雅礱江流域大壩安全信息化建設與應用

張 曉 松， 馮 永 祥， 李 小 偉

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610051)

1 流域開發(fā)與大壩管理

1.1 流域開發(fā)概況

雅礱江流域水電開發(fā)有限公司(簡稱“雅礱江公司”)的主要業(yè)務是水力發(fā)電，根據國家發(fā)改委授權，負責實施雅礱江水能資源開發(fā)，全面負責雅礱江梯級水電站的建設和管理。

雅礱江發(fā)源于青海省巴顏喀拉山南麓，全長1571公里，是金沙江最大的支流。雅礱江干流規(guī)劃開發(fā)21級電站，壩高超過100米的電站有9座，規(guī)劃可開發(fā)裝機容量3000萬千瓦，在全國規(guī)劃的十三大水電基地中，裝機規(guī)模排名第三。按照雅礱江流域水能資源開發(fā)“四階段”戰(zhàn)略，雅礱江公司已成功建成中國20世紀投產發(fā)電的最大水電站——二灘水電站，電站所提供的優(yōu)質、清潔電能為川渝乃至華中地區(qū)的經濟發(fā)展做出了重要貢獻。具有305米高世界第一高拱壩的錦屏一級水電站，具有4條17公里長世界最大規(guī)模引水隧洞群的錦屏二級水電站，以及下游官地水電站于2012年至2013年陸續(xù)投產發(fā)電，雅礱江公司裝機規(guī)模已突破1000萬千瓦。目前，下游桐子林水電站在建，計劃2015年首臺機組投產；籌建項目有兩河口、楊房溝水電站，正在進行前期工作的項目有中游的卡拉、牙根、楞古和孟底溝等5個水電站，以及上游的新龍等9個梯級電站。

1.2 大壩安全管理概況

按照“流域化、集團化、科學化”發(fā)展與管理理念，雅礱江公司于2011年成立了大壩中心，主要承擔流域梯級電站大壩的安全管理與技術支持，公司流域化大壩安全管理的框架初步形成。水電站大壩安全管理工作，由公司總經理全面領導，分管生產的副總經理負責分管，大壩中心負責歸口管理。公司各電廠和管理局是所屬水電站、在建工程管理單位，負責按公司授權做好所管水電站的大壩安全管理日常工作。

雅礱江公司大壩中心的具體職責主要包括通過制定和監(jiān)督執(zhí)行公司有關規(guī)章制度，進一步規(guī)范公司流域各電站大壩安全管理工作；通過建設流域大壩安全信息管理系統和進行監(jiān)測分析，及時掌握大壩運行狀態(tài)和安全狀況，有效控制重大安全風險；通過組織定期檢查、安全注冊等管理手段，發(fā)現并消除重大工程隱患；通過對重要水工設施維護項目的技術管理，提升大壩安全健康水平。各電廠和管理局作為公司派駐現場的運行單位和建設管理單位，是電站和在建工程的安全責任主體，電廠主要負責所轄電站水工維護、巡視檢查和觀測設施的運行維護等現場日常工作，管理局主要負責工程監(jiān)測系統建設和施工期大壩安全監(jiān)測現場工作。

2 信息化建設的基本內容

雅礱江流域梯級電站具有點多面廣、高壩大庫、地理位置偏僻等特點，梯級大壩群的安全運行對流域大壩安全管理提出了較高的要求。大壩安全信息化工作是提高大壩安全監(jiān)督管理水平的重要手段，對雅礱江公司建立大壩安全遠程管理與現場工作相結合的流域化體系，以及優(yōu)化資源配置、提高工作效率、促進標準化作業(yè)等方面具有較大意義。

根據國家《水電站大壩運行安全信息化建設規(guī)劃》(電監(jiān)安全〔2006〕47號)，信息化建設的任務就是建設國家電力大壩安全信息主系統、各流域(區(qū)域)大壩安全信息分系統、各水電站運行單位大壩安全信息子系統。

雅礱江公司大壩安全信息化工作主要包括兩方面：

2.1 水電站大壩安全信息子系統

雅礱江公司于2009年完成了二灘水電站監(jiān)測自動化系統改造，自動化率超過90%。后續(xù)投產的官地、錦屏二級、錦屏一級等電站均按監(jiān)測自動化的要求設計和建設，投產即實現監(jiān)測自動化，嚴格執(zhí)行了各電站大壩安全信息子系統的建設要求。

