新疆YE調水工程水調系統分項方案研究設計

赤磊 新疆水利水電勘測設計研究院

1.概述

本調水工程是一項跨流域、長距離調水工程，工程等別為Ⅰ等，工程規模為大（1）型工程，調水距離392.27km。水調系統按照“無人值班”(少人值守)的思想進行總體設計，該系統包含十二個分項子系統，子系統將監測信息和數據最終上傳至工程調度集控中心，由調度集控中心對本工程輸水、配水進行統一調度、指揮和管理。以下對本工程水調系統的十二項子系統研究設計方案進行簡要闡述。

2.通信系統

本工程大部分處在無人區，無線運營商網絡覆蓋不全，且傳輸帶寬小、可靠性差，無法滿足工程要求。有線信號接入點距離較遠，無法接入運營商網絡，也無法滿足工程安全及帶寬要求。且工程自動化監控系統包含的子系統眾多，需要采集的信息量較大，尤其是視頻安防部分的數據流量較大，光纖通信方式具有帶寬大、數據傳輸能力強、衰減小、傳輸速率高、抗輻射能力強、通信質量好等優點，因此本工程在設計時通信方式采用光纖通信的方式。

3.計算機網絡系統

為了滿足工程調度自動化系統的網絡平臺需求，需要建設工程在管理處、管理站及泵站的網絡信息化平臺。本計算機網絡系統是以工程管理處局域網絡為核心，在通信系統的基礎上，構建的網絡信息化平臺，以承載遠程監控、監測等數據業務，實現專網內的各種信息資-源共享，實現對管理站、泵站、水庫、水工建筑物的遠程監視、監控，制定水資源優化調度和閘（閥）門監控方案，實現有效地監測與控制，達到優化配置、節約保護、合理利用水資源的目標。計算機網絡系統采用分層分布式設計理念，主要分為三層進行：調度集控中心作為核心層，其它管理站為匯聚點，現地作為底層。整個網絡特點便于管理、擴展和故障定位。

4.視頻監控系統

視頻監視系統具有及時、形象、有效、真實地反映被監視和控制的對象，便于運行人員掌握工程運行狀態并進行控制，對閘門進行遠程控制和保護，及時協調和采取應對措施，以確保建筑物、關鍵設備、重要管理機構運行安全，為工程安全運行提供重要的決策依據。在此同時因新疆特殊維穩情況，視頻監視系統可為事后追責提供充分影像依據。目前視頻監控分為模擬和數字兩種，本工程網絡設備以覆蓋工程全線，采用網絡數字視頻設備可直接利用以太網交換機傳輸圖像，網絡數字攝像機分辨率可達到高清標準，畫面質量完全超越模擬攝像機。

5.大屏幕系統

為了滿足工程調度、管理以及會商的需求，本工程設計一套大屏幕系統，其主要功能是對視頻信號、監測系統計算機信號、工業電視系統信號等進行顯示。由于本工程規模龐大、監控點數量較多、監測系統計算機信號種類復雜，同時要求系統運行穩定、技術成熟度較高，因此在本工程中，采用LCD液晶屏幕，組成拼接墻體，作為大屏幕顯示系統的主要視頻顯示設備。大屏幕可以任意顯示RGB、模擬視頻和數字視頻信號，隨意調用各個子系統的終端，同時集成顯示各個系統的運行情況，將來還可以完成會商功能。

6.遠程會議系統

在管理處、管理站設會議電視會場，會場的屏幕與大屏幕公用，會場之間通信通過網絡傳輸。系統利用監控、切換、預覽、通信及終端控制設備，與調度集控中心進行聯系，隨時召開電視電話會議，為遠程管控提供便利。

遠程會議系統共分為三級：一級為調度中心，作為主會場；二級為管理處，作為二級分會場，接入主會場，同時作為主會場與管理站召開電視電話會議；三級為管理站，作為三級分會場，接入管理處二級分會場。

