diǎn)登錄。

（3）提供基于人員角色的賬戶供應(yīng)策略。能夠根據(jù)人員的角色來部署人員在各個系統(tǒng)中的賬戶信息。

（4）動態(tài)響應(yīng)人員信息的變化和策略的更改。如，當(dāng)人員信息發(fā)生變化時（工作職責(zé)發(fā)生變化等），根據(jù)這些變化對應(yīng)用系統(tǒng)的賬號進(jìn)行調(diào)整（賬號添加、刪除、角色變化等操作）。

（5）靈活定義人員賬號的命名規(guī)則，可以針對后臺不同的應(yīng)用系統(tǒng)采用不同的賬號命名規(guī)則。

（6）支持分級權(quán)限管理機(jī)制，可以按照組織機(jī)構(gòu)、被管理資源等內(nèi)容對人員和賬戶等進(jìn)行分級授權(quán)管理機(jī)制。

（7）身份信息的存儲和供應(yīng)，支持關(guān)系數(shù)據(jù)庫方式。可采用身份服務(wù)內(nèi)部用戶源，或與第三方系統(tǒng)外部源交互。

3.3.4 實(shí)時計(jì)算

設(shè)計(jì)基于XML描述的運(yùn)算方案解析組件，通過解析運(yùn)算方案，將計(jì)算方案依次拆解成獨(dú)立的子任務(wù)、運(yùn)算條目和運(yùn)算表達(dá)式腳本，通過構(gòu)建強(qiáng)大的腳本引擎加載運(yùn)算腳本，該引擎接收變量輸入值并返回腳本的計(jì)算結(jié)果。腳本計(jì)算組件不斷重新組合腳本引擎的運(yùn)算結(jié)果，并組合成新的子任務(wù)作為輸入提供給腳本引擎進(jìn)行下一輪的運(yùn)算，如此循環(huán)，直到運(yùn)算方案完成。

3.3.5 歷史數(shù)據(jù)服務(wù)

系統(tǒng)中涉及的數(shù)據(jù)分為持續(xù)性數(shù)據(jù)（即能夠再次使用的數(shù)據(jù)）和非持續(xù)性數(shù)據(jù)。持續(xù)性數(shù)據(jù)一般采用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行存儲和管理，數(shù)據(jù)訪問接口為應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的訪問數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方式。根據(jù)數(shù)據(jù)庫類型的不同，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)訪問接口，能處理關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、層次型數(shù)據(jù)庫、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。

統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口研究重點(diǎn)在數(shù)據(jù)庫（特別是關(guān)系數(shù)據(jù)庫）、XML 訪問上。在數(shù)據(jù)庫訪問接口上，功能服務(wù)的輸入?yún)?shù)包括數(shù)據(jù)源名稱、訪問的用戶名、密碼等，輸出可操作的數(shù)據(jù)庫的鏈接，通過該鏈接可對數(shù)據(jù)操作；在XML 訪問接口上，應(yīng)根據(jù)XML 存儲模式來對功能的輸入和輸出來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.3.6 系統(tǒng)進(jìn)程管理

系統(tǒng)進(jìn)程管理主要是用于管理和監(jiān)視應(yīng)用系統(tǒng)中的進(jìn)程的運(yùn)行情況，保證整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行。長時間不能接收進(jìn)程報(bào)告則認(rèn)為進(jìn)程異常，對于系統(tǒng)中所有主要進(jìn)程默認(rèn)異常后啟動自恢復(fù)，在必要的時候重新啟動進(jìn)程。并實(shí)時向系統(tǒng)報(bào)告進(jìn)程運(yùn)行的狀態(tài)。

3.3.7 數(shù)據(jù)通信與處理

數(shù)據(jù)通信模塊需要通過串口、以太網(wǎng)的連接方式，遵照標(biāo)準(zhǔn)DL/T634-1997（IEC60870-5-101）、DL/T645-1997（IEC60870-5-102）、DL/T667-1999（IEC60870-5-103）、DL/T476-2012（IEC60870-5-104）協(xié)議，讀取業(yè)務(wù)中實(shí)時數(shù)據(jù)、時段數(shù)據(jù)和序列等數(shù)據(jù)，上傳至通信服務(wù)端的實(shí)時數(shù)據(jù)和歷史服務(wù)器，并且同時接收通信服務(wù)端下發(fā)的各類數(shù)據(jù)執(zhí)行控制操作。數(shù)據(jù)通信模塊由多個進(jìn)程獨(dú)立構(gòu)成，多個通信進(jìn)程按照7×24小時連續(xù)工作的目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時提供及時準(zhǔn)確的通信日志記錄，供系統(tǒng)意外時恢復(fù)數(shù)據(jù)和分析通信情況時使用。

