國內(nèi)外調(diào)水工程運行管理系統(tǒng)

范光偉 高薇 張婉

摘? 要：調(diào)水工程運行管理系統(tǒng)作為調(diào)度運行管理系統(tǒng)的重要組成部分，承擔(dān)著幫助調(diào)水機構(gòu)實現(xiàn)工程運行管理維護及工程防洪信息管理的職能，調(diào)水工程運行管理系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用，提高了調(diào)水工程運行管理、運維養(yǎng)護和安全生產(chǎn)水平，增強了調(diào)水工程現(xiàn)代化管理能力和自動化程度，更充分地發(fā)揮了調(diào)水工程的經(jīng)濟和社會效益。

關(guān)鍵詞：調(diào)水;供水;運行管理;調(diào)度運行;管理系統(tǒng)

中圖分類號：TV68? ? ? ? ?文獻標(biāo)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(diào)水工程運行管理系統(tǒng)作為調(diào)度運行管理系統(tǒng)的重要組成部分，承擔(dān)著幫助調(diào)水機構(gòu)實現(xiàn)工程運行管理維護及工程防洪信息管理的職能，在統(tǒng)一的應(yīng)用支撐層上進行資源共享，最終通過業(yè)務(wù)應(yīng)用層實現(xiàn)工程運行管理系統(tǒng)功能。例如國內(nèi)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(diào)度運行管理系統(tǒng)都屬于此類。

1 國內(nèi)典型系統(tǒng)淺析

東深供水工程，跨越廣東省東莞市和深圳市境內(nèi)，水源取自東江，是香港供水的大型調(diào)水工程，已建設(shè)東深供水調(diào)度運行管理系統(tǒng)。引灤工程是將河北省境內(nèi)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(shè)引江引灤多水源聯(lián)合供水調(diào)度軟件系統(tǒng)。萬家寨引黃工程位于山西省西北部，穿過呂梁山區(qū)，已建設(shè)引黃工程調(diào)度運行管理系統(tǒng)。

1.1 東深供水調(diào)度運行管理系統(tǒng)

系統(tǒng)現(xiàn)狀：東深供水調(diào)度運行管理系統(tǒng)包括生產(chǎn)自動化系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、語音調(diào)度系統(tǒng)、通信系統(tǒng)，MIS信息管理系統(tǒng)等。生產(chǎn)自動化系統(tǒng)包括調(diào)度中心計算機監(jiān)控系統(tǒng)、泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)、分水點計算機監(jiān)控系統(tǒng)等;視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供了一種直接明了的輔助性技術(shù)手段;語音調(diào)度系統(tǒng)充分利用了OTN綜合通信網(wǎng)絡(luò)提供語音傳輸通道和傳輸功能，實現(xiàn)了供水系統(tǒng)的生產(chǎn)調(diào)度通信和行政管理通訊;MIS信息管理系統(tǒng)包括辦公自動化、工程管理系統(tǒng)、內(nèi)網(wǎng)門戶系統(tǒng)、綜合信息服務(wù)系統(tǒng)等。

實施效果：東深供水調(diào)度運行管理系統(tǒng)中生產(chǎn)自動化系統(tǒng)是一個獨立的控制網(wǎng)絡(luò)，與其他網(wǎng)絡(luò)通信完全隔離，以保證生產(chǎn)調(diào)度的安全。設(shè)備運行狀態(tài)自動化監(jiān)測系統(tǒng)，實施監(jiān)測各項運行參數(shù)，有指標(biāo)超過閾值，及時報警，及時處置，根據(jù)設(shè)備運行狀態(tài)，輔助決策調(diào)度方案制定。但系統(tǒng)使用過程中發(fā)現(xiàn)，需要進一步優(yōu)化調(diào)度運行決策支持流程，增強機電設(shè)備運行信息監(jiān)測，如震動、溫度等信息，更好地為調(diào)度方案制定起支撐作用。

1.2 天津市引江引灤多水源聯(lián)合供水調(diào)度軟件系統(tǒng)

系統(tǒng)現(xiàn)狀：根據(jù)年調(diào)度計劃的編制步驟，集成天津市多水源聯(lián)合供水調(diào)度軟件，軟件系統(tǒng)以水平年分區(qū)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(yù)報得到的預(yù)測水源來水過程，利用聯(lián)合供水調(diào)度模型制定不同用水規(guī)則下的調(diào)度方案。供水調(diào)度軟件的主要功能包括：基本信息查詢、供需水信息查詢、調(diào)度規(guī)劃方案查詢和供水調(diào)度方案編制等。

