南水北調(diào)中線配套工程自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)接口

朱 江

（河北省秦皇島市引青管理局，河北 秦皇島 066000）

1 工程概況

河北省南水北調(diào)配套工程水廠以上輸水工程（以下簡稱“配套工程”）包括廊涿、保滄、石津、邢清等4條大型輸水干渠和7個設(shè)區(qū)市境內(nèi)的輸水管道工程。配套工程總長度2069km，初步估算總投資約297億元。配套工程自動化系統(tǒng)包括總調(diào)度中心自動化系統(tǒng)，廊涿、保滄、石津、邢清等4條大型輸水干渠自動化系統(tǒng)和7個設(shè)區(qū)市境內(nèi)的輸水管道工程自動化系統(tǒng)等建設(shè)內(nèi)容。目前，廊涿干渠自動化系統(tǒng)即將建設(shè)完成，邢清、保滄、石津干渠自動化系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)即將完成。

1.1 自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次

南水北調(diào)中線配套工程自動化系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)層次（如圖1）分為3層:第1層為總調(diào)度中心；第2層為管理處，分別為7個設(shè)區(qū)市管理處，以及4個大型干渠管理處；第3層為7個設(shè)區(qū)市及4個大型干渠沿線所轄的各現(xiàn)地站（所）。

圖1 南水北調(diào)中線配套工程自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次

4個大型干渠管理處及其沿線所轄各現(xiàn)地站（所）的自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)隨主體土建工程實(shí)施，不在本標(biāo)范圍內(nèi)；而7個設(shè)市區(qū)輸水管線沿線所屬的各現(xiàn)地站（所）及以上層的自動化系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)均包含在本標(biāo)內(nèi)。

1.2 自動化系統(tǒng)平臺構(gòu)成

河北省南水北調(diào)配套工程自動化系統(tǒng)由基礎(chǔ)平臺、業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺、環(huán)境保障平臺等構(gòu)成，如圖2。

圖2 南水北調(diào)中線配套工程自動化系統(tǒng)平臺構(gòu)成

1.2.1 基礎(chǔ)平臺

（1）采集監(jiān)控：包括水文信息采集、水質(zhì)信息采集、閘（泵）閥監(jiān)控、工程安全監(jiān)控、視頻監(jiān)控等。

（2）通信傳輸：包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)、程控交換、時鐘同步與網(wǎng)管系統(tǒng)等。

（3）數(shù)據(jù)中心：包括數(shù)據(jù)服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲等。

（4）應(yīng)用支撐：包括管理支撐、數(shù)據(jù)交換、空間數(shù)據(jù)共享等內(nèi)容。

1.2.2 業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺

（1）日常辦公平臺（綜合信息服務(wù)系統(tǒng)）：包括內(nèi)網(wǎng)門戶、外網(wǎng)門戶、日常辦公、移動辦公系統(tǒng)，人力資源管理、財(cái)務(wù)管理、檔案文件管理、設(shè)備資產(chǎn)管理、知識庫管理系統(tǒng)等。

（2）工程建設(shè)管理平臺：包括工程建設(shè)前期管理系統(tǒng)、項(xiàng)目管理系統(tǒng)、工程設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)、投資預(yù)算管理系統(tǒng)、招投標(biāo)管理系統(tǒng)、合同管理系統(tǒng)、工程拆遷管理系統(tǒng)、工程施工管理系統(tǒng)、工程上報(bào)管理系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)保管理系統(tǒng)、工程審計(jì)評價(jià)管理系統(tǒng)、工程驗(yàn)收管理系統(tǒng)、工程文檔管理系統(tǒng)、工程建設(shè)綜合查詢系統(tǒng)等。

（3）供水調(diào)度平臺：包括供水調(diào)度日常業(yè)務(wù)處理子系統(tǒng)、供水調(diào)度方案編制子系統(tǒng)、實(shí)時供水調(diào)度子系統(tǒng)、應(yīng)急供水調(diào)度子系統(tǒng)、水量計(jì)量計(jì)費(fèi)子系統(tǒng)、調(diào)度評價(jià)子系統(tǒng)、水力學(xué)管網(wǎng)模型分析子系統(tǒng)等。

另外，還包括業(yè)務(wù)應(yīng)用輔助系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、應(yīng)急相應(yīng)系統(tǒng)等內(nèi)容。