7.工程安全監測系統

目前常規型安全監測儀器傳輸距離一般為1.5km，由于本工程大部分監測距離施工支洞超過1.5km，常規儀器無法滿足全部工程的安全監測需要。在監測斷面至匯聚點小于1.5km的斷面，采用常規儀器，大于1.5km的斷面采用光纖光柵式儀器。

工程安全監測設備數量多，布置比較分散，安全監測儀器采集的數據經光纜/水工電纜傳送至現地集單元，進行數據分片集中，再通過工業以太網交換機經支線光纜上傳至管理站監測子站，由監測子站對所管轄的范圍內的水工建筑物進行工程安全監測。管理站監測子站對數據處理后再通過管理站至管理處的通信傳輸上傳至管理處的監測中心。

8.動力環境監測系統

動力環境監測系統對機房、調度集控中心的環境信息進行實時監測，其主要監測內容包括：機房動力系統、環境系統、火災自動報警系統、安保系統等。本系統在設計時既考慮運行、管理措施，又要兼顧各種事件的處理信息，隨時提示值班人員進行最優操作方案；實現機房設備的統一監控，智能化管理，并實時對事件進行記錄。此系統能大大減輕機房維護人員負擔，有效的清理事件關系，實現機房的科學管理。

9.輸水監控系統

輸水監控系統功能是綜合運用通信、遠動及計算機網絡技術為工程管理部門及時、全面的掌握隧洞、管線及分水口的系統運行狀況，實現合理調度和現代化辦公管理提供保障；在輸水管理處設置全線流量設定值，通過系統的流量控制、全線流量平衡控制、站間連鎖控制等功能，實現供水生產的流量動態平衡和安全保護，將全線流量穩定在一個動態平衡的狀態下。該系統預留調度中心接口，將工程的各類信息上傳至管理站和管理處，實現統一管理、統一調度。

10.應用平臺系統

本工程范圍廣、輸水方式復雜，涉及專業領域多，每個專業都需要各自的應用軟件，故本應用軟件的開發、集成及數據庫的建設是實現本工程整個自動化調度的核心。本系統總體目標是運用當前先進的軟件技術，以數據采集、數據傳輸作為基石，將業務流程作為主線，安全、科學、合理的調配水資源為目的，通過數學模型、虛擬仿真技術、自動控制技術以及地理信息技術等，結合水利工程實際需求，建設服務于本工程的閘門、水情、工程安全、視頻監視、動環監測等各類業務的綜合監視和遠程控制。建設管理自動化平臺，實現本工程長距離供水、配水的調度、事故應急處理預案、工程安全分析與評估、GIS虛擬仿真等決策支持。最終實現水資源的調度和信息化管理，充分發揮工程效益。

11.數據庫平臺系統

數據資源管理平臺設計時根據業務數據類型，充分利用現有數據資源，本著“博采眾長，為我所用”的原則，嚴格遵循國家及水利部頒布的國家和行業標準，并在國家防汛抗旱指揮系統、三防系統、自治區水利廳、重點用水單位等綜合數據庫設計規范的基礎上，結合業內先進的建庫技術，擴充其在水利工程信息自動化相關專業領域的屬性和模型。數據資源管理平臺應支持跨安全區、廣域的數據同步與交互。整個工程的數據存儲從地理位置上分布在中心、分中心、現地站等，在同一地理位置分控制區和管理區。

12.電源系統

為了保證輸水工程通信及網絡設備的可靠運行，在管理處、管理站、洞線監控點設置相應的直流電源設備和UPS電源設備。

13.辦公自動化系統

通過設計辦公自動化系統使辦公人員用電子文檔的形式處理辦公事務，既方便又能簡化大部分辦公事務，從而減輕工作人員勞動強度，提升辦公質量和效率，促使信息資源化、辦公自動化、業務流程規范化。

14.結束語

本工程是新疆調水工程的前端工程，其后續配套調水工程連同本工程承載著未來新疆的長久發展和經濟民生，是新疆騰飛的重要基石。本水調自動化設計時打破常規思維，既有繼承、又有創新，采用最先進的設計理念、最可靠的設備、最科學的管理進行設計，也為后續工程提供了經驗和參考價值。