观音阁水库输水工程信息自动化系统设计与应用

谭艳芳

（辽宁西北供水有限责任公司，辽宁 沈阳 110003）

0 引言

观音阁水库输水工程采用集中统一调度、分级控制（调度中心、管理站运行部门）运行管理模式，调度运行机构包括调度中心和各管理站运行部门。由调度中心统一发布调度指令到各管理站运行部门，管理站运行部门接受调度指令进行自动控制，特殊情况下可手动控制。管理站无调度权限，只执行调度指令。具体职能包括：接收调度中心发送的调水指令；监视调度指令执行情况，并上报调度中心；采集本站工程运行状态、水量信息并整理及转发至调度中心；本站安全及应急事件处理。

1 工程概况

辽宁省观音阁水库输水工程是自辽宁省本溪县的观音阁水库库区自流输水，将水引到本溪市的一项大型输水工程，规模为大（2）型，是观音阁水库与大伙房水库输水工程的配套工程。本工程包括：取水头部、压力隧洞、电站、输水管道、无压隧洞、配水站及分支管线等几部分。输水线路总长度80.727 km，其中包括38.857 km 的管线和41.698 km 的输水洞。管道主干线均布置在本溪市和太子河的南侧。此线路主干线共分九段：主干线包括：取水头部到电站（主洞进口）、电站（主洞进口）到大峪分洞进口、大峪分洞进口到千金沟主洞出口。分支管线包括：大峪分支管线、本溪新城分支管线、歪头山矿区分支管线、本钢南地备用水源分支管线、北台钢厂分支管线。

本溪泓源供水有限责任公司（总公司）负责本输水工程建设和运营管理，同时作为调度中心，对全线主要机电设备进行控制与调节。为方便本工程的管理、完善运行机制，设置二级管理机构，电站、大峪配水站、北台钢厂配水站3 个管理站。为达到集中管理、精简人员的目的，单位负责、行政管理、技术管理、财务与资产管理、水政监察的岗位集中在调度中心，运行、观测类岗位设在各个管理站。

2 管理机构设置

在本溪市建调度中心，统一调度整个输水系统，配置调度中心计算机网络系统、通信设备和输水自动化监控系统对整个输水工程进行现代化的、科学的调度管理。当输水工程系统出现异常时，调度管理中心及时收集信息，及时处理。

考虑到输水调度中心、管理站及现地站在输水管理、工程管理、数据采集及控制等方面各自不同的需求层次，系统在纵向结构上分为2 层。

第一层：调度中心层，设在总公司，该层为观音阁水库输水工程信息自动化系统的核心层；

第二层：管理站层，该层为观音阁水库输水工程信息自动化系统的应用层；机构设置见图1。

图1 本溪泓源供水有限责任公司机构设置图

3 信息化系统的设计及应用

3.1 总体结构

3.1.1 自动监控系统

自动监控系统由主控级（电站控制级）和现地控制级组成，采用以太网通信、分层分布式，确保采集数据的准确性。局域网按IEEE802.3 设计，通信规约采用TCP/IP，通信介质为光纤，网络的传输速率不小于100 Mbps。

自动监控系统是一个实时的过程控制系统，既可以独立完成各个特定部位的控制功能，又可以由中控室的工作人员通过操作相对应的人机接口设备进行监控并通过与调度中心计算机的控制系统联网实现远方监控。监控系统可以对电站的主要机电设备进行控制并对其运行情况进行全面的监视，减少工作人员的工作量。系统建成后通过光纤通道（或移动公网GPRS）与电力系统通信，接收并执行调度命令，同时上传调度部门要求的信息。

3.1.2 软件系统及数据整合

软件及数据整合是观音阁水库输水工程信息自动化系统的核心，主要包括数据整合、系统支撑平台建设及业务应用系统开发集成。观音阁水库信息自动化软件系统是以各应用系统的监测、采集和录入数据为基础，以信息自动化硬件为支撑的平台，为供水工程的各级管理人员提供相应的信息服务，实现调水工程的专业化综合管理支持。

系统采用B/S 与C/S 架构相结合的模式，数据库和所有应用服务均部署在泓源供水公司办公大楼，各管理站通过计算机终端以WEB 方式实现对系统的访问。对上述业务应用服务的用户管理、身份认证、权限管理、日志管理、数据中心、审批工作流、综合会商展示等实现统一的管理。