1.2.3 環(huán)境保障平臺

（1）實(shí)體環(huán)境：包括調(diào)度會商中心、綜合布線系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)、電源系統(tǒng)災(zāi)備系統(tǒng)等。

（2）安全體系：包括安全標(biāo)準(zhǔn)體系、安全策略體系、安全技術(shù)體系、安全管理體系、安全服務(wù)體系等。

（3）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：包括信息化系列標(biāo)準(zhǔn)體系框架、技術(shù)規(guī)范、信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、空間信息數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)庫庫表及標(biāo)識符編碼規(guī)范、系統(tǒng)維護(hù)規(guī)范、信息系統(tǒng)驗(yàn)收規(guī)范等。

（4）管理保障：包括組織機(jī)構(gòu)保障、運(yùn)行經(jīng)費(fèi)保障、管理制度保障等內(nèi)容。

2 自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)接口

2.1 自動化系統(tǒng)各相關(guān)設(shè)計(jì)方

（1）總自動化設(shè)計(jì)人為河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，負(fù)責(zé)河北省南水北調(diào)配套工程水廠以上輸水工程自動化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)工作。

（2）分自動化設(shè)計(jì)人為4個大型干渠工程自動化部分設(shè)計(jì)方，其中廊涿干渠及石津干渠設(shè)計(jì)方為河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，負(fù)責(zé)2條干渠管理處及其沿線所轄各現(xiàn)地站（所）自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作；保滄干渠及邢清干渠設(shè)計(jì)方為河北省水利水電第二勘測設(shè)計(jì)研究院，負(fù)責(zé)2條干渠管理處及其沿線所轄各現(xiàn)地站（所）自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。

（3）站自動化設(shè)計(jì)人為7個設(shè)區(qū)市范圍內(nèi)所轄的各現(xiàn)地站（所）現(xiàn)地監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方，其中，每個設(shè)區(qū)市（包括廊坊、滄州、衡水、保定、石家莊、邢臺、邯鄲市）又分為3～4個設(shè)計(jì)單元工程，各設(shè)計(jì)單元工程設(shè)計(jì)方負(fù)責(zé)完成所轄各現(xiàn)地站（所）的現(xiàn)地監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。

（4）自動化土建工程設(shè)計(jì)人為水務(wù)集團(tuán)總調(diào)中心、11個管理處及各現(xiàn)地站（所）土建工程各設(shè)計(jì)單元設(shè)計(jì)方，負(fù)責(zé)完成自動化系統(tǒng)設(shè)備所需環(huán)境保障設(shè)計(jì)工作。

2.2 自動化系統(tǒng)各相關(guān)設(shè)計(jì)接口

2.2.1 自動化系統(tǒng)內(nèi)部各專業(yè)設(shè)計(jì)接口

（1）總自動化設(shè)計(jì)人專業(yè)接口：負(fù)責(zé)完成水務(wù)集團(tuán)總調(diào)中心及7個設(shè)區(qū)市管理處的自動化信息采集平臺、數(shù)據(jù)資料管理平臺、業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐及信息管理平臺、系統(tǒng)安全及環(huán)境保障平臺等整體設(shè)計(jì)；負(fù)責(zé)7個設(shè)區(qū)市內(nèi)各現(xiàn)地站（所）內(nèi)的視頻攝像機(jī)、視頻服務(wù)器及信息上傳通道等設(shè)計(jì)，但需由站自動化設(shè)計(jì)人完成視頻監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)備安裝及管線敷設(shè)等施工圖設(shè)計(jì)。負(fù)責(zé)完成總調(diào)中心至11個管理處、7個設(shè)區(qū)市管理處至其所屬各現(xiàn)地站（所）的信息傳輸、程控交換、管道線路或通信電路等整體設(shè)計(jì)。

（2）分自動化設(shè)計(jì)人專業(yè)接口：負(fù)責(zé)石津、廊涿、邢清、保滄4個干渠管理處及其沿線所轄各管理站（所）的自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)；負(fù)責(zé)完成管理處自動化信息采集平臺、數(shù)據(jù)資料管理平臺、業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐及信息管理平臺、系統(tǒng)安全及環(huán)境保障平臺等整體設(shè)計(jì)；負(fù)責(zé)完成現(xiàn)地站（所）的自動監(jiān)控、視頻監(jiān)視、安全監(jiān)測、遠(yuǎn)程通信等整體設(shè)計(jì)；負(fù)責(zé)完成管理處與各現(xiàn)地站（所）的信息傳輸、程控交換、管道線路等整體設(shè)計(jì)。分自動化設(shè)計(jì)人與總自動化設(shè)計(jì)人的分工界面為4個干渠管理處信息上傳輸出點(diǎn)。

