南水北調(diào)泵站自動化系統(tǒng)技術(shù)要求的編制與思考

朱正偉 ，唐鴻儒

（1.南水北調(diào)東線江蘇水源有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210029；2.揚州大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，江蘇 揚州 225127）

0 引言

南水北調(diào)東線工程江蘇段共需建設(shè)或改造大型泵站 18 座，自 2002 年以來，已建或在建泵站共 8座，另有 10 座泵站即將開工建設(shè)，預(yù)計 2013 年底前工程全部竣工。已建或在建泵站均采用自動化系統(tǒng)，包括計算機監(jiān)控、視頻監(jiān)視和信息管理等系統(tǒng)，采用了目前最先進的軟、硬件技術(shù)和產(chǎn)品實現(xiàn)了泵站機組監(jiān)控及保護等功能，系統(tǒng)技術(shù)先進、功能強、可靠性高。

然而，在泵站自動化系統(tǒng)建設(shè)過程中發(fā)現(xiàn)許多值得注意的現(xiàn)象和需要探索的問題，具體表現(xiàn)為：各泵站之間自動化程度深淺不一；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、主要硬件設(shè)備、站內(nèi)智能設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信形式等多種多樣；監(jiān)控系統(tǒng)操作界面形式和內(nèi)容多種多樣；系統(tǒng)對外的接口方式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、種類和格式不盡相同；等等。

通過分析認(rèn)為導(dǎo)致上述問題的主要原因包括：1）目前沒有專門針對泵站自動化系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)范或者標(biāo)準(zhǔn)，沒有適用的驗收標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計、施工、驗收過程中都是參照水電站、電力系統(tǒng)等行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，針對性不強，操作困難。2）參建單位眾多。已實施的 8 座泵站自動化中，設(shè)計單位 3 家、監(jiān)理單位 6 家、集成商 6 家。3）全線管理和調(diào)度系統(tǒng)的規(guī)劃工作尚未完成，將來整個南水北調(diào)東線工程的統(tǒng)一調(diào)度運行和管理的要求尚未確定。

為了規(guī)范下階段南水北調(diào)東線工程泵站自動化系統(tǒng)的設(shè)計，統(tǒng)一實施要求，明確系統(tǒng)測試和驗收的標(biāo)準(zhǔn)和方法，確保下階段泵站自動化系統(tǒng)功能完善，技術(shù)先進，安全、可靠，且能夠與南水北調(diào)東線工程全線調(diào)度運行管理系統(tǒng)有效連接，發(fā)揮工程的整體效益，江蘇水源公司組織了有關(guān)單位開展了泵站自動化系統(tǒng)技術(shù)要求的研究工作，編寫了《南水北調(diào)東線工程江蘇段泵站自動化系統(tǒng)技術(shù)要求》（以下簡稱《技術(shù)要求》），現(xiàn)已開始試行。依據(jù)《技術(shù)要求》編寫的《泵站自動化系統(tǒng)招標(biāo)文件示范文本》，已經(jīng)用在后期工程招標(biāo)文件編制工作中。

1 技術(shù)要求編寫原則

《技術(shù)要求》遵循以下編寫原則： 1）強調(diào)目的性和可操作性。本《技術(shù)要求》定位為應(yīng)用于南水北調(diào)東線工程江蘇段泵站工程建設(shè)。針對東線工程泵站自動化系統(tǒng)建設(shè)的需要，對關(guān)鍵部分和關(guān)鍵環(huán)節(jié)提出明確、具體的要求，增加可操作性。2）強調(diào)完整性。明確規(guī)范對象為組成泵站自動化系統(tǒng)的計算機監(jiān)控、工程安全監(jiān)測、視頻監(jiān)視及信息管理系統(tǒng)。規(guī)范內(nèi)容則包括上述對象的技術(shù)要求，以及系統(tǒng)實施、培訓(xùn)、測試、文檔資料要求，涵蓋泵站自動化系統(tǒng)設(shè)計、實施、測試、驗收全過程。3）考慮全局性。泵站自動化系統(tǒng)是將來建設(shè)的南水北調(diào)東線工程全線調(diào)度運行管理系統(tǒng)的 1 個信息節(jié)點，對泵站與上級系統(tǒng)的通信方式、傳輸信息的內(nèi)容和格式等提出初步要求。4）強調(diào)規(guī)范性。參照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的編寫格式進行編寫，術(shù)語和敘述規(guī)范。