2.2 流域大壩安全信息分系統

按照雅礱江公司“流域化、集團化、科學化”發(fā)展與管理理念，流域化大壩安全管理是公司流域化電力生產管理和工程建設管理的重要組成部分，流域大壩安全信息分系統建設，符合國家大壩安全監(jiān)管需要，與雅礱江公司流域化管理需求不謀而合。雅礱江公司于2011年啟動了雅礱江流域大壩安全信息管理系統(簡稱“流域大壩系統”)的建設工作，2013年系統投入試運行，已接入二灘、官地和桐子林電站，兩河口、錦屏一二級電站接入工作已準備就緒。流域大壩系統定位為雅礱江公司流域大壩安全管理和技術管理的統一平臺，主要功能是對公司各投運水電站以安全監(jiān)測為主，包括巡檢維護、定檢注冊等大壩安全信息進行全面管理，并為施工期大壩安全監(jiān)測管理提供信息化手段，最終實現全流域21級梯級電站大壩安全信息的接入和管理。通過流域大壩系統實現對公司大壩安全管理的業(yè)務支持，有利于高效的進行信息處理，優(yōu)化水工管理專業(yè)的人力資源，提高公司水電站大壩的運行和管理水平。

3 流域大壩系統的特點與應用

流域大壩系統數據管理中心位于成都，通過集控調度專線與各投運電站大壩監(jiān)測自動化系統連接，通過電信專線與在建電站客戶端連接。針對不同的使用者，系統提供專業(yè)軟件、信息網站、平板電腦、智能手機等4種訪問途徑，實現數據采集、數據審核、數據計算、查詢統計、資料整編、離線分析等安全監(jiān)測功能，以及水工點檢、技術文檔、大壩定檢注冊等信息管理功能。

3.1 系統的主要作用

3.1.1 及時掌握大壩安全信息

雅礱江公司各級工作人員，可根據工作需要選取專業(yè)軟件、網站頁面、平板電腦、智能手機等4種訪問途徑獲取大壩安全信息，及時掌握大壩安全狀況。特別是可通過與系統同步的大壩安全信息網站這一信息發(fā)布平臺，便捷地查詢和采集數據，并可以在網站上通過手機短信或郵件方式預定數據，在需要時第一時間了解到相關情況。

3.1.2 節(jié)省投資優(yōu)化資源

流域大壩系統按全流域21級水電站信息統一管理的要求進行設計和建設，統籌規(guī)劃目前流域各投運、在建、籌建水電站納入系統的時間和方式，后續(xù)建設的電站項目，監(jiān)測信息直接納入流域大壩系統管理，不再需要重復建設電站監(jiān)測信息管理系統，節(jié)省了投資。同時，通過信息化遠程管理和流域共享等手段，可以進一步優(yōu)化公司大壩安全管理、安全監(jiān)測等人力資源配置，提高電廠和在建電站監(jiān)測參與人員技能和效用，有利于形成精干高效的生產運行隊伍，有利于推進電站群無人值班(少人值守)工作，解決生產一線員工后顧之憂，吸引并留住有用人才。

3.1.3 提高監(jiān)測工作效率

流域大壩系統提供了監(jiān)測數據自動化接入和人工數據快速入庫的平臺，大壩安全監(jiān)測中工作量較大的數據錄入、數據處理、分析整編等工作可以便捷地實現或由系統一鍵完成，部分工作可以在成都遠程完成，大幅降低了現場工作人員的勞動強度和工作量。原來需要每個電站都投入人員的工作，現在可以集中專業(yè)人員完成多個電站同類工作，專業(yè)化程度得到提高。對大壩安全相關單位較多的施工期水電站，其工作效率更是大幅提高，從數據的錄入、審核到發(fā)布，各單位可便捷及時完成，同時，系統還可根據工作的及時性評價施工單位和監(jiān)測中心的工作質量。

3.1.4 提升大壩安全管理水平

流域大壩系統針對公司現有大壩安全管理工作的實際情況，根據雅礱江公司相關職能部門、大壩中心、各電廠、各管理局的職責和工作需求，通過信息化的手段，進一步理順關系、明確界面、優(yōu)化流程、共享資源，充分體現其科學性、實用性、高效性，使各方面的管理協調一致，形成遠程監(jiān)控和現場檢查相結合的流域大壩安全管理新模式，提升了公司大壩安全的整體管理水平。

