新疆YE调水工程水调系统总体方案研究设计

赤磊 新疆水利水电勘测设计研究院

1.概述

本调水工程是一项跨流域、长距离调水工程，工程等别为Ⅰ等，工程规模为大（1）型工程，调水距离392.27km。主要建筑物有1座拦河引水枢纽、1座水库、1座泵站、2座输水隧洞、1 座分水闸以及压力管道、埋涵和阀井等附属建筑物。水调系统按照“无人值班”(少人值守)的思想进行总体设计，下设五级运行管理机构，层次由低至高分别为：管理所、管理站、管理处、管理局以及领导小组。水调系统内自动化监测信息等最终上传至工程调度中心，由调度中心对输配水进行统一调度、统一指挥和统一管理。

2.水调系统总体设计思路

本水调系统站位工程全局，着手于工程细节，依据工程建设总体原则，以节省运行维护成本为导向进行总体设计，具体设计思路如下：

（1）采用全线远程自动控制，实现全线现场少人值守。在工程现场配置相应的闸门监控系统、水情采集系统，对其原始数据进行全面采集、实现全线远程控制。为保证远程控制的可靠性，在现场设置视频图像采集、动力环境监测、电源等辅助支撑系统。

（2）采用统一平台，实现各类业务的综合利用。本系统按照统一综合管控平台进行设计，应用功能不同的模块，对工程监测系统、计算机监控以及水情测报的数据，在同一计算机上或不同计算机上进行交互。该平台上同样可发布全景WEB、工程分析评估等各类信息及应用。最大实现数据共享、减少运行维护人员的工作量。

（3）建设专用通信网络，保障信息畅通与网络安全。本水调系统要实现全线水量自动化调度，必须保障数据传输及时、信息畅通，且各闸站监控信息及控制指令瞬时性要求高，为实现这一目标，设计采用高性能的专用通信传输系统。

3.水调系统总体框架

系统以现地测控系统为基础，将综合信息采集与分发平台作为纽带，及时、全面地采集所需数据，进行统一处理，存入综合数据库；并构建数据资源管理平台，进行数据存储管理；通过应用支撑平台为数据资源管理平台和统一应用系统提供全面、可靠的支撑与交互服务。在统一综合应用平台上实现综合监视、综合报警、综合信息统计与查询和远程控制。并通过强有力的基础支撑和安全防护管理及标准规范体系，实现调水过程的自动化和全线调水安全要求。水调系统的逻辑构成如图1所示。

4.水调系统结构

（1）纵向设计：本水调系统在设计时根据工程管理机构设置，在纵向分为四级。第一级为中心级，即调度中心，设置在省会城市；第二级为分中心级，即工程管理处，设置在地级市；第三级为管理站级，即1号管理站、2号理站和3号管理站，分别设置在工程相应的调水区域；第四级为现地级，即沿线各现地监控监测站。

调度中心功能描述：调度中心掌握水量调度权和水量调度监督权，对水量进行分配与监管分配的执行，特殊情况下直接控制工程调度。本项目中，调度中心对工程总体进行监测、监视，并对具备远程自动控制功能的设备（节制闸、退水闸、分水闸等）进行远程自动控制，并设置控制权限的优先等级。

分中心功能描述：分中心为调度中心的直属机构，行使其管辖区域内的水量调度权，对水量进行分配并监管分配的执行。主要负责所辖工程范围内数据汇集、存储和分发。

管理站功能描述：管理站是最靠近工程现场的远程管理站点，接受分中心、调度中心的调度指令，按照调水工程运行规范进行控制并完成调度任务。同样具备数据汇集、存储和分发的功能。

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图1 系统构成图

现地站功能描述：各现地闸站，接受管理站、分中心、调度中心的调度指令，按照输水工程运行规范进行控制，保证满足调度任务。现地站是指现地闸门、安全监测系统，现地监控监测系统能分别对所辖范围内的主要建筑物、机电设备、水情、工情进行监测、监视，并对其中具备现地自动控制功能的设备进行现地自动控制，其闸（阀）门控制权最高。

（2）横向设计，因安全等级的得因数，分为内网和外网，并将内网在逻辑上又划为管理区和控制区。

内网管理区内主要承担生产管理类的业务，控制区主要承担运行监控类的业务。两者的安全级别后者较高，因此为避免低安全区系统影响高安全区系统，故在两区之间通过物理隔离装置进行隔离。

内网控制区主要负责闸/泵站监控信息、工程安全监测信息和水情测报信息等，实时性要求和安全性要求最高，故在设计时采用控制专网。

内网管理区主要负责综合办公、视频会议、工程管理、决策支持、WEB发布等，有部分业务与控制专网上部分信息要进行一定的数据交互，故两者之间设置单向隔离设备进行联通，严格控制网间信息交换的流量，保证控制安全。

信息外网提供互联网接入业务，用于日常办公、网上等。纵向用户通过调度中提供的Internet三层交换机访问互联网，内、外网无任何物理连接，确保了各类监控系统的安全。外网也为三级网络是独立的网络系统，Internet接口由调度中心统一接入。

5.水调系统总体功能设计

（2）实现节制闸、退水闸、分水闸等闸门，视频摄像机，动环设备的远程自动控制。

（3）实现闸控、水情、安全监测、视频、动环等各类业务的报表统计与查询。

（4）综合发布实现闸控、水情、安全监测、视频、动环等各类信息的综合发布。

（5）实现闸控、水情、安全监测、视频、动环等各类信息综合统计与查询。

（6）实现长距离供水调度决策支持。

（7）实现事故应急预案与决策支持。

事故应急预案与决策支持系统为本工程提供安全支持和事故应急处理，当水文条件、工程安全性状或闸门监控系统等出现超限险情或异常等事故时，通过综合事故报警避免事故发生或减小事故造成的损失，对工程的安全运行起到重要预警、指导、保护作用。

6.结束语

本工程是新疆调水工程的前端工程，其后续配套调水工程连同本工程承载着未来新疆的长久发展和经济民生，是新疆腾飞的重要基石。在国务院、水利部、自治区领导们的指导和帮助下，本工程届时将打造为国内标志性工程。故在水调自动化设计时打破常规思维，既有继承、又有创新，采用最先进的设计理念、最可靠的设备、最科学的管理进行设计，也为后续工程提供了经验和参考价值。