2 技術(shù)要求的組成和內(nèi)容

《技術(shù)要求》按照《水利技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)定》的要求和格式進行編寫，共有 13 章，以及規(guī)范性附件 A 和資料性附件 B。第 1～3 章分別是適用范圍、規(guī)范性引用和術(shù)語，主要內(nèi)容從第 4 章開始。

第4章 定義了泵站自動化系統(tǒng)由計算機監(jiān)控、工程安全監(jiān)測、視頻監(jiān)視及信息管理 4 個系統(tǒng)組成，描述了各部分的作用；規(guī)定了泵站自動化系統(tǒng)應(yīng)采用開放的、分級分布式體系結(jié)構(gòu)，自下而上分成現(xiàn)地、站控、管理、調(diào)度級別，并明確各級的功能分工；同時，對泵站自動化系統(tǒng)的安全策略提出了原則性要求。

第5章 對自動化系統(tǒng)的電源、機柜、元器件、標(biāo)志、防護等級、電氣特性、接地與防雷等一般性要求進行了規(guī)定。

第6章 是泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)要求。首先詳細(xì)定義了計算機監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集與處理、監(jiān)視與報警、控制與調(diào)節(jié)、系統(tǒng)自診斷與恢復(fù)、數(shù)據(jù)記錄與存儲、人機接口、時鐘同步、數(shù)據(jù)通信、與視頻系統(tǒng)聯(lián)動、優(yōu)化調(diào)度和經(jīng)濟運行共 10 個方面的功能要求。接著，根據(jù)泵站的特點提出計算機監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該采用開放式分級分布式結(jié)構(gòu)，分成站控級和現(xiàn)地級，站控級與現(xiàn)地級之間應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)方式連接，并規(guī)定了現(xiàn)地控制單元（LCU）的設(shè)置原則。然后，分別規(guī)定了站控級設(shè)備、現(xiàn)地控制單元、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、自動化元件等硬件技術(shù)要求；系統(tǒng)、應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫和通信的軟件技術(shù)要求；以及系統(tǒng)的實時、可靠、可維護、安全等性能要求。特別是針對泵站的特點對機組開機、機組停機、機組事故緊急停機、變配電設(shè)備、公用輔助設(shè)備啟停等主要控制流程進行了規(guī)定，包括各種流程的啟動和停止條件、檢測內(nèi)容、執(zhí)行步驟和實現(xiàn)方法，并給出了典型流程的實現(xiàn)示例。

第7章 是泵站工程安全監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)要求。首先對工程安全監(jiān)測系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集、分析、存儲、報警和顯示等方面提出了要求。然后對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、硬件和軟件配置、系統(tǒng)性能等進行了規(guī)定。

第8章 是視頻監(jiān)視系統(tǒng)的技術(shù)要求。對視頻監(jiān)視系統(tǒng)在監(jiān)視、監(jiān)聽、錄像、控制、查詢等功能進行了規(guī)定，提出了適合泵站特點的視頻監(jiān)視系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和監(jiān)視點設(shè)置原則，對視頻主機、攝像機、云臺等的選型、視頻監(jiān)視系統(tǒng)的軟件和性能要求進行了定義。

第9章 是泵站信息管理系統(tǒng)的技術(shù)要求。泵站信息管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)泵站運行數(shù)據(jù)的存取與管理、運行信息的發(fā)布與查詢功能、向上級運行調(diào)度管理系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)，是泵站運行管理單位的管理網(wǎng)絡(luò)平臺。規(guī)定了系統(tǒng)獲取和存儲泵站運行數(shù)據(jù)、信息發(fā)布和查詢、上傳的數(shù)據(jù)等內(nèi)容和方式，規(guī)定了管理網(wǎng)路平臺的基本硬件配置要求，對實現(xiàn)上述功能的軟件開發(fā)方式和平臺等提出了要求。

