平陽縣順溪水電站智慧水電平臺的建設

錢云進

（平陽縣水利局，浙江 平陽325400）

1 建設背景

平陽順溪水電站位于平陽縣鰲江北港支流順溪鎮，是該縣“十一五”重點工程，由省資源保障百億工程專項資金、溫州市水投公司、平陽縣國投公司和平陽縣政府投資建設，主要是防洪、供水、灌溉，結合發電等綜合利用。水庫正常庫容為2 341萬m3，總庫容為4 265萬m3。該發電項目規模為2臺5 000 kW的水輪發電機組，總裝機容量為10 000 kW，年平均發電量為1866萬kW·h。

現階段，平陽順溪水利樞紐工程已正式投入運行，重點工作正從建設逐步轉向安全管理，即從“重建輕管”到“建管并重”的轉變，這也順應了國家水利部、浙江省水利廳對水利水電工程加強管理的要求。目前，全國都將全面開展水利工程的安全生產標準化建設，而農村水電首先在全國開展了安全生產標準化建設，水利部《農村水電站安全生產標準化建設管理辦法》的推出代表了這種趨勢，當前浙江省水利廳也準備在水利工程全面推行標準化管理，其中重點提出要“利用信息化促進水利工程管理標準化”。為響應國家號召，實現水行政主管部門提出的安全生產標準目的，同時也為了提高水電站自身管理水平，實現標準化的安全生產。

溫州市水利廳在水電站安全生產標準化建設方面取得了全省領先的佳績，再接再勵提出了在2016年每個縣要創建一個“國家級水電站安全生產標準化”單位，順溪樞紐工程作為平陽縣重點水利水電工程，順溪水電站順理成章地要承擔起這項光榮的任務，同時這也是一個契機，通過建設將使順溪樞紐工程的管理水平上到一個新的臺階。順溪水電站要創建為國家級水電站安全生產標準化單位，時間已經非常緊迫，按照國家水利部評審的要求，要成為國家級水電站安全生產標準化單位，必須要突出2～3個有創新意義的亮點。

通過現場考查調研，順溪水電站可以從兩個方面突出自己的創新點，其一為智慧水電，其二是標準化水電。

（1）智慧水電建設的要求。順溪水電站的自動化程度目前處于3.0水平，即實現了現地中控室的自動化監控，這是目前國內普遍廣泛使用的自動化監控模式，即采用上位機＋下位機的管理模式。但要實現創新點的突破，要在原來3.0的基礎上，升級為智慧水電（電力工業生產4.0），其創新意義在于借助云計算、物聯網、移動互聯網等最新的科技，使整個自動化監控系統達到國際領先水平。

（2）標準化水電建設的要求。順溪水電站的管理建設才剛剛開始，從開始就應該做好規劃，做好頂層設計。按照國家級標準化建設的要求進行設計和規劃，分步實施，使水電站的管理水平達到國家級標準化管理的要求。

為了突出順溪水電安全生產標準化的創新點和亮點，其一應該在自動化方面進行升級提升，創建智慧型的水電站，為落實安全生產標準化提供技術支撐。其二從水電站安全管理上加強建設，形成“互聯網＋”的安全生產標準化的管理模式。通過項目實施應該達到以下目標：

（1）實現更科學高效的監控。借助更先進的硬件設備，實現重點部位的遠程移動端的視頻監控，集水井、水庫水位和壩后水位的遠程移動端監控，運行狀態的遠程移動端監控，借助物聯網和與計算技術，實現聯網電腦、觸摸屏、移動手機終端的全范圍監控，全面將水電站的監控提升到智慧水電4.0。

（2）實現標準規范的日常管理。水電站的日常管理非常重要，包括安全巡查、設備管理、評級管理、五防管理等，需要管理和規范的項目眾多，這些管理的流程梳理后，可以借助物聯網、移動互聯網等技術實現標準化、信息化、流程化的管理。

