雅礱江流域大壩安全信息化建設(shè)與應(yīng)用

張 曉 松， 馮 永 祥， 李 小 偉

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610051)

1 流域開發(fā)與大壩管理

1.1 流域開發(fā)概況

雅礱江流域水電開發(fā)有限公司(簡稱“雅礱江公司”)的主要業(yè)務(wù)是水力發(fā)電，根據(jù)國家發(fā)改委授權(quán)，負(fù)責(zé)實(shí)施雅礱江水能資源開發(fā)，全面負(fù)責(zé)雅礱江梯級水電站的建設(shè)和管理。

雅礱江發(fā)源于青海省巴顏喀拉山南麓，全長1571公里，是金沙江最大的支流。雅礱江干流規(guī)劃開發(fā)21級電站，壩高超過100米的電站有9座，規(guī)劃可開發(fā)裝機(jī)容量3000萬千瓦，在全國規(guī)劃的十三大水電基地中，裝機(jī)規(guī)模排名第三。按照雅礱江流域水能資源開發(fā)“四階段”戰(zhàn)略，雅礱江公司已成功建成中國20世紀(jì)投產(chǎn)發(fā)電的最大水電站——二灘水電站，電站所提供的優(yōu)質(zhì)、清潔電能為川渝乃至華中地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。具有305米高世界第一高拱壩的錦屏一級水電站，具有4條17公里長世界最大規(guī)模引水隧洞群的錦屏二級水電站，以及下游官地水電站于2012年至2013年陸續(xù)投產(chǎn)發(fā)電，雅礱江公司裝機(jī)規(guī)模已突破1000萬千瓦。目前，下游桐子林水電站在建，計(jì)劃2015年首臺機(jī)組投產(chǎn)；籌建項(xiàng)目有兩河口、楊房溝水電站，正在進(jìn)行前期工作的項(xiàng)目有中游的卡拉、牙根、楞古和孟底溝等5個(gè)水電站，以及上游的新龍等9個(gè)梯級電站。

1.2 大壩安全管理概況

按照“流域化、集團(tuán)化、科學(xué)化”發(fā)展與管理理念，雅礱江公司于2011年成立了大壩中心，主要承擔(dān)流域梯級電站大壩的安全管理與技術(shù)支持，公司流域化大壩安全管理的框架初步形成。水電站大壩安全管理工作，由公司總經(jīng)理全面領(lǐng)導(dǎo)，分管生產(chǎn)的副總經(jīng)理負(fù)責(zé)分管，大壩中心負(fù)責(zé)歸口管理。公司各電廠和管理局是所屬水電站、在建工程管理單位，負(fù)責(zé)按公司授權(quán)做好所管水電站的大壩安全管理日常工作。

雅礱江公司大壩中心的具體職責(zé)主要包括通過制定和監(jiān)督執(zhí)行公司有關(guān)規(guī)章制度，進(jìn)一步規(guī)范公司流域各電站大壩安全管理工作；通過建設(shè)流域大壩安全信息管理系統(tǒng)和進(jìn)行監(jiān)測分析，及時(shí)掌握大壩運(yùn)行狀態(tài)和安全狀況，有效控制重大安全風(fēng)險(xiǎn)；通過組織定期檢查、安全注冊等管理手段，發(fā)現(xiàn)并消除重大工程隱患；通過對重要水工設(shè)施維護(hù)項(xiàng)目的技術(shù)管理，提升大壩安全健康水平。各電廠和管理局作為公司派駐現(xiàn)場的運(yùn)行單位和建設(shè)管理單位，是電站和在建工程的安全責(zé)任主體，電廠主要負(fù)責(zé)所轄電站水工維護(hù)、巡視檢查和觀測設(shè)施的運(yùn)行維護(hù)等現(xiàn)場日常工作，管理局主要負(fù)責(zé)工程監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)和施工期大壩安全監(jiān)測現(xiàn)場工作。

2 信息化建設(shè)的基本內(nèi)容

雅礱江流域梯級電站具有點(diǎn)多面廣、高壩大庫、地理位置偏僻等特點(diǎn)，梯級大壩群的安全運(yùn)行對流域大壩安全管理提出了較高的要求。大壩安全信息化工作是提高大壩安全監(jiān)督管理水平的重要手段，對雅礱江公司建立大壩安全遠(yuǎn)程管理與現(xiàn)場工作相結(jié)合的流域化體系，以及優(yōu)化資源配置、提高工作效率、促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)等方面具有較大意義。

