大伙房水庫輸水應急入連工程信息化自動化系統構建

王 彤

(遼寧省水利水電勘測設計研究院 沈陽 110006)

劉大慶 蔡 新

(大連市供水有限公司 116021)

1 項目背景

大伙房水庫輸水應急入連工程是從大伙房水庫輸水(二期)工程鞍山加壓泵站向大連供水，解決大連金州以南地區及瓦房店地區缺水問題的長距離、跨流域、大規模輸水工程。

2 目標和任務

a.建設目標。實現輸水工程運行管理的現代化要求的建設目標。

b.建設任務。輸水工程信息系統建設任務是:在輸水工程沿線范圍內，建設一個以輸水調度運行系統為核心任務的輸水工程分布式控制系統工程總體技術解決方案。

c.建設原則。為確保預期目標的實現，建設時應遵循以下原則:?按需求導向，突出重點;?實用先進，安全可靠;?統一標準，擴展開放

3 需求分析

該信息化系統總體需求為:全線輸水統一調度，分層自動控制，保障全程調水安全和工程運行安全，快速響應突發事件。

調度中心根據可供水量、該地區用戶需水計劃，制定調度方案。以確保系統運行安全為目標，按照預定的調度模式，下達全線統一控制的調度指令。

4 系統總體設計

4.1 設計思路

根據需求特點和設計邊界條件，結合技術發展趨勢，設計系統的基本思想、方法和原則。

調度系統在對來水和用水需求進行分析后，使用調度方案進行全線調度控制。根據全線工作情況，按照調度方案，在保證輸水系統安全的條件下，執行泵組臺數、泵組轉數、閥門調節自動化運行。

計算機網絡系統是信息化系統的平臺，根據各個應用系統對網絡實時性、安全可靠性、帶寬要求建設計算機網絡。

行政電話及語音調度系統是自動化調度系統的輔助措施和必須的備用手段，采用行政、調度合一的程控交換系統與計算機網絡技術，實現傳統語音調度。

4.2 總體框架

該信息化系統工程管理層次清晰，地理分布廣闊，是一個覆蓋輸水全線的層次型、多系統集成，分布式的綜合自動化系統。該信息化系統工程基于5個計算機局域網并互聯構成的廣域網。從總體邏輯上看，在縱向上按管理層次結構劃分為三級:調度中心、站級、現地級。對應的廣域網系統也劃分為調度中心計算機網絡、中途站計算機網絡、現場總線網絡。

4.3 系統劃分

系統劃分為應用系統、基礎設施、組織管理。

4.4 安全體系

系統安全體系包括安全技術體系和安全管理體系，形成集防護、檢測、響應、恢復于一體的安全防護體系。

5 應用系統設計

5.1 調度自動化系統

綜合考慮輸水工程的應用需求，結合輸水工程信息自動化系統建設的特點，輸水工程調度自動化建設主要包括以下子系統:

a.輸水運算模型及仿真子系統。以數據處理子系統為依托，通過水力學數值計算配水模型、輸水計劃條件，實現對系統進行合理有效的運行調度。根據系統集成要求，模型子系統提供其他系統需求的功能和接口。

b.數據處理子系統。該工程是涉及1個調度中心、4個中途站的大型水利建設工程，其自動化系統是一個層次型多系統集成式綜合自動化系統，因此系統信息的來源是多方面的。調度系統進行有機集成和統一管理，包括匯總關聯、二次加工、長期沉淀、相互引用、統一表現，最終構成輸水調度數據平臺。

基礎數據庫分布在調度中心和各中途站，通過數據庫、數據交換、數據字典、數據輸入、數據查詢等系統建設，建成具有存儲、轉發和處理功能的輸水信息共享服務平臺。

c.調度方案生成子系統。在整個輸水系統中，不但承擔著輸水任務，同時也承擔著水資源的調配任務。輸水系統水源來自于大伙房水庫輸水工程，同時涉及碧流河水庫和東風水庫的運行，輸水用戶為大連市。因此輸水運行必須充分考慮水源及兩個水庫條件的制約和需求，必須考慮季節、突發事件等因素對輸水影響。

