引大济湟工程自动信息化系统平台的构建

杜喜龙 赵宗睿

(青海省引大济湟工程建设管理局，青海 西宁 810000)

水利是社会经济发展的命脉，大型引调水工程建立自动化系统是实现安全输水、精确量水的基本保障，对实现水资源优化配置和由经验管理到科学管理、规范管理、数字管理的转变有积极的推动作用[1]。水利工程智慧化、信息化的快速发展，是践行“十六字治水方针”和构筑网络安全、智慧水利、云计算、物联网等新技术，对确定天空地一体化水利感知网、高速互联的水利信息网，对保障社会经济可持续发展具有重要作用和深远影响。

引大济湟工程是青海省的一号水利工程，属跨流域长距离调水工程，因工程采用无压输水方式，分水口众多，整个输水渠道中间调节水库或设施少，对输水过程的控制难度极大，对运行管理工作要求也较高。随着引大济湟工程建设不断推进，部分工程陆续建成，工程通水运行的目标即将实现，工程将从建设阶段逐渐转入和运行管理阶段，建立引大济湟工程信息自动化系统已迫在眉睫。

1 工程背景

引大济湟工程是青海省内一项跨流域大型调水工程，由石头峡水利枢纽、调水总干渠、黑泉水库、湟水北干渠一期、二期、西干渠工程组成,目的是实现湟水流域水资源的合理配置和高效利用，以水资源的可持续利用保障社会经济的可持续发展有着重大的意义。目前北干渠一期工程支渠闸门一直停留在原始的操作方式，没有自动化设备，无法对设备集中控制、信号集中采集，特别是对于明渠也无相应的监测手段，运行人员工作量非常大，效率低下。

引大济湟工程信息化、自动化系统平台的构建，旨在本着实用、可靠、经济、先进、标准、开放的原则进行，同时以青海省引大济湟工程建设需求为基础，充分利用现代信息技术，深入开发水利枢纽工程各阶段信息资源，促进信息交流和资源共享，实现水利枢纽工程的信息及其处理，全面提升水利枢纽工程为国民经济和社会发展服务的能力和水平。

1.1 工程特点

1)引大济湟工程包括石头峡水库、调水总干渠、黑泉水库、北干一期、北干二期、西干渠和供水管线，渠线长，分布面积广，大部分渠线均沿山分布，自然条件差，分布面积广，渠线设备运行管理及巡检困难。

2)引大济湟工程渠线长、管线长，建筑物类型多、数量大，包括了明渠、暗渠、隧洞、渡槽、倒虹吸、各类桥涵闸等渠系建筑物。

3)引大济湟工程采用无压自流输水，专用供水管线采用有压自流输水方式，渠管线沿途设有大量的分水口，加之渠道断面类型变化较多，各建筑物之间衔接段的水力过程复杂，整个输水渠管线中间基本无调节水库水池等设施，进出流量的不平衡将可能给整个系统的运行和控制带来很多麻烦，因此渠管道输水过程的控制难度大，相应的要求也较高。此外，工程沿线地形、地质条件复杂，运行的安全监测至关重要。

1.2 存在问题

1)缺少一套智慧化、实用性、综合性、全面化、可操作的一套自动信息化系统。

2)缺少整体规划的网络，各管理所网络结构不统一将会导致安全隐患的存在，各现地管理所网络发展不均衡，结构、规模差距较大，互联网带宽、出口专线不一致等各类问题。

3)工程建设与后期信息化系统运行管理的需求结合不够紧密，信息化系统对全局主要应用业务的支撑有待加强；将来与水利局等上级单位数据交换等缺乏统一规划。

4)缺乏基础数据支撑，尚未建设预警系统，整个建管局还未具备信息化管控系统。

2 引大济湟自动化控制系统平台的设置

引大济湟工程信息自动化系统的建设涉及的系统较多，内容广泛，从网络到应用，从数据的采集到处理、从信息的分析到决策、从系统的建立到安全防护等，需满足多方面的需求[2,3]。

2.1 系统建设原则

引大济湟自动信息化系统工程庞大，涉及的技术、设备需求量大，要求高，需要确保后期的使用效果和条件，提前谋划战略，顶层设计，做到科技发展水平、现行管理水平等客观因素相结合。