根據(jù)國家《水電站大壩運(yùn)行安全信息化建設(shè)規(guī)劃》(電監(jiān)安全〔2006〕47號)，信息化建設(shè)的任務(wù)就是建設(shè)國家電力大壩安全信息主系統(tǒng)、各流域(區(qū)域)大壩安全信息分系統(tǒng)、各水電站運(yùn)行單位大壩安全信息子系統(tǒng)。

雅礱江公司大壩安全信息化工作主要包括兩方面：

2.1 水電站大壩安全信息子系統(tǒng)

雅礱江公司于2009年完成了二灘水電站監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)改造，自動(dòng)化率超過90%。后續(xù)投產(chǎn)的官地、錦屏二級、錦屏一級等電站均按監(jiān)測自動(dòng)化的要求設(shè)計(jì)和建設(shè)，投產(chǎn)即實(shí)現(xiàn)監(jiān)測自動(dòng)化，嚴(yán)格執(zhí)行了各電站大壩安全信息子系統(tǒng)的建設(shè)要求。

2.2 流域大壩安全信息分系統(tǒng)

按照雅礱江公司“流域化、集團(tuán)化、科學(xué)化”發(fā)展與管理理念，流域化大壩安全管理是公司流域化電力生產(chǎn)管理和工程建設(shè)管理的重要組成部分，流域大壩安全信息分系統(tǒng)建設(shè)，符合國家大壩安全監(jiān)管需要，與雅礱江公司流域化管理需求不謀而合。雅礱江公司于2011年啟動(dòng)了雅礱江流域大壩安全信息管理系統(tǒng)(簡稱“流域大壩系統(tǒng)”)的建設(shè)工作，2013年系統(tǒng)投入試運(yùn)行，已接入二灘、官地和桐子林電站，兩河口、錦屏一二級電站接入工作已準(zhǔn)備就緒。流域大壩系統(tǒng)定位為雅礱江公司流域大壩安全管理和技術(shù)管理的統(tǒng)一平臺，主要功能是對公司各投運(yùn)水電站以安全監(jiān)測為主，包括巡檢維護(hù)、定檢注冊等大壩安全信息進(jìn)行全面管理，并為施工期大壩安全監(jiān)測管理提供信息化手段，最終實(shí)現(xiàn)全流域21級梯級電站大壩安全信息的接入和管理。通過流域大壩系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對公司大壩安全管理的業(yè)務(wù)支持，有利于高效的進(jìn)行信息處理，優(yōu)化水工管理專業(yè)的人力資源，提高公司水電站大壩的運(yùn)行和管理水平。

3 流域大壩系統(tǒng)的特點(diǎn)與應(yīng)用

流域大壩系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理中心位于成都，通過集控調(diào)度專線與各投運(yùn)電站大壩監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)連接，通過電信專線與在建電站客戶端連接。針對不同的使用者，系統(tǒng)提供專業(yè)軟件、信息網(wǎng)站、平板電腦、智能手機(jī)等4種訪問途徑，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)審核、數(shù)據(jù)計(jì)算、查詢統(tǒng)計(jì)、資料整編、離線分析等安全監(jiān)測功能，以及水工點(diǎn)檢、技術(shù)文檔、大壩定檢注冊等信息管理功能。

3.1 系統(tǒng)的主要作用

3.1.1 及時(shí)掌握大壩安全信息

雅礱江公司各級工作人員，可根據(jù)工作需要選取專業(yè)軟件、網(wǎng)站頁面、平板電腦、智能手機(jī)等4種訪問途徑獲取大壩安全信息，及時(shí)掌握大壩安全狀況。特別是可通過與系統(tǒng)同步的大壩安全信息網(wǎng)站這一信息發(fā)布平臺，便捷地查詢和采集數(shù)據(jù)，并可以在網(wǎng)站上通過手機(jī)短信或郵件方式預(yù)定數(shù)據(jù)，在需要時(shí)第一時(shí)間了解到相關(guān)情況。