通過調度模型確立輸水方案，模擬仿真后，實現操作的可實施性。

d.調度指令生成子系統。輸水調度方案形成以后，調度指令生成子系統完成具體的調度方案實施功能，進入實質性的執行環節，輸水調度指令分解下發。

e.水量統計與結算子系統。通過自動化控制系統輸出的運行數據，按日、旬、月、年對各個輸水接管點的水量進行分時段統計，按水費征收管理部門規定的水價費率進行計算。

統計分析輸水過程，進行一定時間段內的水量平衡，計算水量損耗，分析損耗成因與分布，為輸水成本測算及企業效益評定提供依據。

5.2 自動化監控系統

該系統是輸水信息化系統的基礎。輸水信息化系統的各項功能子系統均以運行監控系統的實時控制、采集信息為基礎，加工生成各子系統的目標文件。輸水系統自動化監控系統包括調度中心遠程監控系統、4個泵站站級監控系統。

監控系統設計采用分層和全分布式體系結構，系統各功能分布在系統的各個節點上，每個節點相對獨立運行并嚴格執行指定任務。

5.3 運行管理系統

根據“統一調度，分級管理”的運行維護管理體制，工程運行維護管理系統總體結構由站級、調度總中心兩級組成。系統包括工程巡查維護子系統、突發事件響應子系統、工程維修養護子系統、工程管理考核子系統。

資產管理子系統主要包括固定資產管理、無形資產管理、流動資產管理和系統管理等部分，主要完成追蹤企業資產的動向，對資產的變動、損耗、采購、報廢等情況進行監管。

5.4 辦公系統(OA 系統)

在輸水工程信息自動化系統的總體框架下，業務網為基礎，圍繞公司實際辦公需要，整合、規范現行業務流程，建設覆蓋全線的通用辦公系統，實現各部門間辦公信息互聯互通、資源共享、協同辦公，全面提高工作效率。

5.5 視頻安防監控系統

a.監控對象。該系統需要監控的對象主要為廠區、各通道、進出口等區域。

b.監視系統功能設計。包括視頻控制、視頻查詢、視頻存儲。

6 基礎設施

6.1 計算機網絡

輸水工程信息化系統廣域網由三級網絡構成:第一級，調度中心計算機網絡;第二級，中途站計算機網絡;第三級，現地控制現場總線網絡。

中途站計算機網絡分為4個加壓站局域網。4個中途站局域網分別接入光纖傳輸專網與調度中心局域網絡互連互通。

中途站局域網及調度中心局域網均采用星型拓撲網絡結構。

調度中心采用1000M 冗余網絡交換設備，保證流量及響應速度，形成調度中心1000M 局域以太網。調度中心監控系統采用客戶機/服務器結構的網絡系統，配有數據庫服務器、應用服務器、路由器等。

各中途站采用100M 冗余網絡交換設備。各中途站內部根據輸水工藝流程及工藝要求，通過現場總線實現全站SCADA，具有可靠性高、適應性強的PLC 數據采集、控制功能，計算機管理顯示，構成分層分布控制、監測系統。

6.2 實體環境

系統運行實體環境是支撐全程業務運行、滿足調度、實時監控、會商的重要場所。各中途站中控室及調度中心是監視和控制工程運行的重要場所，重要設備24 小時不間斷運轉，調度、運行人員24 小時值班。為保證各系統設備的正常運行，同時能提供一個良好的工作、會商環境，應做到布局合理、功能齊備、操控便捷、環境舒適。中控室、調度中心需設置大屏幕顯示系統、擴聲系統、配電系統、設備防雷接地系統等。

機房內裝修按照通信機房及電子計算機機房設計規范設計，做好防塵、防水、防干擾設施。在滿足相關規范的前提下，確保機房安全、實用，同時還要保證機房的美觀。