（3）站自動化設(shè)計(jì)人專業(yè)接口：負(fù)責(zé)廊坊、滄州、衡水、保定、石家莊、邢臺、邯鄲7個設(shè)區(qū)市范圍內(nèi)所轄各現(xiàn)地站（所）的所有集中監(jiān)控LCU屏、現(xiàn)地控制屏柜、自動化元件、工程安全監(jiān)測儀表、水利監(jiān)測儀表、水質(zhì)監(jiān)測儀表等現(xiàn)地控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。而各現(xiàn)地站（所）上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及數(shù)據(jù)上傳通信設(shè)備等由總自動化設(shè)計(jì)人完成設(shè)計(jì)。站自動化設(shè)計(jì)人與總自動化設(shè)計(jì)人的分工界面為各現(xiàn)地站上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)信息接入點(diǎn)。

站自動化設(shè)計(jì)人負(fù)責(zé)完成7個設(shè)區(qū)市內(nèi)各現(xiàn)地站（所）等建筑物內(nèi)的工程安全監(jiān)測設(shè)備MCU以下的安全監(jiān)測儀器布設(shè)及信號采集電纜敷設(shè)等設(shè)計(jì)?？傋詣踊O(shè)計(jì)人負(fù)責(zé)完成MCU及數(shù)據(jù)上傳通道設(shè)計(jì)。站自動化設(shè)計(jì)人與總自動化設(shè)計(jì)的分工界面為各現(xiàn)地站（所）MCU信息采集接入點(diǎn)?，F(xiàn)地站（所）以外的孤立安全監(jiān)測點(diǎn)需由站自動化設(shè)計(jì)人再敷設(shè)一條通信管線或采用無線通道，將工程安全監(jiān)測信息傳送至附近的現(xiàn)地站（所）。

站自動化設(shè)計(jì)人應(yīng)根據(jù)各自設(shè)計(jì)的閘站類型確定監(jiān)控內(nèi)容。閘站至少應(yīng)包含以下監(jiān)控內(nèi)容：閘前/后水位、閘門啟/閉狀態(tài)、開啟高度、荷重、限位保護(hù)、水位/流量、電壓/電流、相序故障、高壓開關(guān)設(shè)備、低壓總開關(guān)和備用柴油發(fā)電機(jī)組的監(jiān)控；閥站至少包含以下監(jiān)控內(nèi)容：壓力、流量、閥門開啟狀態(tài)、高壓開關(guān)設(shè)備、低壓總開關(guān)和備用柴油發(fā)電機(jī)組的監(jiān)控；泵站監(jiān)控內(nèi)容至少包含：水位、流量、壓力、水泵組運(yùn)行狀態(tài)、溫度和引水量數(shù)據(jù)、高壓開關(guān)設(shè)備、低壓總開關(guān)和備用柴油發(fā)電機(jī)組的監(jiān)控。

對于設(shè)有調(diào)流調(diào)壓閥的現(xiàn)地管理房，應(yīng)設(shè)置現(xiàn)地LCU柜，柜內(nèi)配置PLC可編程控制器，實(shí)現(xiàn)對調(diào)流調(diào)壓閥的自動調(diào)節(jié)控制功能；現(xiàn)地LCU采集調(diào)流調(diào)壓閥的開度信號及管道流量信號等，通過以太網(wǎng)通信口接收自動化系統(tǒng)下發(fā)調(diào)節(jié)指令。

站自動化設(shè)計(jì)人負(fù)責(zé)完成7個設(shè)區(qū)市內(nèi)各現(xiàn)地站（所）內(nèi)水力監(jiān)測設(shè)備（流量計(jì)、壓力計(jì)、水位計(jì)等）的施工設(shè)計(jì)。由總自動化設(shè)計(jì)人提出設(shè)計(jì)條件及工藝要求?，F(xiàn)地站（所）以外的孤立水利監(jiān)測點(diǎn)需由站自動化設(shè)計(jì)人再敷設(shè)一條通信管線或采用無線通道，將水利監(jiān)測信息傳送至附近的現(xiàn)地站（所）。