（3）實現快捷的標準化臺帳管理。隨著環境保護的要求越來越高，節約用紙是一項必要的任務。因此水電站在標準化管理的過程中，應該建立電子檔案信息管理系統，通過物聯網設備實現臺帳的快速電子化，實現安全生產標準化臺帳的歸檔、查詢、統計、打印，實現PC、手機終端的隨時隨地查詢，提高管理效率，為各類檢查總結提供快速方便的文檔打印入口。

（4）實現標準化的操作工作管理。水電站除了日常管理之外，為了保證水電站的設備高效安全運行，需要維護、檢修、試驗等，各種設備的維護、檢修、試驗要嚴格按照規程進行，同時各種設備的操作也要嚴格按照操作規程，否則，安全就無法保障。因此應該建立操作工作管理系統，通過手機端或電腦端發起，信息錄入登記等手段，實現工作票、操作票的自動生成和報表輸出，通過手持終端實現流程管理，通過高拍儀實現工作票和操作票的電子化，建立電子臺帳。通過APAD、手機等手持終端，借助移動互聯網技術，實現設備缺陷登記、檢修登記、試驗登記等工作流程，實現自動形成報表和電子臺帳。

（5）實現全面的設備物資管理。水電站有眾多的生產物資、防汛物資等，包括生產設備、備品備件、安全工器具、消防工器具等，應該建立生產和防汛物資管理信息系統，通過手持終端、條碼和物聯網技術實現物資的準確科學管理，包括設備、物資、備品備件的掃碼入庫、在庫管理、出庫申請、掃碼出庫等功能，實現設備的備品備件準確管理，防止過期失效，通過手持終端實現設備的評級管理。

（6）提高安全監測與預警手段。水利水電樞紐工程是一個具有反恐要求的安全監管單位，因此水庫水電站的安全防護將處在非常重要的位置，因此應該建立安全防護系統。通過現代化手段，實現噪音報警、振動報警、紅外入侵監測報警、水庫和集水井水位超警戒線自動報警、外來人員身份證智能讀取登記、外來車輛自動登記等管理手段保障水利水電樞紐工程的安全。

綜上所述，本項目的建設對安全監控、標準化管理、安全生產、事故預防、安全防護等方面具有十分重要的意義。

2 總體構架

本項目采用云端設計架構模式，數據從水電站采集，上傳到云端，水電站無需采購服務器和網絡工程施工，云端可以實現將數據下發到手機端和聯網電腦端，系統技術架構示意圖如圖1所示：

圖1 智慧水電云系統技術架構示意圖

3 主要建設內容

本項目建設內容包括視頻監控升級、狀態監控升級、安全生產標準化管理系統、安全防護系統、智慧水電云工作站五個部分組成。

3.1 實現視頻監控的升級

視頻監控發展至今經歷了模擬視頻監控、半數字監控和數字監控三個階段。

第一階段是模擬視頻監控階段。該階段主要特點是視頻信號來自模擬攝像機，傳輸采用同軸電纜，存儲用模擬錄像機，處理采用模擬控制主機(如模擬切換、矩陣主機等)。

第二階段是半數字階段。上世紀90年代視頻監控進入半數字階段，其特點是視頻信源和視頻傳輸仍以模擬方式為主，信號到達監控中心后由數字控制主機或硬盤錄像主機（DVR）進行數字處理與存儲。該階段的視頻監控系統常稱為數字硬盤錄像系統。

第三階段是全數字階段。全數字技術的支持、高度集成一體化的網絡攝像機、數字攝像機的廣泛使用，標志著視頻信源采集、壓縮編碼、信號處理進入數字化。通過Internet對網絡攝像機中的IP地址進行訪問，實現了傳輸、控制、存儲、顯示等全數字化。對于視頻監控，數字化存儲帶來的是一場革命性的變化。數字化是21世紀的時代特征，視頻監控的數字化也是監控技術發展的必然趨勢。全數字視頻監控系統通過基于TCP/IP協議的以太網絡，真正實現了圖像的遠距離監控，故稱該階段的視頻監控系統為網絡視頻監控系統或遠程視頻監控系統。