3.2 系統的主要特色

3.2.1 安全監(jiān)測自動化采集服務

流域大壩系統首次提出由監(jiān)測自動化系統向信息系統提供采集服務的概念，具備采集多個不同監(jiān)測自動化系統廠商數據功能，打破了監(jiān)測自動化系統廠家壟斷電站數據采集的格局。采集服務的實現，可以在不改變現場原有自動化系統硬件設置等的情況下，僅通過軟件技術將多個水電站的多個自動化系統集成在流域大壩系統中。實現了在網站、專業(yè)軟件、平板電腦、智能手機等多終端，隨時隨地按權限采集數據，使信息系統與自動化采集系統完美結合。

3.2.2 安全監(jiān)測工作施工期轉運行期無縫銜接

流域大壩系統能夠滿足水電站建設和運行不同階段的安全管理要求，能夠適應不同的管理模式和工作流程，各單位、部門、人員能夠根據其工作職責有序開展工作。系統充分兼容水電站建設和運行的大壩安全監(jiān)測信息，運行期和施工期的信息在同一系統中存儲、處理和發(fā)布，并不需要差別對待和標識。系統從建設初期就可以為水電站提供信息管理服務，建設期到運行期的大壩安全管理職責變化不影響系統的運行，系統在施工期和運行期之間可實現安全監(jiān)測工作無縫銜接和平滑過渡。

3.2.3 施工單位網絡外使用

在流域大壩系統中考慮到了雅礱江公司網絡內部(公司總部、電廠、管理局等)和外部(監(jiān)測承包商、監(jiān)測中心等)人員的職責和情況，通過不同的信息錄入方式和權限控制實現系統服務的完整，在保證了公司內部網絡安全的前提下，實現外部人員的使用功能。由于與系統相關的部分單位不能訪問公司內網，本系統專門為監(jiān)測施工單位、監(jiān)測中心、外委單位等位于外網的單位提供C/S專業(yè)軟件，用戶根據工作范圍可以完成錄入監(jiān)測點信息、查看監(jiān)測點歷史數據、對數據列表、繪制過程線、審核數據等工作。解決了施工期數據傳遞存在的環(huán)節(jié)多、時間長、數據一致性差等問題，特別是監(jiān)測中心不再需要對施工單位提交數據的進行兩次整理工作。

3.2.4 水工點檢管理

流域大壩系統將日常的巡視檢查按水工點檢的要求進行管理，使水工點檢在公司大壩安全管理中得以應用和推廣。巡視檢查是水工管理的重要工作，在巡視檢查規(guī)定路線上設置關鍵點地址紐，巡檢過程中用巡檢機讀取地址紐號碼，在巡檢結束后，及時通過數據連接線接入計算機，系統從巡檢機中讀取時間和地址紐信息入庫。系統根據各大壩的巡視檢查路線，以WEB方式提供固定格式的錄入界面，設置關鍵屬性以方便查詢和分析巡視中發(fā)現的問題。系統以Web方式提供巡視檢查記錄的查詢，可以在布置圖上顯示巡視檢查人員、實際行進路線，并顯示各巡視關鍵點的時間和關鍵點間行走所花費的時間間隔等。

3.2.5 移動辦公

移動辦公是全新的辦公模式，可以讓辦公人員擺脫時間和空間的束縛。流域大壩系統利用手機和平板電腦的移動信息化軟件，建立了移動終端與電腦互聯互通的應用系統，使公司相關領導和工作人員可以隨時隨地進行隨身化的信息獲取和管理。移動終端軟件提供了文檔轉發(fā)、信息查詢、監(jiān)測數據采集和審核等功能，滿足了移動辦公的需要。

3.2.6 系統運行實時監(jiān)控

流域大壩系統由分布在各地的不同設備組成，與監(jiān)測自動化、水情、泄洪振動、強震、全國電力主系統等系統相關聯，眾多的功能軟件分裝在各地設備上，系統的運行需要各類硬件和軟件保證正常運行，及時了解系統的運行狀態(tài)顯得非常重要。系統提供了運行狀態(tài)的實時監(jiān)控手段，并能通過手機短信及時將系統故障及時通知系統管理員，增強了系統的安全性和健壯性。