3.4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

3.4.1 圖形展示

平臺圖形組件設(shè)計(jì)采用Java 編程，可在不同平臺上實(shí)現(xiàn)圖形編輯和顯示的能力，同時可通過平臺提供的基本服務(wù)接口連接到數(shù)據(jù)總線，訪問實(shí)時數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)的展示，直觀展示所編輯圖形的運(yùn)行狀態(tài)。用戶可以根據(jù)需求繪制條形圖、折線圖、直方圖等統(tǒng)計(jì)分析圖形，進(jìn)行數(shù)據(jù)信息展示，如機(jī)組監(jiān)控、閘門監(jiān)控、公用及輔機(jī)設(shè)備監(jiān)控、供配電監(jiān)控等。

3.4.2 報(bào)表展示

設(shè)計(jì)基于統(tǒng)一的報(bào)表支撐組件進(jìn)行組織和管理，報(bào)表支撐組件可作為獨(dú)立于業(yè)務(wù)的中間件承載上層專業(yè)報(bào)表的運(yùn)算和展示，設(shè)計(jì)分為數(shù)據(jù)運(yùn)算引擎和格式化分析展示兩大核心，具有模板固定、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法明確、定期制作發(fā)布、模板按需定制的基本特點(diǎn)。通過報(bào)表系統(tǒng)函數(shù)庫提供時間函數(shù)、算術(shù)計(jì)算、各種專業(yè)計(jì)算等函數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)表計(jì)算和輸出，自動計(jì)算數(shù)據(jù)并按格式生成報(bào)表，如機(jī)組溫度報(bào)表、機(jī)組運(yùn)行監(jiān)測報(bào)表、效益統(tǒng)計(jì)報(bào)表等，滿足各種專業(yè)報(bào)表計(jì)算和展示的需要。

3.4.3 事件及報(bào)警

設(shè)計(jì)報(bào)警功能，要使其能夠在線監(jiān)視系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行情況，對數(shù)據(jù)越限和設(shè)備異常等事件經(jīng)報(bào)警設(shè)備自動告警，并能對報(bào)警事件進(jìn)行確認(rèn)、保存和查詢。

報(bào)警功能包括數(shù)值越限、變幅越限的報(bào)警，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信通道故障中斷報(bào)警等，功能設(shè)計(jì)如下：支持圖形、語音、短信的形式輸出報(bào)警事件，支持多種類型的報(bào)警。報(bào)警客戶端可操作性強(qiáng)，方便用戶配置報(bào)警參數(shù)和調(diào)整報(bào)警接收組?？煞旨増?bào)警，報(bào)警級別升高或降低時可以分別告警，且不同級別的報(bào)警應(yīng)采用不同的文字內(nèi)容、圖形顏色等加以區(qū)別。提供靈活、方便的告警輸出方式，按照預(yù)定義的通知策略即時通知到對應(yīng)的責(zé)任人，以縮短事故處理時間和提高事故處理能力，是監(jiān)視全廠運(yùn)行實(shí)況的專業(yè)輔助系統(tǒng)。

3.4.4 泵站聯(lián)合調(diào)度

系統(tǒng)以泵站、水閘為監(jiān)控對象，在采集各機(jī)組、水閘的運(yùn)行狀態(tài)信息的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域內(nèi)水情信息、水質(zhì)信息、調(diào)度目標(biāo)和調(diào)度原則，自動生成調(diào)度方案，通過自動化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對水閘、泵站的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控和聯(lián)合調(diào)度，達(dá)到區(qū)域內(nèi)防洪調(diào)度、水環(huán)境調(diào)度、興利調(diào)度、供水調(diào)度、應(yīng)急調(diào)度等水資源統(tǒng)一管理目標(biāo)。

