东阳横锦大型水库标准化运行管理平台的建设

马东进，张盛阳，金 晶，王 斌，林 通，徐彬彬

（1. 东阳市横锦水库管理局，浙江 东阳 322119；2.浙江禹贡信息科技有限公司，浙江 杭州 310009）

1 现状分析

东阳市横锦水库是一座以灌溉、防洪为主，结合发电、养鱼等综合利用的大(二)型水库，水库位于钱塘江流域东阳江上游，距东阳市28 km。坝址以上集雨面积378 km2，水库总库容2.74亿m3，正常库容1.70亿m3，灌溉农田10.2万亩，防洪受益3.2万亩，建有一级电站和二级电站各1座，总装机11 750 kW，多年平均年发电量2 020万kW·h。

横锦水库在水库除险加固、历年自动化改造、灌区节水配套改造项目中建设了部分自动化、信息化系统，实现了水雨情自动采集、库区（灌区）视频监视、大坝安全监测、灌区闸门自动化控制等功能，由于这些系统都是单独建设，使用各自的数据和应用体系，没有形成一个系统的、统一的平台，因此还存在数据不共享、标准不统一的问题，数据共享性、使用的方便性还有待于提高，信息化应用水平和水库管理的实际需要还存在一定距离。

（1）水雨情采集系统。在水库内已建设水雨情遥测站一座，采用直井式水位台和浮子水位计进行水位采集，采集数据通过语润平台进入省防汛信息平台，管理人员通过语润平台查看水位和雨量信息。

（2）视频监视系统。目前，横锦水库已在重要水工建筑物、重要设备设施、启闭机房、办公区域、重点安保区域安装有视频监视探头。已建的视频监视系统分3种类型，①安装时间较早的模拟式视频摄像头，采用同轴电缆连至区域视频节点进行模数转换后通过光纤传入控制中心内；②安装时间较晚的网络高清摄像头，采用网络信号直接连入控制中心；③公安系统安装的公共安防摄像头，管理人员需要进入公安系统的视频发布页面进行监控图像的获取。

（3）大坝安全监测系统。横锦水库已建大坝安全监测系统，整套系统由浙江广川咨询有限公司进行安装和集成，监测项目有变形、渗流等，大坝安全维保人员每15 d前往监测点对采集的数据进行鉴定和整编。

（4）洪水预报系统。洪水预报系统为河海大学2003年开发，但边界条件已出现重大改变（上游增加了2座水库），预报系统未根据实际情况进行重新率定和调整，目前已不具备预报能力。

（5）供水量监测。目前有3个取水口，均位于电站尾水池，其中东阳取水口2处、义乌取水口1处。东阳第一取水口取水形式为管道取水，未安装流量计。其余两处取水口取水形式为管道取水，安装有插入式电磁流量计。水库管理人员目前对取水计量信息的获取采用两种形式，①通过水厂的取水量监视网页进行获取；②通过安装在流量计上位机的视频摄像头获取流量显示屏现场视频来判断取水量。

（6）巡查系统。水库已经配有大坝巡查系统1套，配有巡查终端1套，主要用于水库大坝范围内的巡查。

（7）灌区信息化情况。灌区通过“东阳市农业综合开发横锦水库中型灌区节水配套改造工程”项目进行了一部分信息化内容建设，主要建设内容为闸门自动化控制站2个，视频监视站6个，流量监测站3个，灌区调度中心1个。

2 建设必要性分析

（1）形成统一平台，充分发挥已建系统作用。为了使系统能够灵活适应业务需求的变化，面对新应用具有可扩展性，信息和应用资源方面高度共享，避免出现信息孤岛，采用一体化平台化的设计思路，综合集成现有各类信息化系统，打通信息孤岛，建立统一数据和一体化综合管控系统，并提供统一的访问机制，实现不同权限用户的数据访问和业务应用，达到信息资源共享和业务协同的目标，形成合力，充分发挥已建系统作用。

