國內外調水工程運行管理系統

范光偉 高薇 張婉

摘? 要：調水工程運行管理系統作為調度運行管理系統的重要組成部分，承擔著幫助調水機構實現工程運行管理維護及工程防洪信息管理的職能，調水工程運行管理系統的建設和應用，提高了調水工程運行管理、運維養護和安全生產水平，增強了調水工程現代化管理能力和自動化程度，更充分地發揮了調水工程的經濟和社會效益。

關鍵詞：調水;供水;運行管理;調度運行;管理系統

中圖分類號：TV68? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）30-0183-02

Abstract： Water Diversion Engineering operation management system as an important part of scheduling operation management system， Undertakes the function of helping the water diversion institution realize the project operation management maintenance and the project flood control information management， the Construction and Application of Operation Management System of Water Diversion Engineering， improved operation management， maintenance and safety of water diversion works， increased capacity and automation of modern management of water diversion engineering， the economic and social benefits of the water diversion project have been brought into fuller play.

Keywords： water diversion; water supply; operation management; scheduling operation; management system

調水工程運行管理系統作為調度運行管理系統的重要組成部分，承擔著幫助調水機構實現工程運行管理維護及工程防洪信息管理的職能，在統一的應用支撐層上進行資源共享，最終通過業務應用層實現工程運行管理系統功能。例如國內的東深供水工程、引灤工程、引黃工程、新疆額爾齊斯河流域供水工程等的調度運行管理系統都屬于此類。

1 國內典型系統淺析

東深供水工程，跨越廣東省東莞市和深圳市境內，水源取自東江，是香港供水的大型調水工程，已建設東深供水調度運行管理系統。引灤工程是將河北省境內的灤河水跨流域引入天津市的城市供水工程，水源地位于河北省遷西縣灤河中下游的潘家口水庫，已建設引江引灤多水源聯合供水調度軟件系統。萬家寨引黃工程位于山西省西北部，穿過呂梁山區，已建設引黃工程調度運行管理系統。

1.1 東深供水調度運行管理系統

系統現狀：東深供水調度運行管理系統包括生產自動化系統、視頻監控系統、語音調度系統、通信系統，MIS信息管理系統等。生產自動化系統包括調度中心計算機監控系統、泵站計算機監控系統、分水點計算機監控系統等;視頻監控系統提供了一種直接明了的輔助性技術手段;語音調度系統充分利用了OTN綜合通信網絡提供語音傳輸通道和傳輸功能，實現了供水系統的生產調度通信和行政管理通訊;MIS信息管理系統包括辦公自動化、工程管理系統、內網門戶系統、綜合信息服務系統等。

實施效果：東深供水調度運行管理系統中生產自動化系統是一個獨立的控制網絡，與其他網絡通信完全隔離，以保證生產調度的安全。設備運行狀態自動化監測系統，實施監測各項運行參數，有指標超過閾值，及時報警，及時處置，根據設備運行狀態，輔助決策調度方案制定。但系統使用過程中發現，需要進一步優化調度運行決策支持流程，增強機電設備運行信息監測，如震動、溫度等信息，更好地為調度方案制定起支撐作用。

1.2 天津市引江引灤多水源聯合供水調度軟件系統

系統現狀：根據年調度計劃的編制步驟，集成天津市多水源聯合供水調度軟件，軟件系統以水平年分區需水量和基本工程信息作為輸入，采用典型年水源來水過程或中長期預報得到的預測水源來水過程，利用聯合供水調度模型制定不同用水規則下的調度方案。供水調度軟件的主要功能包括：基本信息查詢、供需水信息查詢、調度規劃方案查詢和供水調度方案編制等。

實施效果：系統在運行過程中，設計的功能模塊都在使用，各功能模塊互為支撐，相輔相成。基本信息查詢主要為編制調度方案的基礎數據提供來源;供需水信息查詢主要為調度方案的編制提供可選數據;調度規劃方案查詢主要為編制2015年和2020年的調度計劃提供決策支持;供水調度方案編制主要集成了水源引水情況、水廠分區時段水量、板塊受水情況、供水成本分析和工程能力校核等成果。該系統在確保安全供水的前提下，優化了供水調度，使調度方案簡潔高效，實現供水成本最低，確定多水源聯合調度方案，有利于促進水資源的高效利用，提高可供水量，提高城市供水的保證水平，實現水資源的優化配置，從而達到水資源可持續和協調利用。

1.3 山西省萬家寨引黃工程調度運行管理系統

系統現狀：引黃工程調度運行管理系統以引黃工程全線自動化系統為基礎，實現對引黃工程全線各泵站、閥室、水庫、取水口、分水閘的遠程控制，運行調節，安全監視，優化調度和經濟運行，最終實現全系統無人值班、少人值守的設計目標。引黃工程自動化系統包括計算機監控系統、視頻監控系統、水力量測系統、水力學仿真系統以及通信系統等。主要功能有：在泵站級控制、聯接段控制中心、北干線控制中心和太原調度中心遠方監視和操作整個輸水系統并實現自動控制;優化調度實現流量平衡和經濟運行;系統輸水量控制;對包括事故在內的特殊情況的分析和處理;收集系統運行統計資料并提供相應報告;各供水點供水量的統計和計費;與外部系統進行通信，進行綜合分析，采取相應的措施;指導運行管理等。