實施效果：系統(tǒng)在運行過程中，設(shè)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(diào)度方案的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供來源;供需水信息查詢主要為調(diào)度方案的編制提供可選數(shù)據(jù);調(diào)度規(guī)劃方案查詢主要為編制2015年和2020年的調(diào)度計劃提供決策支持;供水調(diào)度方案編制主要集成了水源引水情況、水廠分區(qū)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(tǒng)在確保安全供水的前提下，優(yōu)化了供水調(diào)度，使調(diào)度方案簡潔高效，實現(xiàn)供水成本最低，確定多水源聯(lián)合調(diào)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(xiàn)水資源的優(yōu)化配置，從而達到水資源可持續(xù)和協(xié)調(diào)利用。

1.3 山西省萬家寨引黃工程調(diào)度運行管理系統(tǒng)

系統(tǒng)現(xiàn)狀：引黃工程調(diào)度運行管理系統(tǒng)以引黃工程全線自動化系統(tǒng)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)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(diào)節(jié)，安全監(jiān)視，優(yōu)化調(diào)度和經(jīng)濟運行，最終實現(xiàn)全系統(tǒng)無人值班、少人值守的設(shè)計目標(biāo)。引黃工程自動化系統(tǒng)包括計算機監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、水力量測系統(tǒng)、水力學(xué)仿真系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)等。主要功能有：在泵站級控制、聯(lián)接段控制中心、北干線控制中心和太原調(diào)度中心遠方監(jiān)視和操作整個輸水系統(tǒng)并實現(xiàn)自動控制;優(yōu)化調(diào)度實現(xiàn)流量平衡和經(jīng)濟運行;系統(tǒng)輸水量控制;對包括事故在內(nèi)的特殊情況的分析和處理;收集系統(tǒng)運行統(tǒng)計資料并提供相應(yīng)報告;各供水點供水量的統(tǒng)計和計費;與外部系統(tǒng)進行通信，進行綜合分析，采取相應(yīng)的措施;指導(dǎo)運行管理等。

實施效果：引黃工程調(diào)度運行管理系統(tǒng)監(jiān)視和控制整個輸水線路的所有設(shè)備，根據(jù)年度輸水目標(biāo)由水力學(xué)仿真自動生成輸水計劃，以完成全系統(tǒng)的自動運行和全線的流量平衡。在系統(tǒng)使用過程中，調(diào)度運行管理系統(tǒng)能起到多大作用，關(guān)鍵在于管理，技術(shù)只是輔助手段;決策系統(tǒng)在調(diào)度運行管理中可以幫助運行人員提高效率，為領(lǐng)導(dǎo)提供決策支持;安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)建設(shè)做支撐，為系統(tǒng)的運行提供保障和支撐。

1.4 新疆額爾齊斯河流域-高寒區(qū)長距離供水工程群實時調(diào)度與安全運行工程

系統(tǒng)現(xiàn)狀：高寒區(qū)長距離供水工程群實時調(diào)度與安全運行工程技術(shù)體系包括監(jiān)測評估、實時調(diào)度、聯(lián)動控制、綜合管控等方面。監(jiān)測評估解決了高寒無人區(qū)物聯(lián)傳輸困難、監(jiān)測評估難等一系列問題;實時調(diào)度解決了耦合水庫群-輸水渠道引供水系統(tǒng)實時優(yōu)化調(diào)度的難題;聯(lián)動控制實現(xiàn)了關(guān)鍵節(jié)點的聯(lián)動控制及北疆供水工程的安全集中控制;綜合管控創(chuàng)新了基于多業(yè)務(wù)協(xié)同的精細化業(yè)務(wù)流程再造，實現(xiàn)了跨流域跨專業(yè)的多維監(jiān)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(fā)了一體化管控平臺開展了實踐應(yīng)用。監(jiān)測評估子系統(tǒng)15年的系統(tǒng)運行，累積了2700萬條樣本，年均發(fā)布安全評估監(jiān)測分析報告50份，實現(xiàn)了工程安全預(yù)警從無到有的飛躍，避免重大經(jīng)濟損失;實時調(diào)度技術(shù)解決了耦合水庫群-輸水渠道的北疆供水工程安全、經(jīng)濟調(diào)度難題，實現(xiàn)了供水保證率100%，發(fā)電量提高了3%;聯(lián)動控制技術(shù)年均節(jié)省人力大于3000人天，累計節(jié)省投資運維費用3000余萬元;一體化管控平臺實現(xiàn)了跨流域跨專業(yè)的多維監(jiān)控和智能決策，運行成本降低80%。該成果已應(yīng)用于額河、伊犁河、嫩江、疏勒河、渾河等流域防洪、水力發(fā)電、生態(tài)、供水和工程運行管理等領(lǐng)域，獲得了重大經(jīng)濟和社會效益。