2.2.2 自動化系統(tǒng)與土建工程專業(yè)設(shè)計(jì)接口

自動化系統(tǒng)土建工程設(shè)計(jì)人負(fù)責(zé)完成水務(wù)集團(tuán)總調(diào)中心、11個管理處、各現(xiàn)地站（所）的自動化系統(tǒng)設(shè)備所需房屋、建筑裝修、基礎(chǔ)埋件、電纜管溝、采暖空調(diào)、防雷接地、供配電及消防等施工設(shè)計(jì)。由各自動化設(shè)計(jì)人提出自動化系統(tǒng)所需環(huán)境設(shè)計(jì)條件及工藝要求。

自動化系統(tǒng)土建工程設(shè)計(jì)人應(yīng)在現(xiàn)地站（所）中控室為自動化系統(tǒng)設(shè)備預(yù)留2個機(jī)柜（寬800mm×深600mm×高2200mm）位置；為中控室提供2路220V交流電源，負(fù)荷按3kW考慮。泵站（閥室）綜合接地電阻小于1Ω，機(jī)房地面荷載不小于5kN/m2。自動化系統(tǒng)土建工程設(shè)計(jì)人負(fù)責(zé)在泵站（閥站）內(nèi)為自動化系統(tǒng)預(yù)留進(jìn)線線槽和泵站（閥站）的通信管道或通道，并負(fù)責(zé)站內(nèi)的綜合布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電源和接地線引入等。

自動化系統(tǒng)土建工程設(shè)計(jì)人負(fù)責(zé)在現(xiàn)地泵站（閘站）副廠房為自動化通信設(shè)備預(yù)留通信機(jī)房，機(jī)房應(yīng)滿足通信機(jī)房工藝要求?？傋詣踊O(shè)計(jì)人負(fù)責(zé)泵站對外數(shù)據(jù)和語音的接入。

自動化系統(tǒng)土建工程設(shè)計(jì)人負(fù)責(zé)輸水管道、建筑物預(yù)埋監(jiān)測儀器及其引接電纜的設(shè)計(jì)，MCU安裝埋件，及將遠(yuǎn)離現(xiàn)地泵/閘站的MCU數(shù)據(jù)引至附近現(xiàn)地站。MCU安裝環(huán)境工作溫度：-20 ℃～60 ℃，相對濕度小于等于95%，具有防潮密封及加熱干燥措施，以便MCU在極寒氣溫下能正常工作。

4條大型干渠管理處各設(shè)一座水質(zhì)監(jiān)測固定實(shí)驗(yàn)室。固定實(shí)驗(yàn)室建筑面積約1200m2，包括樣品室、試劑室、前處理室、生物無菌室、天平室、純水制備室、常規(guī)分析室、高清潔實(shí)驗(yàn)室、儀器室、流動分析儀室、計(jì)算機(jī)機(jī)房、數(shù)據(jù)控制中心、資料室、移動實(shí)驗(yàn)室裝備庫房、公用部分、更衣室等。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)滿足國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、通則、規(guī)范等要求。

3 結(jié)語

河北省南水北調(diào)配套工程自動化系統(tǒng)是一項(xiàng)綜合性系統(tǒng)工程，集成了自動化控制、工程安全監(jiān)測、安全與視頻監(jiān)視、水質(zhì)監(jiān)測、水文測報(bào)、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)中心、監(jiān)測預(yù)警、智能化調(diào)度、工程建設(shè)管理、運(yùn)行維護(hù)、決策支持等各子系統(tǒng)。接口關(guān)系復(fù)雜，制約因素繁瑣，在設(shè)計(jì)工作展開前，應(yīng)明確專業(yè)接口范圍，規(guī)定專業(yè)接口設(shè)計(jì)條件，以避免出現(xiàn)接口銜接不清、項(xiàng)目交叉混亂等問題，對提高自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)統(tǒng)一性及實(shí)施完整性具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

［1］河北省水務(wù)集團(tuán).河北省南水北調(diào)配套工程水廠以上輸水工程自動化系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)招標(biāo)文件［R］.2013.

［2］河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院.河北省南水北調(diào)配套工程水廠以上輸水工程自動化系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)投標(biāo)文件［R］.2013.

［3］DL/T578—2008，水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)條件［S］.

［4］DL/T5080—1997，水利水電工程通信設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范[S］.

［5］GB50ll5—2009，工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S］.