依據順溪水電站的實際情況，視頻監控依然停留在模擬或半數字階段。目前新建的水電站視頻監控系統大多采用全數字的網絡視頻監控系統,本次準備將順溪水電站的視頻監控升級到全數字化的遠程視頻監控系統，同時結合移動互聯網技術，實現移動終端的視頻監控，即視頻監控云系統。

視頻監控云系統，利用原來視頻監控系統，通過數字磁盤陣列、數字矩陣和物聯網設備，實現紅外監視、高清監視、聯網監視、內部監視和手機監視等功能。

3.2 狀態監控系統的升級

在水電站原有自動化系統（3.0）的基礎上，將自動化監控系統升級為智慧水電4.0。將上位機上監控顯示的狀態量，按照水電站運行的要求，實現主接線界面的水輪發電機狀態，包括P、Q、COS、I、U等參數的云監管，實現報警光字牌的云監管，實現油氣水系統狀態參數的云監管、實現事故和故障報警的云監管，實現開機停機流程的云監管等。同時新建設一些基于物聯網技術的監控系統，包括集水井水位、水庫水位（包括壩后水位）、水庫庫容監測等。

集水井水位監測云系統，實現集水井水位的監控，可以查詢實時、歷史、警戒水位信息，一旦超過警戒信息給予報警。

水庫水位監測云系統，實現水庫水位和壩后水位的超聲波監控，可以查詢實時、歷史、警戒水位信息，一旦超過警戒信息給予報警。

水庫庫容監測云系統，根據水庫水位和水位庫容曲線圖實現水庫庫容的實時監測，包括小時水庫變化、實時庫容，剩余庫容，汛限警戒庫容、死庫容等信息，還可查詢歷史庫容信息。

3.3 安全生產標準化管理系統

安全生產標準化管理是水電站管理水平的重要表示，本模塊有助于實現安全生產標準化落地實施，從而提高水電站管理水平提高安全水平，功能結構如下：

（1）設備檔案管理云系統，實現設備的基本檔案信息，設備負責人，設備照片，設備出廠日期，廠家等信息，實現標準化的設備臺帳信息，實現查詢，統計，打印等功能。

（2）安標臺帳管理云系統，利用銀行高拍儀結合傳統紙質臺帳，實現臺帳的標準化管理，實現臺帳手機電腦查詢，統計，標準臺帳打印等功能。

（3）設備評級管理云系統，通過手持設備和物聯網標簽，實現一鍵評級，一鍵存檔，自動統計完好率，實現各類終端查詢功能。

（4）安全巡檢管理云系統，可以通過手持巡檢儀對設備掃一掃NFC電子標簽，記錄設備的巡檢結果，一旦有異常情況可以選擇異常設備并拍照，一旦發現異常設備，巡檢異常信息將直接發到設備主人的手機上，實現巡檢臺帳一鍵生成和一鍵打印。

（5）設備檢修試驗登記云系統，通過高拍儀將傳統紙質的設備試驗檢修記錄登記關聯到設備上，實現設備檔案的綜合查詢，自動記錄下次檢修試驗時間，實現智能提醒功能。

（6）備品備件管理云系統，通過手持設備和條碼技術實現備品備件的綜合管理，關聯到設備，點擊設備綜合檔案可以知道倉庫里有多少的備品備件信息。

（7）安全工器具管理云系統，通過手持設備和條碼技術實現安全工器具的標準化管理包括入庫，出庫。此外通過物聯網標簽，在巡查時刷條碼直接完成所有設備的運行結果登記。

（8）缺陷登記管理云系統，發現登記缺陷時，通過手機終端和手持智能設備終端登記缺陷類別，設備信息、缺陷內容、發現時間等信息，平臺自動登記為“未解決缺陷”。云端自動獲取信息后發送給相關責任人。當解決問題時，選擇未解決缺陷輸入處理步驟，是否已解決等信息，并選擇責任人，平臺自動將信息發送給相關的責任人。并將缺陷信息改為“已解決缺陷”，最后實現缺陷自動查詢、統計、打印功能。