2 國外典型系統(tǒng)淺析

2.1 美國加州供水系統(tǒng)（SWP）

美國加州供水系統(tǒng)的管理實行高度的集中管理和統(tǒng)一調(diào)配，并實現(xiàn)了自動化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。整個工程系統(tǒng)的運行操作由工程操作中心和區(qū)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(jīng)中樞，遠程監(jiān)控和控制供水系統(tǒng)所有的電廠、泵站、水庫、胡泊、水渠和管道設(shè)施。遠程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)有70000個監(jiān)測點采集資料，通過沿供水系統(tǒng)設(shè)置的250個遠程終端接口，為工程操作中心和區(qū)控制中心提供有關(guān)供水系統(tǒng)的實時信息，包括地震監(jiān)測的信息。工程操作中心的地圖顯示板上顯示著所有設(shè)施水位、流量、電量，以及觀測站的狀態(tài)信息。還允許用戶隨時查詢加州的供水信息。整個管理監(jiān)控系統(tǒng)充分顯示了技術(shù)先進、高效運作的現(xiàn)代化管理水平。

2.2 AFSIRS系統(tǒng)

美國佛羅里達大學(xué)針對佛羅里達州的農(nóng)業(yè)特點開發(fā)了AFSIRS系統(tǒng)，用戶可以使用該系統(tǒng)，根據(jù)作物類型、土壤情況、灌溉系統(tǒng)、生長季節(jié)、氣候條件和管理方式等諸多變量，估計出對象區(qū)域的灌溉需水量。該系統(tǒng)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(yīng)用。

2.3 灌溉計劃管理信息系統(tǒng)（SIMIS）

國際糧農(nóng)組織為了推進灌溉計劃的管理開發(fā)了灌溉計劃管理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個通用的、模塊化的系統(tǒng)，具有適用性好、多語言（英、法、西等）和簡單易用的特點。該系統(tǒng)除了處理有關(guān)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(jié)算、水費和其他相關(guān)的任務(wù)。

2.4 CROPWAT系統(tǒng)

國際糧農(nóng)組織開發(fā)的CROPWAT系統(tǒng)可以幫助農(nóng)業(yè)氣象學(xué)家、農(nóng)藝學(xué)家和灌溉工程師制定灌溉計劃，提交灌區(qū)規(guī)劃。該軟件有一個龐大的氣象數(shù)據(jù)庫CLIMWAT。CLIMWAT是國際糧農(nóng)組織為配合CROPWAT使用而專門開發(fā)的數(shù)據(jù)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(tǒng)

澳大利亞農(nóng)業(yè)產(chǎn)量研究機構(gòu)研究開發(fā)的APSIM系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過一系列互相獨立的模塊（如生物模塊、環(huán)境模塊、管理模塊等）來表現(xiàn)被模擬的灌溉系統(tǒng)，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(jié)束語

調(diào)水工程信息化承擔(dān)著幫助調(diào)水機構(gòu)實現(xiàn)工程運行管理維護及工程防洪信息管理的職能，在統(tǒng)一的應(yīng)用支撐層上進行資源共享，最終通過業(yè)務(wù)應(yīng)用層實現(xiàn)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(diào)度運行管理系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用，提高了調(diào)水工程運行管理、運維養(yǎng)護和安全生產(chǎn)水平，增強了調(diào)水工程現(xiàn)代化管理能力和自動化程度，更充分地發(fā)揮了調(diào)水工程的經(jīng)濟和社會效益。

參考文獻：

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