淮水北调临涣输水管道工程运行调度管理系统设计

刘兴华

(安徽省水利水电勘测设计院，安徽 合肥　230088)



淮水北调临涣输水管道工程运行调度管理系统设计

刘兴华

(安徽省水利水电勘测设计院，安徽 合肥230088)

摘要：该文简要介绍安徽省淮水北调临涣输水管道工程运行调度管理系统的组成、总体结构和总体功能等。淮水北调临涣输水管道工程运行调度管理系统由计算机监控系统、视频监视系统、水力量测系统以及外围通信系统组成。调度中心与各中途站间采用环网方式通讯，通讯路由方式采用全线自建光缆，在调度中心站及二个中途站采用支持1 000 M光纤自愈环网的交换设备构成光纤环网。

关键词：运行调度管理；计算机监控；视频监视系统

1工程概述

安徽省淮水北调临涣输水管道工程是临涣工业园重要基础设施，是确保工业园生产用水安全的关键性水资源配置工程。该工程输水管道长约90 km，采用管道输水方式，单管布设、二级提水。工程取水口位于符怀新河上，线路途径蚌埠市怀远县、淮北市濉溪县。主体工程由取水泵站、加压泵站(包括调节池)、出水口建筑物、管道等组成。为了保证安全、可靠、经济运行，合理调度，淮水北调临涣输水管道工程设置一套运行调度管理系统。

2系统组成

淮水北调临涣输水管道工程运行调度管理系统由计算机监控系统、视频监视系统、水力量测系统以及外围通信系统组成。系统包含1个调度中心、2个中途站(取水站、加压站)。输水调度中心建在临涣水厂内，输水系统的运行由调度中心统一调度管理。调度中心实时监测输水系统的运行，动态管理输水流量。各中途站与输水调度中心之间采用有线通讯、无线通讯相结合，实时传输中途站重要工作数据及图像。基础数据库布置在调度中心和各中途站，通过数据库、数据交换、数据输入、数据查询等系统建设，建成具有存储、转发和处理功能的输水信息共享服务平台。依托输水系统监控网络平台，实现调度中心与各中途站之间的数据交换和共享。

3系统总体结构和功能

3.1系统总体结构

本系统工程管理层次清晰，是一个覆盖输水全线的层次型(调度级、中途站级和现地级)多系统集成(闸门监控系统、输水管线监控系统、泵站实时监控系统、远程视频监视系统及语音通信等)分布式的综合自动化系统。现地级主要是分布在输水工程中各中途站内部各输水功能单元现场的监控点及其相关设备，完成原始数据采集和控制命令的执行，并负责将采集数据上传给各自的站级监控系统。

站级完成各自管辖范围内的局部系统监控，将各种专业数据集中整合到站级数据库中。

调度中心是整个系统的数据汇总中心，在调度中心可通过对输水全线的流量、各中心站设备运行工况、各专业图形报表以及综合监视、查询、比较分析后，得到优化的输水调度方案供运行管理人员参考。

3.2系统总体功能

运行调度管理系统包含：可实现工程监测与安全运行评估支持功能；系统仿真；数据中心系统；视频监系统；基于IP的语音调度。

3.2.1基于数据中心的信息集成

信息化系统是一个层次型多功能集成综合系统。各监控系统根据各自的需要分别采集各自的专业数据，但各监控系统间缺乏有效的沟通手段，数据中心的信息集成就是将它们根据需要进行有机集成和统一管理，所有数据应该是一个有机的整体。数据中心的主要功能是数据采集和对象化数据组织。

3.2.2计算机监控系统

本系统是输水工程信息调度系统的基础。输水工程信息系统的各项功能子系统均以运行监控系统的实时控制、采集信息为基础，加工生成各子系统的目标文件。输水工程计算机监控系统包括：取水站站级计算机监控系统、加压站站级计算机监控系统、输水管路的渗漏监测系统。计算机监控系统设计采用分层分布式结构，系统各功能分布在系统的各个节点上，每个节点相对独立运行并严格执行指定任务。监控系统软件采用以Windows 7为操作系统，SQL Server为数据库管理软件，用接口丰富的监控组态软件作应用平台，构成智能型调度系统网络。

行政系统通过监控系统的预留接口，以Web浏览的方式，在任何时间、任何地点，使行政领导、生产管理、维护等部门可直观了解输水工程现场的工作运行情况、生产计划完成情况、设备状态等信息。

现地级功能：系统使用PLC进行现场数据采集、控制，计算机管理显示，构成SCADA系统。每个子站系统能实现独立的数据采集及控制，然后通过网络将数据传至各自的中央控制室进行数据管理，每个现地子系统的故障不影响其他部分的正常工作。

站级功能：各中途站站级监控系统是本系统的关键节点。各中途站自成系统，可实现少人值守，无人值班。其功能为：实时监测，数据采集；查询及人机界面；建立数据库；报警信息；系统控制；仿真培训系统；故障分析与诊断系统；系统安全；系统及网络管理功能；图形功能；报表功能；图表运行；数据查询检索。