（2）提高管理水平，保证工程安全稳定运行。工程标准化运行管理平台集成了数据采集、数据服务、业务应用等各个层级的信息化资源，使用信息化技术打通工程管理的各个环节，为工程观测、调度运行、维修养护、设施管理等工程管理业务提供了现代化管理手段，提高了工程管理水平，是传统工程管理转向数据工程管理的重要标志。标准化运行管理平台建成后将为工程管理人员提供便捷高效的管理工具。平台将为管理人员提供及时的数据、方便的通信，进一步提高工程管理效率，提高工程效益，减轻工作强度，保证工程安全稳定运行。

（3）提供技术保障，实现工程标准化管理。浙江省水利厅在2016年初提出了水利工程标准化管理的目标，要求将水利工程的监测监控、预警预报、调度运行、维修养护和监督检查、考核评估，整合在同一信息化平台上，把水利工程标准化管理的各项内容、各个环节和各个流程细化到元素，和人员职责、岗位职责相结合，使水利工程管理运行的各项工作程序化，提高管理精细化程度和管理效率。水库工程标准化运行平台覆盖管理责任、安全评估、运行管理、维修养护、监督检查、隐患治理、应急管理、教育培训、制度建设、考核验收等各环节，为水利工程标准化管理的责任具体化、工程防汛和安全运行管理目标化、人员定编（岗）化、管理经费预算化、设施设备完整化、日常监测检查规范化、维修养护常态化、人员岗位培训制度化、管理范围界定化、环境绿化美化、信息化等“十一个化”要求提供了展示和监督考核工具和信息化技术保障。同时，工程标准化运行管理平台将对接省、市、县三级水利工程标准化管理和监督服务平台，实现了网上实时监控和现场实地监督检查相结合。通过标准化运行管理平台的建设，倒逼工程标准化管理体系和运行管理机制的形成。

3 建设目标及总体框架

3.1 建设目标

系统建设的总体目标是：通过建设“东阳市横锦水库标准化运行管理系统”，利用信息化手段对工程标准化管理在管理责任、安全评估、运行管理、维修养护、监督检查、隐患治理、应急管理、教育培训、制度建设、考核验收等各环节提供全面支撑，同时整合已建水文测报、大坝安全监测、视频监视等各个单列系统，形成工程统一管控平台，实现水库标准化管理要求，保障工程安全、提高工程效益和工作效率，切实提高工程管理水平。

（1）健全管理工作流程。系统将推进工程管理流程的标准化、科学化、规范化，规范业务流程，减少业务随意性带来的弊病。通过业务流程的重组，使业务流程更趋合理。在实施过程中，为了保证管理业务的规范与标准，主要从以下几个方面来进行：根据物资、设备、人员、资金等状况，建立科学完整的编码系统与基础数据管理规范，实现数据及资源的集成共享，使资源得到统一规范化管理，提高管理效率；系统应提供标准化管理流程，并且通过在项目需求调研阶段搜集水库管理各方面业务流程与系统中提供的流程库进行整合，形成水库管理标准化、规范化、科学化的流程体系并且通过系统进行有效固化；通过流程的固化，引申出每个流程控制点岗位的岗位职责，明确管理中每个员工具体的岗位职责和任务，真正实现权责分明并且通过流程和岗位职责进行有效的固化并严格执行；另外，将每个工作岗位的岗位职责均做成在线可查，只要进入系统，就能明确自己的工作性质和职责范围，明确本职工作并进行规范操作。

（2）提供业务工作平台。在信息集成平台上，融入适合水利工程的先进管理思想与管理理念，将管理流程标准化、规范化，为管理、生产业务提供工作平台，实现数字化、智能化，取代了传统的手工操作方式，实现管理和生产业务的科学化、有序化、流畅化。建立、健全工程管理范围内的信息集成平台，实现管理数据在指定的范围内授权共享。

（3）实现管理信息全景可视。通过物联网、GIS、全景图、无人机等技术，实现水库水雨情、工情、安全信息等水库相关数据的全景可视化，通过地图、工程布置图等对各类信息实现直观展现，便于掌握工程实时运行情况。同时，建设移动应用系统，可以随时随地通过手机、PAD等移动终端对水库情况进行查询。