3.1.2 節(jié)省投資優(yōu)化資源

流域大壩系統(tǒng)按全流域21級水電站信息統(tǒng)一管理的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)，統(tǒng)籌規(guī)劃目前流域各投運(yùn)、在建、籌建水電站納入系統(tǒng)的時(shí)間和方式，后續(xù)建設(shè)的電站項(xiàng)目，監(jiān)測信息直接納入流域大壩系統(tǒng)管理，不再需要重復(fù)建設(shè)電站監(jiān)測信息管理系統(tǒng)，節(jié)省了投資。同時(shí)，通過信息化遠(yuǎn)程管理和流域共享等手段，可以進(jìn)一步優(yōu)化公司大壩安全管理、安全監(jiān)測等人力資源配置，提高電廠和在建電站監(jiān)測參與人員技能和效用，有利于形成精干高效的生產(chǎn)運(yùn)行隊(duì)伍，有利于推進(jìn)電站群無人值班(少人值守)工作，解決生產(chǎn)一線員工后顧之憂，吸引并留住有用人才。

3.1.3 提高監(jiān)測工作效率

流域大壩系統(tǒng)提供了監(jiān)測數(shù)據(jù)自動(dòng)化接入和人工數(shù)據(jù)快速入庫的平臺，大壩安全監(jiān)測中工作量較大的數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)處理、分析整編等工作可以便捷地實(shí)現(xiàn)或由系統(tǒng)一鍵完成，部分工作可以在成都遠(yuǎn)程完成，大幅降低了現(xiàn)場工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和工作量。原來需要每個(gè)電站都投入人員的工作，現(xiàn)在可以集中專業(yè)人員完成多個(gè)電站同類工作，專業(yè)化程度得到提高。對大壩安全相關(guān)單位較多的施工期水電站，其工作效率更是大幅提高，從數(shù)據(jù)的錄入、審核到發(fā)布，各單位可便捷及時(shí)完成，同時(shí)，系統(tǒng)還可根據(jù)工作的及時(shí)性評價(jià)施工單位和監(jiān)測中心的工作質(zhì)量。

3.1.4 提升大壩安全管理水平

流域大壩系統(tǒng)針對公司現(xiàn)有大壩安全管理工作的實(shí)際情況，根據(jù)雅礱江公司相關(guān)職能部門、大壩中心、各電廠、各管理局的職責(zé)和工作需求，通過信息化的手段，進(jìn)一步理順關(guān)系、明確界面、優(yōu)化流程、共享資源，充分體現(xiàn)其科學(xué)性、實(shí)用性、高效性，使各方面的管理協(xié)調(diào)一致，形成遠(yuǎn)程監(jiān)控和現(xiàn)場檢查相結(jié)合的流域大壩安全管理新模式，提升了公司大壩安全的整體管理水平。

3.2 系統(tǒng)的主要特色

3.2.1 安全監(jiān)測自動(dòng)化采集服務(wù)

流域大壩系統(tǒng)首次提出由監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)向信息系統(tǒng)提供采集服務(wù)的概念，具備采集多個(gè)不同監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)廠商數(shù)據(jù)功能，打破了監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)廠家壟斷電站數(shù)據(jù)采集的格局。采集服務(wù)的實(shí)現(xiàn)，可以在不改變現(xiàn)場原有自動(dòng)化系統(tǒng)硬件設(shè)置等的情況下，僅通過軟件技術(shù)將多個(gè)水電站的多個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)集成在流域大壩系統(tǒng)中。實(shí)現(xiàn)了在網(wǎng)站、專業(yè)軟件、平板電腦、智能手機(jī)等多終端，隨時(shí)隨地按權(quán)限采集數(shù)據(jù)，使信息系統(tǒng)與自動(dòng)化采集系統(tǒng)完美結(jié)合。