第6～9章 是泵站自動化系統(tǒng)設(shè)計的主要依據(jù)，也是系統(tǒng)實施和驗收的依據(jù)。

第10章 對自動化系統(tǒng)實施過程中的現(xiàn)場勘探、 2 次設(shè)計、設(shè)計聯(lián)絡(luò)會、工廠測試和檢驗、出廠檢驗、到工驗收、現(xiàn)場安裝和調(diào)試、現(xiàn)場測試和安裝檢驗、試運行等各階段的工作內(nèi)容，流程，資料等提出要求，明確系統(tǒng)實施過程中各方權(quán)利和義務(wù)，是指導(dǎo)實施工作的依據(jù)。

第11章 是對負(fù)責(zé)泵站自動化系統(tǒng)運行維護和管理的人員進行培訓(xùn)的培訓(xùn)目標(biāo)、內(nèi)容、形式、教材、講師等提出要求。

第12章 規(guī)定了對計算機監(jiān)控、工程安全監(jiān)測、視頻監(jiān)視、信息管理等系統(tǒng)進行現(xiàn)場測試時的測試項目和內(nèi)容，測試結(jié)果是系統(tǒng)驗收的依據(jù)。

第13章 明確了承包方在系統(tǒng)實施的各個階段應(yīng)提供的文件和技術(shù)資料，包括設(shè)計、安裝、操作、維護、試驗等文檔和技術(shù)資料，是指導(dǎo)系統(tǒng)驗收的依據(jù)。

附件 A 是規(guī)范性附件。包括計算機監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控畫面制作要求和運行報表制作要求，以及主要數(shù)據(jù)庫的表格式。

附件 B 是資料性附件。包括現(xiàn)場安裝、現(xiàn)場試驗、現(xiàn)場測試等記錄表，供系統(tǒng)實施過程中使用。

3 技術(shù)要求的特點

《技術(shù)要求》具有如下特點：

1）要求具體，操作性強。針對以往自動化系統(tǒng)實施和驗收過程中常遇到的問題進行分析，既提出具體的功能要求，也對系統(tǒng)實施的方法給出了指導(dǎo)性的定義，如對于計算機監(jiān)控系統(tǒng)需要采集哪些數(shù)據(jù)，設(shè)置哪些監(jiān)控畫面和運行報表，具備哪些控制與調(diào)節(jié)功能等提出了明確具體的要求，也對主要監(jiān)控畫面的內(nèi)容、動態(tài)數(shù)據(jù)刷新要求、操作方式提出要求，對運行報表的內(nèi)容和格式提出了要求，以及對泵站機組、輔機設(shè)備等的控制提出指導(dǎo)性的實現(xiàn)方法。

2）定位明確，界定清楚。定位為南水北調(diào)東線工程江蘇段泵站自動化系統(tǒng)建設(shè)期使用，為工程建設(shè)過程的設(shè)計、施工、驗收等階段的技術(shù)要求。

3）統(tǒng)一了歷史數(shù)據(jù)庫格式。規(guī)定了泵站信息管理系統(tǒng)中歷史數(shù)據(jù)庫表格式，包括泵站、泵站機組、主變、節(jié)制閘等運行表，以及從運行表中按要求抽取得來的泵站、機組日統(tǒng)計表等運行統(tǒng)計表。

4）針對南水北調(diào)東線工程全線調(diào)度運行管理系統(tǒng)規(guī)劃工作尚未完成，目前還沒有關(guān)于上傳數(shù)據(jù)的內(nèi)容、格式、刷新頻度的要求等問題進行研究，對泵站自動化系統(tǒng)與全線調(diào)度運行管理系統(tǒng)連接的接口、數(shù)據(jù)上傳程序的功能等提出了初步要求。一旦全線調(diào)度運行管理系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)出臺后，可以很方便地進行適應(yīng)性調(diào)整，實現(xiàn)泵站自動化系統(tǒng)與全線調(diào)度運行管理系統(tǒng)的連接。