3.2 总体框架

系统总体架构由采集及基础设施层、数据层、运行管理平台组成。采集及基础设施层提供实时数据采集及自动化、网络、云平台等基础设施，数据层利用综合数据库对原有和新建系统各类数据进行整合，并提供空间数据，为运行管理平台提供数据服务，运行管理平台实现标准化管理各项功能，直接面向水库管理和生产人员，并提供移动服务。系统总体架构如图1所示。

图1 系统总体架构图

4 主要建设内容

采用公有云计算平台作为系统运行环境，可以节约服务器购置费用，同时也减轻了系统建成后硬件系统的运维压力。

在已建系统的基础上，为支撑工程标准化管理，需要进一步完善工程信息化基础设施，主要包括采集系统完善、标准化信息管理中心建设、云平台建设、巡查系统等。

4.1 采集系统

采集系统按照标准化管理的要求，完善水雨情、工情、视频、安全等各项监测设施，具体内容如下：

（1）水雨情采集

通过连入省水文局雨润数据库，接入已建水雨情自动监测点数据，将水雨情数据同步到综合数据库中。

另外建议在发电厂尾水池新建一个水位测站，采用雷达水位计采集实时水位，终端机处理后通过GPRS系统发送到中心站。

（2）工情采集

采集溢洪道泄洪闸工作闸门的闸位信息，共5扇闸门闸位数据需要采集。现状闸位数据都是在本地显示，其中3扇闸门采用机械闸位计，2扇采用电子闸位计，都需要进行改造。

机械闸位计对码盘进行更换，能够输出闸位数字信号，将闸位数字信号经终端机处理后，通过GPRS传输网络发送到标准化管理中心。对电子闸位计进行改造，使之可以将闸位计信号连入新配备的终端机，闸位数字信号经终端机处理后，通过GPRS传输网络发送到标准化管理中心。

（3）水量数据采集

水量数据是整个水库防洪调度和供水调度的重要信息化基础。

1）水量分析

出库流量＝溢洪道下泄流量+电站尾水流量

电站尾水流量＝义乌供水口流量+东阳水厂供水口流量+干渠流量+干渠溢流量。

2）水量数据来源（表 1）

表1 水量数据来源现状表

3）流量监测设计

入库流量和出库流量都是通过洪水预报系统推算，现状由于边界条件影响，精度不高，在本项目中通过洪水预报系统改造提高精度；义乌和东阳水厂供水口已安装流量计，通过对终端改造和数据集成的方法集成流量数据；干渠流量需要新建，在渠边安装多普勒流量计量测实时流量数据，积算仪积算累计流量，通过终端机处理后发送到中心站；电站尾水流量和溢洪道下泄流量现状都是通过工况进行推算，准确度不高，此次在电站机组进水压力钢管处安装外置式超声波流量计实现实时流量监测，溢洪道闸门下泄流量重新根据实测和水力学方法标定工况（水库水位、闸门开度）和下泄流量对应关系，并建立数据模型，根据模型数据推算实时下泄流量。

（4）灌区采集设施完善

《东阳市水利工程标准化管理实施方案（2016～2020年）》中对灌区要求“2处灌区各需布置水位监测站点2处，雨量监测站点2处。共计水位监测站点4处，雨量监测站点4处。”

根据上述要求，在南干渠首和北干渠首分别建设一处水位雨量监测站。为不增加土建工程量，采用立杆方式配合雷达水位计方式建设。

4.2 标准化信息管理中心

新建标准化信息管理中心，作为水库信息的管理中心、调度中心、指挥中心。标准化管理中心设在水库管理局办公楼三楼。中心配备大屏系统1套，工作站6台，移动工作站2台，工作台3套。

（1）大屏系统

会商会议系统改造方案计划配置1套LCD大屏拼接显示系统。拼接显示系统采用12块46"LED光源的LCD拼接单元，组成3行4列的拼接墙，要求采用拼缝小于5.7 mm的产品。