3.2.2 安全監(jiān)測工作施工期轉(zhuǎn)運(yùn)行期無縫銜接

流域大壩系統(tǒng)能夠滿足水電站建設(shè)和運(yùn)行不同階段的安全管理要求，能夠適應(yīng)不同的管理模式和工作流程，各單位、部門、人員能夠根據(jù)其工作職責(zé)有序開展工作。系統(tǒng)充分兼容水電站建設(shè)和運(yùn)行的大壩安全監(jiān)測信息，運(yùn)行期和施工期的信息在同一系統(tǒng)中存儲、處理和發(fā)布，并不需要差別對待和標(biāo)識。系統(tǒng)從建設(shè)初期就可以為水電站提供信息管理服務(wù)，建設(shè)期到運(yùn)行期的大壩安全管理職責(zé)變化不影響系統(tǒng)的運(yùn)行，系統(tǒng)在施工期和運(yùn)行期之間可實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測工作無縫銜接和平滑過渡。

3.2.3 施工單位網(wǎng)絡(luò)外使用

在流域大壩系統(tǒng)中考慮到了雅礱江公司網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部(公司總部、電廠、管理局等)和外部(監(jiān)測承包商、監(jiān)測中心等)人員的職責(zé)和情況，通過不同的信息錄入方式和權(quán)限控制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)服務(wù)的完整，在保證了公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)安全的前提下，實(shí)現(xiàn)外部人員的使用功能。由于與系統(tǒng)相關(guān)的部分單位不能訪問公司內(nèi)網(wǎng)，本系統(tǒng)專門為監(jiān)測施工單位、監(jiān)測中心、外委單位等位于外網(wǎng)的單位提供C/S專業(yè)軟件，用戶根據(jù)工作范圍可以完成錄入監(jiān)測點(diǎn)信息、查看監(jiān)測點(diǎn)歷史數(shù)據(jù)、對數(shù)據(jù)列表、繪制過程線、審核數(shù)據(jù)等工作。解決了施工期數(shù)據(jù)傳遞存在的環(huán)節(jié)多、時(shí)間長、數(shù)據(jù)一致性差等問題，特別是監(jiān)測中心不再需要對施工單位提交數(shù)據(jù)的進(jìn)行兩次整理工作。

3.2.4 水工點(diǎn)檢管理

流域大壩系統(tǒng)將日常的巡視檢查按水工點(diǎn)檢的要求進(jìn)行管理，使水工點(diǎn)檢在公司大壩安全管理中得以應(yīng)用和推廣。巡視檢查是水工管理的重要工作，在巡視檢查規(guī)定路線上設(shè)置關(guān)鍵點(diǎn)地址紐，巡檢過程中用巡檢機(jī)讀取地址紐號碼，在巡檢結(jié)束后，及時(shí)通過數(shù)據(jù)連接線接入計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)從巡檢機(jī)中讀取時(shí)間和地址紐信息入庫。系統(tǒng)根據(jù)各大壩的巡視檢查路線，以WEB方式提供固定格式的錄入界面，設(shè)置關(guān)鍵屬性以方便查詢和分析巡視中發(fā)現(xiàn)的問題。系統(tǒng)以Web方式提供巡視檢查記錄的查詢，可以在布置圖上顯示巡視檢查人員、實(shí)際行進(jìn)路線，并顯示各巡視關(guān)鍵點(diǎn)的時(shí)間和關(guān)鍵點(diǎn)間行走所花費(fèi)的時(shí)間間隔等。

3.2.5 移動(dòng)辦公

移動(dòng)辦公是全新的辦公模式，可以讓辦公人員擺脫時(shí)間和空間的束縛。流域大壩系統(tǒng)利用手機(jī)和平板電腦的移動(dòng)信息化軟件，建立了移動(dòng)終端與電腦互聯(lián)互通的應(yīng)用系統(tǒng)，使公司相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和工作人員可以隨時(shí)隨地進(jìn)行隨身化的信息獲取和管理。移動(dòng)終端軟件提供了文檔轉(zhuǎn)發(fā)、信息查詢、監(jiān)測數(shù)據(jù)采集和審核等功能，滿足了移動(dòng)辦公的需要。

3.2.6 系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控

流域大壩系統(tǒng)由分布在各地的不同設(shè)備組成，與監(jiān)測自動(dòng)化、水情、泄洪振動(dòng)、強(qiáng)震、全國電力主系統(tǒng)等系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，眾多的功能軟件分裝在各地設(shè)備上，系統(tǒng)的運(yùn)行需要各類硬件和軟件保證正常運(yùn)行，及時(shí)了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)顯得非常重要。系統(tǒng)提供了運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控手段，并能通過手機(jī)短信及時(shí)將系統(tǒng)故障及時(shí)通知系統(tǒng)管理員，增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性和健壯性。