（9）安全交接班管理云系統，通過網絡考勤機實現實時考勤，考勤數據實時上傳云端，自動匹配，實現數據各種終端的查詢和打印功能。

（10）OA辦公云系統,可以實現內容的辦公管理，實現各類如請假、采購、申領等流程的審批管理，實現各類公文的發布和存檔。

3.4 水庫水電站安全防護系統

水電站安全運行防護系統包括視頻、水位、庫容、機組狀態等信息，實現實時監控、移動監控有助于提高安全運行水平，及時發現問題解決問題，本部分功能結構如下：

（1）紅外入侵監控云系統，通過紅外設備實現圍欄式監控，一旦有人穿過紅外形成的無形圍墻將報警，并且提醒水電站相關的責任人。

（2）外來人員身份智能登記云系統，通過身份證閱讀器，外來人員出示二代身份證后，拿身份證讀取即可獲知真偽，一旦是真實信息，自動記錄姓名、性別、年齡等信息，自動上傳云平臺，實現查詢、統計、打印等功能。

（3）車輛卡口登記云系統，通過抓拍攝像機，實現出入廠房車輛車牌號碼自動識別和車輛自動拍照存檔功能，數據信息自動上傳云端，可以實現查詢、統計、打印等功能。

（4）智能門禁云系統，指紋識別系統+小門禁/大門自動控制系統，實現內部職工出入單位的自動登記和開門。可視對話系統+大門自動控制系統+身份識別系統，實現訪客身份證自動登記、訪客與內部值班人員對話、內部人員遠程開門（大門或小門）。

（5）語音喊話預警云系統

通過手機或管理房話筒設備遠程調用庫區設置的喇叭進行重復播放，警示非法作業、險情等。如圖2所示。

3.5 智慧水電云工作站

由于采用云服務器，可以建立云工作站，中控室建設云監控一體機，實現3.1～3.4視頻、狀態、安全標準化管理信息、安全防護系統的統計集成化管理。實現手機端的移動APP軟件管理。

圖2 庫區大壩監控和遠程語音喊話云系統

手機APP的功能可以定制，按照客戶的要求，增加或減少APP功能圖標，同時提供集團號薄、管理審批定制等功能模塊。有培訓等信息也可以實時推送到相關人員。如圖3所示。

圖3 手機應用軟件功能列表

手機應用軟件可以將3.1～3.4各系統的功能中關鍵數據移到手機中來，實現移動監控和移動式管理，提高管理效率，減少管理人員。

現在以浙江省溫州市金溪水電站為例，借鑒建設智慧水電云工作站，智慧水電云工作站是根據水電站用戶需求量身定制的工作站，根據客戶有選擇地將3.1～3.4的全部或部分功能，通過界面的定制和編制，實現后臺管理和前臺展示（見圖4）。

圖4 水電站智慧水電云工作站的定制功能列表

智能水電云工作站可以將3.1～3.4各系統的功能中關鍵數據移到觸摸一體機來，提高監管效率和監管水平（見圖5）。

圖5 水電站的互聯網終端一體機

4 結束語

本項目的系統全部都是模塊化、產品化。系統總體設計原則是技術設計上要保證智慧水庫云監管平臺的規范、穩定、安全、可靠，功能設計上要保障一定的靈活性、擴展性、維護性等要求，支持系統能夠根據水電管理的發展而升級，避免大量、重復的軟件開發。系統充分考慮今后平臺業務的發展，系統設計具有高度的靈活性和可擴展性，以便于在今后業務情況發展、變化時，可以根據應用需求的改變而方便地擴充和調整系統功能以滿足新的應用需求。系統的用戶接口界面設計符合用戶已有的操作習慣，系統操作應易學易用。系統安全性和保密性對于計算機軟件系統是至關重要的，系統中的任何數據丟失、數據錯誤以及數據泄露都有可能對公司和相應的業務客戶帶來巨大的經濟損失，所以在方案設計中充分考慮了系統的安全和保密因素，保證系統數據不會被非法修改、竊取、破壞。系統設計具有高穩定性，系統在正常的訪問使用過程中能夠穩定、可靠地進行業務數據處理。