拼接屏单块屏分辨率不低于1920×1080，设有拼接控制器，可实现单屏显示、整屏显示以及画面的屏间漫游。

本项目所选用产品在企业质量控制、产品设计和制造生产活动中，应具备以下国家和行业标准，且需在投标文件中列明：中国国家强制性产品认证（3C认证）多屏幕拼接墙。

作为LCD大屏幕系统的核心，液晶显示单元的显示效果和性能决定了整套系统的显示效果和性能。考虑到实际应用需求，方案中的显示单元可以在狭小空间场地上进行靠墙安装，满足现场实际环境纵深有限的布局要求。显示单元产品特性要求如下：

1）高质量大画面显示：46"超大液晶屏，1920×1080的物理分辨率，高质量地实现大画面高清显示。

2）低功耗运行：产品需节能认证、1级能效标识。

3）具有较强的环境适应性，能满足更多的使用环境，可以支持7×24 h连续工作，平均无故障时间超过50 000 h以上。长时间运行下无灼屏和残影不良发生。

（2）工作站及移动工作站

配备5台工作站作为标准化管理采集、视频、应用、数据库等工作站，另配1台移动工作站作为移动工作使用。

（3）电源系统

为保证在断电情况下标准化管理信息中心的正常运行，配备一套不间断电源系统。不间断电源系统由UPS主机和电池组成。

（4）标准化管理信息中心装修

标准化管理信息中心设在管理局三楼，原为办公室，需要进行重新装修布置才能适应信息中心需要，装修主要内容为防静电地板铺设、机电和大屏系统隔断、重新布线、网络系统配置等。另外需要配备部分工作台。

4.3 云平台

采用公有云计算平台作为系统运行环境，可以节约服务器购置费用，同时也减轻了系统建成后硬件系统的运维压力。现在阿里云等云计算平台已经相当成熟，广泛应用于各类专业化系统。“浙江省水利工程标准化管理信息化建设总体设计方案”中也要求水利工程标准化运行管理平台将云平台作为运行环境。

考虑系统数据规模，系统将采用公网带宽20 M，云存储1 T云盘数据云平台作为系统运行的基础平台，费用计算按3年计。系统安全将依据国家相关网络安全的法律法规采取严格的网络安全措施保证系统安全，防止网络入侵。

4.4 巡查系统

建立巡查系统，配备巡查终端和配套的射频标识，实现巡查人员、巡查对象的定位和数据上传。

巡查终端分配考虑管理局范围配备2台、横锦水库灌区配备8台，水库库区配备2台；射频标识用于设施设备的自动识别，配备120个，基本覆盖水库主要设施设备，巡查终端和射频标识配合能够达到巡查点位的自动识别辨认，为巡查软件平台提供设备支撑。

4.5 其他设施

为满足水库标准化管理需要，另需配备一些其他设备，主要包括：

（1）考勤设备1套

用于人员上下班考勤，采用指纹自动识别，考勤数据自动上传到管理中心。

（2）内保门禁系统1套

配备内保门禁系统1套，由采用指纹识别方式的行人道闸系统和电站人员进出通道的IC卡电磁门禁系统两部分组成。

（3）入门大屏系统1套

采用P10精度以上LED室内大屏作为管理局办公楼入门大屏系统，用于展示水库实时情况和水库新闻等。

5 结束语

系统建成后，建议配备专门管理人员对系统运行进行统一管理。

（1）项目竣工验收前，和已建信息化系统及水库管理制度相结合，研究制定《横锦水库标准化运行管理平台管理办法》作为系统运行及维护的依据。

（2）本项目整合了横锦水库各类信息化系统及相关设施设备，技术要求较高、布点分散、维护工作量大，建议聘请专业化维保单位进行维护工作。

系统建成后重视后期运行管理，摒弃“重建轻管”和“重建轻养”的思想，在抓项目建设的同时，做好运行管理机制的建立和运行维护资金的落实工作，建立长效运行管理保障机制。运行管理人员配备由横锦水库管理局负责，配置管理人员1人，并制定严格的岗位职责。