1)系统开发建设要坚持以需求为导向的原则，紧紧围绕着工程信息化系统的各项业务，进行全面地业务需求分析，进行系统设计和建设。

2)整个系统建设统一设计，在整体布局的指导下，分阶段、分层次进行建设。

3)在保证实现系统业务功能的前提下，技术上适度超前，使系统在一定时期内保持先进水平，系统设计需要完整的安全方案保障系统安全可靠运行。

4)在标准体系支持下，充分考虑系统的开放性、可扩展性和易维护性，为系统功能扩展和以后运行的需求发展奠定基础。

5)利用支撑平台，为各个业务系统提供统一共用的基础平台，实现信息和资源的高度共享，避免出现信息孤岛，避免重复开发和资源浪费。

6)系统设计考虑经济实用，认真研究基本需求和基本情况，提出经济合理、注重实用的技术方案，尽可能节约项目投资。

7)技术上要采用先进、成熟的技术力量，当前管理所与管理处利用公用电信骨干网构建，后期目标通过专线连接各个管理所。

2.2 建设任务

引大济湟工程综合管理信息化系统建设主要包括以下任务：

1)建设现地监控监测系统。建设引大济湟总体工程的水位、流量、雨量、水质、压力、视频监视监测系统，建设其所属各分水口闸门、阀门的监控系统，对已建设的隧洞安全监控系统进行接入与集成，实现输水沿线水位、流量、压力等信息的在线监测，实现闸门及其启闭设备的远程状态监测与控制，实现工程关键部位的安全监测，实现工程关键节点水质状况监测、实现工程重要部位的视频图像监视等。

2)建设基础支撑系统。建设引大济湟工程的通信传输系统，建设西宁调度中心及各分中心的计算机网络系统，建设电源与防雷、光缆工程、机房及会商视频环境改造等基础支撑系统。

3)建设标准规范及安全体系。建设系统运行规范和指导工程的运行管理，保证工程运行安全。

2.3 调度中心及分层管理

根据本工程特点，整个工程调度运行机构应在西宁市设置调度中心对全线进行统一调度；石头峡水库设置管理分中心，管辖范围为石头峡水库和调水总干渠；黑泉水库设置管理分中心，管辖范围为黑泉水库及供水管线；北干渠设置管理分中心，管辖范围为北干渠一期和二期干渠；西干渠设置管理分中心管辖范围为整个干渠。干渠分水口出口后各分干、支渠及斗渠由当地管理单位(市、县级水利部门)具体管辖。

3 自动信息化系统建设内容

整个工程的信息化系统建设内容众多，包括综合监控、水量调度、工程管理、综合会商、办公自动化系统等。如图1所示为决策支持系统。

4 结论与建议

按照工程“需求至上，应用牵引”和“统一规划，分步实施”的建设原则和指导思想，引大济湟工程信息化系统建设的实施要按进度进行[4,5]。对于应用系统软件开发需要在自动化调度系统初步设计报告会审后开始实施。对基础设施(工程安全监测系统、通信系统、计算机网络、系统运行实体环境)是随着渠道、沿渠建筑物建设及各级管理机构建筑物的实施进行。但在实施过程中有几个问题需注意：

1)引大济湟工程自动信息化系统是一个系统多、数据量大的综合信息化系统，西宁调度中心是所有数据的汇聚中心和应用中心，服务器故障或其他原因，均有可能导致系统数据丢失或无法恢复，因此建设基于云计算架构的集群式存储系统，需将多个存储单元节点形成统一的存储资源池向上提供存储应用服务。在系统设计中充分考虑系统备份和恢复，保证应用系统的安全性和可靠性。

2)传统的闸门监控系统、水情测报系统、工程安全监测系统等自动化系统，独立建设、独立运行、独立维护，“各自为政”形成一个个信息孤岛，各系统的资料数据不能形成资源共享，不能有效的综合利用，造成信息资源的浪费。需采用一体化管控平台技术，将传统的闸门监控等业务数据统一报送至同一个平台上，实现数据采集、存储、管理、监视与应用一体化。

3)由于工程任务量大，实施过程中可能遇到的不可见问题较多，因此需提前做好全面调研工作。