3.1.3 服务支撑层

应用服务支撑平台主要由应用服务器中间件提供支撑。服务器中间件由构建容器、内核及底层服务、界面/工具、J2EE 服务组成。具体结构见图2。

图2 J2EE 总体体系结构图

3.2 信息自动化系统综合业务应用

依据观音阁输水工程的实际需求，观音阁水库输水工程信息自动化软件系统具有以下11 项业务应用子系统功能。

图3 观音阁水库输水工程信息自动化登录页面

图4 观音阁水库输水工程信息自动化系统首页

3.2.1 输水自动化监控系统

输水自动化监控系统是观音阁水库输水工程信息自动化系统的核心，主要负责控制指令的下达和反馈信息的上传。实现输水工程节制、测量等设备与现地控制单元之间的有机联系，通过远程控制把调度指令下发至管理站，通过远程监测、监视把指令执行过程及结果上传到调度中心，实现实时水量调度控制的要求。调度中心输水自动化监控系统见图5。

图5 调度中心输水自动化监控

3.2.2 工程安全监测接入系统

在工程安全监测系统基础上，利用工程安全监测系统成果数据库，实现实时监测数据和历史监测数据及监测专业软件分析成果的集成展示，并将预警信息发送至大屏幕系统等相关系统用于调度决策支持。系统采用B/S 模式开发，将工程安全监测专项自动化系统分析成果进行直观的发布和展示。

3.2.3 阴极保护录入系统

阴极保护录入系统是由运行人员现地观测获得，并将监测数据上传至调度中心信息自动化系统。实现阴极保护装置状态的报警、安全状态与健康趋势分析和风险识别预警成果的集成展示和会商支持。

系统主要功能包括阴极保护监测数据录入、信息发布与查询、会商支持等。

3.2.4 水文测报预警子系统

利用本溪市水文局水文系统发送的水文、水情信息，实现观音阁水库输水工程全线来水预报、洪水预报、水文信息的集成展示和会商支持。

（1）信息发布与查询

系统采用B/S 模式开发，将相关水文测站的实时监测数据、历史监测数据和水文预报成果进行直观的发布和展示。

1）对观音阁水库和输水线路沿程的实时雨情、水情信息及超限预警信息进行发布。

图6 GIS 雨情监测

图7 GIS 水量监测

2）对中长期来水预报、短期水文预报、洪水预报的结果进行查询。

（2）会商支持

通过大屏幕系统展示水文站实时水雨情信息、超限预警信息；气象、水情预报等信息及应对方案。提供领导进行会商决策。

图8 汛期超限预警

3.2.5 视频管理系统

为实现对原有视频和新建视频的接入并实现实时显示、查看等功能。通过GIS 和列表进行视频的选择查看。

图9 GIS 和列表进行视频的选择查看

图10 视频监视图

视频监视系统的管理功能主要在控制中心的管理客户机上完成。完成用户分组、设备管理、视频抓取等功能。

3.2.6 多媒体GIS 子系统

多媒体GIS 系统采用WebGIS 技术，以地图为载体聚合各业务应用系统信息，实现工程建设、运行信息的全面展示。系统将采用桌面版和移动版APP。

图11 多媒体GIS 系统

3.2.7 办公自动化、企业网站及门户子系统

综合办公系统是观音阁输水工程管理的核心业务协同平台，用户通过该平台协同工作提高办文、办会、办事效率；同时系统还提供待办提醒、日程管理、通讯录管理、个人资料管理等辅助办公工具，提高个人办公效率。系统在业务外网和业务内网各部署一套。其中，业务外网综合办公系统主要承担事务流程（如公文、请销假等）处理，业务内网综合办公系统主要承担调度管理业务流程处理。

3.2.8 输水调度系统

以观音阁水库调水工程的实际业务需求为基础进行设计，保障受水用户的供水安全和工程的稳定运行。输水调度软件系统包括但不限于以下功能：实时监控、信息查询、需水管理、常规水量调度、应急调度、实时调度、水费计量与供水效益、模型管理以及系统管理。

4 结语

观音阁水库信息自动化工程目前已经建立完成，为本溪市的的水资源正确调度提供了有利的数据和技术支持，避免洪涝灾害带来的损失，同时减少了水库运行管理中的人员成本支出，基本实现了“无人值班（少人值守）”的管理模式。为其他水利工程进行类似的信息自动化系统建设提供借鉴参考。