5）增加系統(tǒng)建設(shè)期管理規(guī)定，明確參建各方職責(zé)和義務(wù)。包括現(xiàn)場查勘、2 次設(shè)計、設(shè)計聯(lián)絡(luò)、工廠測試與檢驗、出廠檢驗、到工驗收、現(xiàn)場安裝與調(diào)試、現(xiàn)場測試與安裝檢驗、試運行、現(xiàn)場驗收、系統(tǒng)移交等工作環(huán)節(jié)，覆蓋系統(tǒng)實施的全過程。

6）增加驗收過程的可操作性。既在第 12 章給出了對泵站自動化系統(tǒng)進行現(xiàn)場測試的項目和內(nèi)容要求，又在附錄 B 中給出了各類記錄表等，便于規(guī)范化自動化系統(tǒng)的施工、監(jiān)理和驗收過程。

7）強調(diào)系統(tǒng)的安全性，提出安全策略。既提出了泵站自動化系統(tǒng)與全線調(diào)度運行管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接時必須采用硬件網(wǎng)絡(luò)防火墻，也提出了系統(tǒng)內(nèi)部計算機監(jiān)控系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng)連接時必須采用硬件隔離裝置，還對系統(tǒng)和設(shè)備的安全性等都給出了具體的要求。

4 下階段建設(shè)思路

下階段南水北調(diào)東線工程江蘇段泵站自動化系統(tǒng)建設(shè)將采用以下思路：

1）依據(jù)《技術(shù)要求》編寫《泵站自動化系統(tǒng)招標(biāo)文件示范文本》，將《技術(shù)要求》中的主要條款作為招標(biāo)文件的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和部分商務(wù)條款。在后期工程的招標(biāo)工作中，各個泵站的自動化系統(tǒng)招標(biāo)文件以示范文本為基礎(chǔ)進行編寫。

2）規(guī)范過程管理，嚴(yán)格測試過程，確保建設(shè)質(zhì)量。明確要求建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)理等單位以此《技術(shù)要求》為基礎(chǔ)，進行泵站自動化系統(tǒng)的設(shè)計、施工、過程管理、測試和驗收等工作。

3）參與南水北調(diào)東線工程全線調(diào)度運行管理系統(tǒng)的規(guī)劃工作，并根據(jù)規(guī)劃結(jié)果及時調(diào)整和修改《技術(shù)要求》中的相關(guān)條款，實現(xiàn)泵站自動化系統(tǒng)與將來建設(shè)的全線調(diào)度運行管理系統(tǒng)無縫連接。

4）組織有關(guān)人員，深入開展泵站優(yōu)化調(diào)度和優(yōu)化運行的研究工作，提高泵站的運行效益。

5）探索適合南水北調(diào)特點的泵站運行管理模式，進一步拓展泵站信息管理系統(tǒng)的深度和廣度，增強泵站運行管理、維護管理軟件的功能，提高泵站的運行維護水平。

6）在泵站自動化系統(tǒng)驗收前，繼續(xù)引入專業(yè)機構(gòu)對系統(tǒng)進行查驗、系統(tǒng)的功能和性能測試，確保工程質(zhì)量。

5 結(jié)語

至 2013 年底，南水北調(diào)東線工程江蘇段還有10 座泵站的自動化系統(tǒng)需要建設(shè)，《技術(shù)要求》的研究和編寫為后期工程的設(shè)計、施工、測試、驗收等工作提供依據(jù)和指導(dǎo)。我們已經(jīng)將《技術(shù)要求》作為后期的泵站自動化系統(tǒng)招標(biāo)工作的主要依據(jù)，并將在施工、驗收等過程中將它作為工作依據(jù)和指導(dǎo)。在實施過程中將不斷發(fā)現(xiàn)問題，總結(jié)經(jīng)驗，及時修訂和完善本《技術(shù)要求》，以使得它在泵站自動化系統(tǒng)建設(shè)的整個過程中發(fā)揮規(guī)范和指導(dǎo)作用。

[1]中華人民共和國水利部. SL1-2002，水利技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)定[S]. 北京：中國水利水電出版社，2003.

[2]中水淮河工程有限責(zé)任公司. 南水北調(diào)東線第一期工程可行性研究總報告[R]. 北京：水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院，2005.

[3]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委會員. DL/T578，水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)條件[S]. 北京：中國電力出版社，1995.