调度中心功能：输水工程调度中心是全线供水调度和管理的场所，采用全线自动调度方式的调度管理模式，调度中心调度人员输入所需用水量，监控系统自动计算输水系统工况，向各输水节点发出给定值并动态调节。各输水节点以最优节能方式自动控制设备运行状态。实现供水系统的安全自动运行、智能化供水的管理调度模式。此外，输水工程调度中心还是整个系统的数据汇总中心，在这里将完成对各中途站传送上来的各种不同类型的相关数据的接收、校验、综合处理、存储及管理等[1-5]。

3.2.3计算机网络

(1) 路由方式。输水工程信息化系统由3级网络构成：第1级：调度中心计算机网络；第2级：中途站计算机网络；第3级：现地控制现场总线[6-7]。

中途站计算机网络分别为取水站局域网、加压站局域网。中途站计算机网络均采用星型拓扑网络结构。调度中心与2个中途站之间采用冗余环网结构。输水管道渗漏监测均采用GPRS/CDMA无线监控点(无人点)，各输水管道监测点分别以GPRS/CDMA路由，以调度中心巡检方式建立通讯。

根据工程运行方式及工程特点，调度中心与各中途站间采用环网方式通讯。根据业务需求，调度中心与各中途站间需传递远程视频监控实时图像、IP电话和实时监控数据。

本工程采用全线自建光缆通讯，自建光缆线路采用直埋方式，光缆采用单模12芯双铠光缆，由于取水泵站距离加压泵站较近，光信号衰减在允许范围内，只在加压泵站控制中心内设有中继站。在中心站、及二个中途站采用支持1 000 M光纤自愈环网的交换设备构成光纤环网。

(2) 网络结构。在调度中心及二个中途站采用自愈环网的交换设备构成光纤环网，带宽可达1 000 M，保证流量及响应速度。调度中心监控系统采用客户机/服务器结构的网络系统，配有操作员工作站、数据库服务器、工程师服务器等[3，5]。

各中途站内部根据工艺要求，通过现场总线实现全站SCADA，采用PLC进行数据采集、控制，计算机管理显示，构成分层分布控制、监测系统。

3.2.4输水管道监测点

根据工艺对管道监测传感器的布设，约每2 km利用GPRS/CDMA通讯方式设立一处管道监测点，监测管道是否渗漏。由于输水管线路均在野外，导致沿线工艺监测点线形分布难以集中，供电电源取得困难、信号传输难度大。针对工程的具体情况，采用专用的GPRS自动传输系统和检测设备连接，把管道渗漏情况传递到调度中心。监测点电源采用太阳能电池板+免维护蓄电池。管道监测点共计45个。

3.2.5视频系统及语音通讯

建立一套视频监控系统，对各关键点进行视频监控。视频监控信息由各中途站进行监视控制、处理、存储，通过信息系统光纤自愈环网将图像信息传送到调度中心。在中途站授权后，调度中心操作员可以通过视频工作站对前端设备进行控制，对各路视频信号进行管理切换[8-9]。

本站在调度中心、各中途站分别设置2部IP电话作为生产调度语音通讯使用。

4结束语

(1) 运行调度管理系统路由方式的选择是整个信息化系统的关键，自建光缆虽有许多优点，但一次性投资较大且运行管理费用较高，随着运营商网络的全覆盖，水利工程的信息化系统路由方式应优选选用公网[10]。

(2) 运行调度管理系统运行人员要有较强的专业技术和责任心，运行中要加强对设备的运行维护、系统的管理。

〔参考文献〕

[1]徐继华.梯级泵站计算机监控系统的发展与应用[J].南水北调与水利科技，2004(5)：35-36.

[2]杨飞，于永海，徐辉.国内梯级泵站调水工程运行调度综述[J].水利水电科技进展，2006(4):84-86.

[3]朱正伟，徐青，唐鸿儒.南水北调东线工程自动化系统设计关键技术 [J].南水北调与水利科技，2011(3)：10-12.

[4]李院生，赵晓芬，杨谆.浅谈梯级泵站的调度管理系统[J].中国市场，2013(34)：56-57.

[5]侯召成，瞿宜峰.南水北调中线干线自动化调度系统总体框架设计[J].水利信息化，2010(1)：40-43.

[6]SL583-2012,泵站计算机监控与信息系统技术导则[S].

[7]DL/T 5065-2009,水力发电厂计算机监控系统设计规范[S].

[8]GB 50265-2010,泵站设计规范 [S].

[9]GB 50115-2009, 工业电视系统工程设计规范[S].

[10]周小兵，张立德，刘广林.长距离调水工程管理信息系统[M].北京：中国水利水电出版社，2007.

收稿日期：2015-12-07；修改日期：2016-01-27

作者简介：刘兴华(1964-)，男，安徽全椒人，安徽省水利水电勘测设计院高级工程师．

中图分类号：U445;TV672.2

文献标识码：A

文章编号：1673-5781(2016)01-0133-03