基于自主可控環(huán)境設(shè)計(jì)水量調(diào)度的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)對泵站聯(lián)合調(diào)度功能的支撐。全線流量平衡是調(diào)度的目標(biāo)，就是要在各供水口門需求流量變化情況下實(shí)時計(jì)算出泵站流量及對應(yīng)的開機(jī)組合方案。

（1）人機(jī)接口。為方便運(yùn)行人員操作，全線流量平衡和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行共用同一顯示界面。界面可與后臺計(jì)算進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，直觀展示水量調(diào)度結(jié)果。

（2）全線流量平衡。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)調(diào)度中心下達(dá)的各泵站輸水量，在維持整個輸水線路的輸水量和前池水位基本不變的情況下，考慮沿線水工建筑物的水位等相關(guān)限制條件，按順序自動啟停水泵、閘門，并控制變速泵組的轉(zhuǎn)速。

（3）智能控制。泵站聯(lián)合控制功能是在泵站自動化建設(shè)已經(jīng)完善的基礎(chǔ)上泵站參與流程控制的機(jī)電設(shè)備均能在中控室及調(diào)度中心進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，機(jī)組實(shí)現(xiàn)流程化開停機(jī)，即控制室能在遠(yuǎn)方成功一鍵啟停機(jī)組。該功能的實(shí)現(xiàn)均是基于機(jī)電測控二次系統(tǒng)反饋的信號，因此還要求機(jī)電測控設(shè)備務(wù)必準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠，不能因?yàn)樾盘柈惓Ｒl(fā)聯(lián)合控制程序的誤判斷、誤操作。

聯(lián)合控制下發(fā)的是機(jī)組流程開停機(jī)控制指令，相關(guān)的斷路器控制、輔機(jī)控制、變頻器控制、閥門控制均由PLC的流程程序進(jìn)行協(xié)同控制。

3.4.5 可視化應(yīng)用

采用自主可控技術(shù)路線，融合BIM 與二三維一體化GIS 技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)大范圍場景與精細(xì)小場景的無縫切換，兩者實(shí)現(xiàn)聯(lián)動。

二三維一體化GIS 技術(shù)依托地理信息系統(tǒng)平臺，集成流域不同比例的地圖數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)，滿足地形地貌及所有調(diào)度信息的直觀顯示需求，通過電子地圖直觀顯示各站點(diǎn)實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)、重要地面標(biāo)志物等信息。

BIM 可視化平臺為整個智慧系統(tǒng)的表現(xiàn)層骨架，致力于在打通物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、運(yùn)算服務(wù)器的基礎(chǔ)上整合各類數(shù)據(jù)資源，滿足信息化建設(shè)需求。BIM模型數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)管理BIM 模型原始文件，并通過BIM 輕量化平臺提供的導(dǎo)出插件將BIM 原始文件解析處理為輕量化文件；運(yùn)維數(shù)據(jù)接入層采用數(shù)據(jù)服務(wù)中間件，接入各專業(yè)系統(tǒng)的運(yùn)維數(shù)據(jù)，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化整編。 中間件通過HttpREST、WebSocket、TCP/IP 等多種接口協(xié)議提供數(shù)據(jù)請求/推送服務(wù)；BIM 引擎服務(wù)層由BIM 輕量化平臺提供，向下負(fù)責(zé)解析模型數(shù)據(jù)層處理好的輕量化文件并形成WebGL 支持的三維數(shù)據(jù)模型對象，負(fù)責(zé)接入中間件的各項(xiàng)數(shù)據(jù)服務(wù)；向上負(fù)責(zé)對展示層建立數(shù)據(jù)服務(wù)訪問機(jī)制，提供WebGL 渲染調(diào)度執(zhí)行指令；BIM 可視化展示層作為系統(tǒng)的感知與交互前端，緊密對接業(yè)務(wù)需求，負(fù)責(zé)三維可視化場景渲染，響應(yīng)各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)指標(biāo)，執(zhí)行豐富逼真的三維動效。負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的流程串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的一體化綜合調(diào)度與集成。

充分考慮新技術(shù)發(fā)展需求與應(yīng)用業(yè)務(wù)需求，遵循自主可控、維護(hù)簡便、實(shí)時性、可用性的原則，研究并設(shè)計(jì)高可靠性的大型泵站群遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)，促進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)和大型泵站運(yùn)行管理方式的深度融合，對實(shí)現(xiàn)工程安全運(yùn)行、效益提升具有實(shí)踐意義。