常州城市防洪工程自动化信息系统建设

杨 崧，褚 奇，刘丹杰

(常州市城市防洪工程管理处,江苏 常州 213000)

1 工程概况

常州城市防洪工程自动化信息系统在2015年已经完成一期系统建设，系统建设完成后具备以下功能：防洪调度管理、防洪物资管理、设备设施管理、巡检管理、协同办公和移动终端服务等。随着常州市34座泵闸建设移交，对城市防洪工程系统提出了更高的要求，加上城市防洪组织结构的变化，城市防洪工程自动化信息系统改善建设已经迫在眉睫[1-3]。

2 系统建设范围

城市防洪工程自动化信息系统是通过应用现代计算机技术、通信技术、传感器技术、自动监测及传输技术，建立辖区内排涝泵站的自动监控系统，为水工程的现代化管理、防洪排涝、调水调度等提供决策支持，进一步提高管理决策水平，充分利用现有的工程设施，提高工程的运行效益[4-6]。常州市城市防洪工程自动化信息系统主要包括监控中心、系统平台、泵站监控系统及通信网络等[7-9]。

3 项目总体建设内容

3.1 远程实时监控设计

3.1.1 建设内容

本项目在城防处及6处管理所部署共7套组态软件，开发统一的远程实时监控平台，利用已有完善的通信网络(城防处与6处管理所直接的通信网络、6处管理所与下辖各工程点之间的通信网络)，接入所有工程现场现有的PLC控制柜的数据，实现39座工程的分级自动化集中控制。

3.1.2 系统总体功能

远程实时监控系统包括：城防调度层远程实时监控平台、6处管理所远程实时监控平台和39座枢纽工程(闸泵站)现地自动化控制系统，主要由城防处计算机、各管理所计算机和各枢纽工程(闸泵站)现地控制单元等设备组成，构成一个完整的分布式、实时控制系统。

通过设置在各工程点的现地控制单元设备，对所有接入的泵组、水闸等控制设备对象进行监视、控制和调节，完成从各枢纽工程(闸泵站)采集数据、数据归档、事件记录与归档、运行报表、趋势曲线和语音报警，实现在城防处和管理所对39座枢纽工程(闸泵站)进行远程实时监控功能。其中，城防调度层远程实时监控平台具有管理所远程实时监控平台和枢纽工程(闸泵站)现地自动化控制系统的所有功能，各管理所远程实时监控平台功能基本一致。

3.1.3 运行监控方式

运行监控方式包括城防处调度控制、各管理所控制和现地控制单元(LCU)控制3个层次，对于系统的控制权，现地控制级别最高，远程控制级别最低，各权限相互闭锁。当需要进行远程调度时，城防处的远程实时监控平台向管理所的实时监控平台发送调度控制请求，管理所人员在确认现场具备远程调度的条件下，允许远程调度控制的请求，城防处的远程实时监控平台获得远程控制权限，并在现地控制级处于远程模式下，可实施远程控制现地设备的启停。调度结束，城防处的远程实时监控平台释放控制权限或管理所直接强制接管控制权限。远程调度期间，管理所的实时监控平台及现地控制系统无法对设备进行远程或现地控制操作，只有通过“强制控制”按钮(包括系统层面强制切换按钮和现地控制的远程/现地切换按钮)，对控制权限进行强制变更后才可操作，以应对现地突发状况。

3.1.4 系统网络设计

实时监控系统网络包括：城防处监控系统网络、各管理所监控系统网络和各枢纽工程(闸泵站)现地控制系统网络。通过整合城防处现有网络，构建基于现有网络的现地站—管理所(6处)—城防处三级控制网络。网络结构如图1所示。

图1 远程实时监控系统网络结构示意

3.2 闸位信息、雨量监测建设

3.2.1 闸位信息补充建设内容

系统将在8个小型枢纽增设闸门开度监测设备，并将闸门开度数据接入现地已建的LCU控制柜，实现各枢纽闸门开度信息的采集。

监测设备布设主要是根据防汛调度的需要，分布在横塘河南枢纽、横峰沟枢纽、丁横河枢纽、糜家塘枢纽、永汇河枢纽、老澡港河枢纽、西界河闸站和童子河闸站。通过对以上各站点闸门开度监测设备的建设，实时了解当前站点运行情况，协助中心人员作出调控决策。

通过专网将数据发送至各自对应的上级管理所工控机/服务器，并通过现有管理所-城防处的数据传输网络，最终将闸位数据等汇集至城防管理处综合数据库，为工作人员的工程调度运行提供数据支撑。

3.2.2 雨量监测系统建设内容

系统将在城防处所管辖3处工程点布设3个自动雨量监测站，利用工程点既有通信网络，实现对雨量信息的采集、传输。

站点布设主要是根据防汛调度的需要，分布在龙游河南站、西涵洞毛龙闸以及大运河东枢纽。通过对以上站点的雨量监测，实时了解城防处辖区雨量情况，协助管理人员作出调控决策。

3.3 综合数据库建设

3.3.1 建设内容

根据业务平台需要，建设综合数据库，对城防处已有系统数据及工程资料进行整合录入，并实现前端站点数据的采集汇聚；实现与实时监控(测)、视频监控等系统的数据接口开发；实现与水利一级平台的数据接口开发。