3.2.7 三維可視化

日前，科技部已正式批復啟動由雅礱江公司牽頭承擔的國家“十二五”科技支撐計劃“雅礱江流域數字化平臺建設及示范應用”課題，其子課題之一就是，錦屏一級水電站、兩河口水電工程將分別作為投運和在建電站，試點安全監(jiān)測信息管理三維可視化。借助公司數字雅礱江平臺和水電站水工全信息三維模型，三維可視化中將包含位移、滲流、主要應力應變等監(jiān)測點，并可實現對監(jiān)測、巡檢信息的查詢與展示，包括儀器基本屬性、觀測數據以及過程線圖等的查詢。可直觀顯示水工建筑物存在的缺陷、隱患和運行中應特別注意的部位，并對其進行動態(tài)管理。

3.3 系統使用職責劃分

3.3.1 大壩中心

負責流域大壩系統的建設、運行和維護；負責公司大壩安全信息的統一對外報送；負責公司運行水電站大壩安全監(jiān)測資料整編分析。

3.3.2 電廠水工管理機構

負責通過流域大壩系統建立健全水電站大壩安全技術檔案；負責水電站大壩安全監(jiān)測自動化系統的運行維護，以及人工監(jiān)測項目的測讀、信息錄入；負責水電站日常巡視檢查，以及主要巡檢記錄錄入。

3.3.3 管理局監(jiān)測工作管理機構

負責在監(jiān)測施工工程、監(jiān)測自動化工程、安全監(jiān)測中心服務等的采購中提出流域化信息管理要求；負責監(jiān)督監(jiān)測有關承包商使用流域大壩系統進行安全監(jiān)測數據管理。

3.3.4 在建電站安全監(jiān)測中心

負責督促施工單位及時錄入安全監(jiān)測數據；負責及時審核數據，必要時向施工單位提出數據重測或重錄等要求；負責使用流域大壩系統進行監(jiān)測資料整理分析，并及時反饋系統使用中發(fā)現的問題。

3.3.5 監(jiān)測施工承包商

負責使用流域大壩系統提供的軟件及時錄入監(jiān)測數據并上傳，校核錄入系統的監(jiān)測數據，確保準確無誤。

4 信息化工作的體會

通過多年來的大壩安全信息化工作實踐，雅礱江公司水電站大壩安信息化建設和應用取得了一定實效，確保了水庫大壩的正常安全運行。總結下來有以下幾點體會：

(1)大壩安全信息化建設將現代通信與信息處理技術應用到了大壩安全管理工作中，是現代企業(yè)管理的必然趨勢。企業(yè)應當高度重視信息化工作，認真學習、掌握國家有關大壩安全管理和信息化建設的法律法規(guī)、技術標準，并在水電站建設和運行管理工作中嚴格貫徹落實。

(2)信息系統的應用可以優(yōu)化企業(yè)大壩安全管理各級機構和人員的工作流程與職責，對企業(yè)管理起到積極的影響，但是不能代替管理流程，信息系統建設應當與企業(yè)內部的機構設置、職責分工相匹配。

(3)信息系統的推廣應用應當與系統建設并重，企業(yè)需要在做好實用化系統建設的同時，著力開展系統的內部推廣應用工作，并建立相應的信息系統應用管理制度和實施細則，確保信息系統發(fā)揮作用。

(4)流域水電企業(yè)大壩安全信息分系統的建設符合國家大壩安全監(jiān)管需要，適應了大壩安全集中管理趨勢，有利于流域化管理的企業(yè)優(yōu)化資源配置、提高工作效率、規(guī)范標準化作業(yè)。

(5)信息系統在對監(jiān)測技術工作提供信息化支持的同時，應當進一步強化管理和統計功能，通過對各電站監(jiān)測自動化系統運行情況、人工監(jiān)測開展情況、巡視檢查等工作的統計分析，設定工作指標，促進電廠間的橫向比較與提升。

5 結 語

隨著中國水電開發(fā)事業(yè)的不斷推進，一系列世界級水電工程和高壩大庫逐步在國內形成，水電站大壩安全管理風險和壓力也上升到了新的高度。為適應新的形勢，水電企業(yè)需要認真貫徹執(zhí)行大壩安全管理相關規(guī)章制度，進一步規(guī)范和細化水電站大壩安全信息化工作，通過信息化手段不斷提升水電站大壩安全管理水平，切實履行企業(yè)大壩安全管理職責，確保大壩的安全可靠運行，為構建和諧社會、實現偉大中國夢作出積極貢獻。