實施效果：引黃工程調度運行管理系統監視和控制整個輸水線路的所有設備，根據年度輸水目標由水力學仿真自動生成輸水計劃，以完成全系統的自動運行和全線的流量平衡。在系統使用過程中，調度運行管理系統能起到多大作用，關鍵在于管理，技術只是輔助手段;決策系統在調度運行管理中可以幫助運行人員提高效率，為領導提供決策支持;安全監測自動化系統建設做支撐，為系統的運行提供保障和支撐。

1.4 新疆額爾齊斯河流域-高寒區長距離供水工程群實時調度與安全運行工程

系統現狀：高寒區長距離供水工程群實時調度與安全運行工程技術體系包括監測評估、實時調度、聯動控制、綜合管控等方面。監測評估解決了高寒無人區物聯傳輸困難、監測評估難等一系列問題;實時調度解決了耦合水庫群-輸水渠道引供水系統實時優化調度的難題;聯動控制實現了關鍵節點的聯動控制及北疆供水工程的安全集中控制;綜合管控創新了基于多業務協同的精細化業務流程再造，實現了跨流域跨專業的多維監控和智能決策。

實施效果： 本工程從2002年開始，在北疆長距離供水工程研發了一體化管控平臺開展了實踐應用。監測評估子系統15年的系統運行，累積了2700萬條樣本，年均發布安全評估監測分析報告50份，實現了工程安全預警從無到有的飛躍，避免重大經濟損失;實時調度技術解決了耦合水庫群-輸水渠道的北疆供水工程安全、經濟調度難題，實現了供水保證率100%，發電量提高了3%;聯動控制技術年均節省人力大于3000人天，累計節省投資運維費用3000余萬元;一體化管控平臺實現了跨流域跨專業的多維監控和智能決策，運行成本降低80%。該成果已應用于額河、伊犁河、嫩江、疏勒河、渾河等流域防洪、水力發電、生態、供水和工程運行管理等領域，獲得了重大經濟和社會效益。

2 國外典型系統淺析

2.1 美國加州供水系統（SWP）

美國加州供水系統的管理實行高度的集中管理和統一調配，并實現了自動化、網絡化、智能化。整個工程系統的運行操作由工程操作中心和區控制中心控制組成。24小時值班的工程操作中心是該工程的神經中樞，遠程監控和控制供水系統所有的電廠、泵站、水庫、胡泊、水渠和管道設施。遠程監測系統設有70000個監測點采集資料，通過沿供水系統設置的250個遠程終端接口，為工程操作中心和區控制中心提供有關供水系統的實時信息，包括地震監測的信息。工程操作中心的地圖顯示板上顯示著所有設施水位、流量、電量，以及觀測站的狀態信息。還允許用戶隨時查詢加州的供水信息。整個管理監控系統充分顯示了技術先進、高效運作的現代化管理水平。

2.2 AFSIRS系統

美國佛羅里達大學針對佛羅里達州的農業特點開發了AFSIRS系統，用戶可以使用該系統，根據作物類型、土壤情況、灌溉系統、生長季節、氣候條件和管理方式等諸多變量，估計出對象區域的灌溉需水量。該系統收集了佛羅里達州9個氣象觀測站的長期觀測資料，比較全面地反映了佛羅里達州的氣象條件，在佛羅里達州得到了廣泛的應用。

2.3 灌溉計劃管理信息系統（SIMIS）

國際糧農組織為了推進灌溉計劃的管理開發了灌溉計劃管理信息系統，該系統是一個通用的、模塊化的系統，具有適用性好、多語言（英、法、西等）和簡單易用的特點。該系統除了處理有關水的問題以外，還覆蓋了日常管理活動的所有主要方面，如控制維護、結算、水費和其他相關的任務。

2.4 CROPWAT系統

國際糧農組織開發的CROPWAT系統可以幫助農業氣象學家、農藝學家和灌溉工程師制定灌溉計劃，提交灌區規劃。該軟件有一個龐大的氣象數據庫CLIMWAT。CLIMWAT是國際糧農組織為配合CROPWAT使用而專門開發的數據庫，它包含了由144個國家3262個氣象站收集而來的氣象資料。

2.5 APSIM系統

澳大利亞農業產量研究機構研究開發的APSIM系統，該系統通過一系列互相獨立的模塊（如生物模塊、環境模塊、管理模塊等）來表現被模擬的灌溉系統，這些模塊之間通過一個通訊框架（也稱為引擎）進行連接。

3 結束語

調水工程信息化承擔著幫助調水機構實現工程運行管理維護及工程防洪信息管理的職能，在統一的應用支撐層上進行資源共享，最終通過業務應用層實現工程運行管理和維護。例如東深供水工程、引灤工程、引黃工程等的調度運行管理系統的建設和應用，提高了調水工程運行管理、運維養護和安全生產水平，增強了調水工程現代化管理能力和自動化程度，更充分地發揮了調水工程的經濟和社會效益。

參考文獻：

[1]劉皓.天津市多水源聯合調度模型研究及系統開發[D].大連理工大學，2015.

[2]白正裕，王必勝，趙喜萍.萬家寨引黃工程的調度控制和運行[J].人民黃河，2003（06）：5-6，46.