综合数据库的建设包括：标准数据库设计、数据采集平台建设、数据整理与录入、数据接口服务开发等。

3.3.2 数据采集平台建设

数据采集平台主要完成实时数据的自动汇集，系统通过对各种数据进行分析，按照不同数据来源，设计相应的汇集录入工作流程，最大限度地实现数据汇总录入自动化，减少数据入库的工作量。主要包括以下几方面：

(1)监测数据采集。前端监测的水文数据进行报文解析，并写入统一的水文标准化数据中。

(2)互联网数据采集。包括气象局共享或互联网采集的台风路径、卫星云图、雷达图等。项目依赖于多部门的数据支持，在内网机制下，不允许数据交互，需要通过网络采集信息。数据采集通道总体框架结构如图2所示。

图2 “三横两纵”的总体框架结构

(3)数据整理与录入工作。无数据信息的数据库没有任何利用价值，因此，数据收集整理与入库是一项重要的基础性工作。数据收集整编与入库需要协同水利所不同科室收集、获取相关数据资料，实现数据整编入库。此外，项目实施时，还需要将水闸泵站普查搜集的基础数据进行梳理，整理录入到综合数据库的各个基础数据库中。

①现有应用系统数据入库

现有应用系统数据录入根据应用系统的数据库结构情况，可以采用以下三种方式中的一种实现。

a)对于现有应用系统数据库表与综合数据库内数据库表结构一致的数据，直接采用数据库管理工具实现“全量复制”。

b)对于现有应用系统数据库表与综合数据库内数据库表结构不一致(一般差异不大)，通过在原有系统创建临时视图(与综合数据库内数据库表结构一致)，再通过数据库管理工具实现“全量复制”。

c)对于数据库表结构差异很大，或者涉及多表分拆、合并的数据，采用先导出数据，建立对应关系导入或通过人工编辑、校核后，再通过数据库管理工具导入到数据库中。

②历史数据搜集整理与录入

历史数据包括历史水情数据、历史调度数据、历史洪水数据、重大水利工程成果数据等。数据整编流程如图3所示。

图3 数据整编流程

3.4 应用支撑平台建设

为应用服务提供统一的支撑平台，如图4所示，在该平台上统一实现各类业务应用，具体如下：

图4 应用支撑平台

(1)构建统一地图服务，以“一张图”的方式为城防处业务管理平台提供支撑，“一张图”服务的地理信息数据来源于江苏省水利厅的地理信息平台。

(2)构建统一用户管理，实现系统管理中按职责、岗位、角色定向配置和推送，做到统一用户认证、统一权限管理，强化平台的安全运行。

3.5 信息自动化管理平台

业务管理平台(信息自动化管理平台)包括综合概览，调度运行，巡查管理、资产管理、项目管理，办公系统和移动应用系统等。

3.5.1 综合概览

综合概览即综合信息管理，包括一张图展示、水情信息、雨情信息、工情信息、视频信息、台风信息和预警功能等，如图5所示。

图5 综合概览

3.5.2 调度运行

合同中的调度审批发布和调度信息查询统计。按照设定流程流转、审批，可全员查看。

(1)调度发布流程。值班人员接收上级指令(或现场情况)—报单位领导、同时抄送工程科拟调度指令—工程科科长核稿—分管领导审核—主要负责人签发—工程科签收发布。

(2)调度执行流程。相关人员接收—反馈结果。

(3)调度信息查询、统计。调度信息数据库：时间、调令编号、发令人、接收人、内容、执行情况、可上传调令扫描件、外部来文等。

合同中的检查观测包括工程的日常检查、河道(湖)的水政巡查以及工程隐患和异常情况等，紧密结合维修养护、水政管理、物资管理以及移动应用系统功能。同时，基于检查观测结果建设考核管理，包括工程考核、日常考核、水政绿化考核、内部绩效考核和物业监督考核等。最终实现巡查—发现问题—解决问题—完成反馈的闭合管理。

3.5.3 巡查管理、资产管理、项目管理

(1)巡查管理。以一张图的形式展示了各个枢纽站点的巡查情况。

(2)资产管理。建立资产管理编码等标准体系，实现资产分类、资产管理组织(责任人)、资产资料内容、资产资料电子档案、资产登记日期等基本信息管理，并对城防处各类资产进行资产盘点、资产统计与分析。系统主要包括：资产管理、物资仓库等功能模块。

(3)项目管理。对所有已申报的项目进行全周期管理，从项目的申报、合同审批、项目实施等过程对每个项目进行管理，从而对项目起到监督和管理作用。系统主要包括：项目申报、项目审批、合同审批、项目管理、统计查询。

3.5.4 办公系统及移动应用系统

实现城防处已建办公系统在业务管理平台上的集成，采用链接集成的方式，集成后的办公系统可在管理平台直接打开。开发Andriod版和IOS版两套移动平台。以移动互联网技术为支持，利用GPS、GIS、智能手机等设备和技术，建立水利工程移动应用系统，提供水利工程移动巡查设备的接入和注册，如图6所示。

图6 移动应用系统

服务器端系统主要包括：权限认证管理、移动终端授权、任务管理、位置上报、巡查信息查询和统计等功能；

客户端系统主要包括：登录模块、信息查询、信息提醒、移动巡查、隐患处置和调度运行等功能。

4 结 语

通过分析常州市防洪工程建设现状，在充分利用已建工程的基础上，整合现有的数据资源，基于统一平台的应用系统，针对不同人员的应用需求，建设自动化信息系统，大大提高了数据传输速度、项目管理、通知下达等工作的效率。