3.2.7 三維可視化

日前，科技部已正式批復(fù)啟動(dòng)由雅礱江公司牽頭承擔(dān)的國家“十二五”科技支撐計(jì)劃“雅礱江流域數(shù)字化平臺建設(shè)及示范應(yīng)用”課題，其子課題之一就是，錦屏一級水電站、兩河口水電工程將分別作為投運(yùn)和在建電站，試點(diǎn)安全監(jiān)測信息管理三維可視化。借助公司數(shù)字雅礱江平臺和水電站水工全信息三維模型，三維可視化中將包含位移、滲流、主要應(yīng)力應(yīng)變等監(jiān)測點(diǎn)，并可實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測、巡檢信息的查詢與展示，包括儀器基本屬性、觀測數(shù)據(jù)以及過程線圖等的查詢。可直觀顯示水工建筑物存在的缺陷、隱患和運(yùn)行中應(yīng)特別注意的部位，并對其進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。

3.3 系統(tǒng)使用職責(zé)劃分

3.3.1 大壩中心

負(fù)責(zé)流域大壩系統(tǒng)的建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)；負(fù)責(zé)公司大壩安全信息的統(tǒng)一對外報(bào)送；負(fù)責(zé)公司運(yùn)行水電站大壩安全監(jiān)測資料整編分析。

3.3.2 電廠水工管理機(jī)構(gòu)

負(fù)責(zé)通過流域大壩系統(tǒng)建立健全水電站大壩安全技術(shù)檔案；負(fù)責(zé)水電站大壩安全監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)，以及人工監(jiān)測項(xiàng)目的測讀、信息錄入；負(fù)責(zé)水電站日常巡視檢查，以及主要巡檢記錄錄入。

3.3.3 管理局監(jiān)測工作管理機(jī)構(gòu)

負(fù)責(zé)在監(jiān)測施工工程、監(jiān)測自動(dòng)化工程、安全監(jiān)測中心服務(wù)等的采購中提出流域化信息管理要求；負(fù)責(zé)監(jiān)督監(jiān)測有關(guān)承包商使用流域大壩系統(tǒng)進(jìn)行安全監(jiān)測數(shù)據(jù)管理。

3.3.4 在建電站安全監(jiān)測中心

負(fù)責(zé)督促施工單位及時(shí)錄入安全監(jiān)測數(shù)據(jù)；負(fù)責(zé)及時(shí)審核數(shù)據(jù)，必要時(shí)向施工單位提出數(shù)據(jù)重測或重錄等要求；負(fù)責(zé)使用流域大壩系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測資料整理分析，并及時(shí)反饋系統(tǒng)使用中發(fā)現(xiàn)的問題。

3.3.5 監(jiān)測施工承包商

負(fù)責(zé)使用流域大壩系統(tǒng)提供的軟件及時(shí)錄入監(jiān)測數(shù)據(jù)并上傳，校核錄入系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，確保準(zhǔn)確無誤。

4 信息化工作的體會

通過多年來的大壩安全信息化工作實(shí)踐，雅礱江公司水電站大壩安信息化建設(shè)和應(yīng)用取得了一定實(shí)效，確保了水庫大壩的正常安全運(yùn)行。總結(jié)下來有以下幾點(diǎn)體會：

(1)大壩安全信息化建設(shè)將現(xiàn)代通信與信息處理技術(shù)應(yīng)用到了大壩安全管理工作中，是現(xiàn)代企業(yè)管理的必然趨勢。企業(yè)應(yīng)當(dāng)高度重視信息化工作，認(rèn)真學(xué)習(xí)、掌握國家有關(guān)大壩安全管理和信息化建設(shè)的法律法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并在水電站建設(shè)和運(yùn)行管理工作中嚴(yán)格貫徹落實(shí)。

(2)信息系統(tǒng)的應(yīng)用可以優(yōu)化企業(yè)大壩安全管理各級機(jī)構(gòu)和人員的工作流程與職責(zé)，對企業(yè)管理起到積極的影響，但是不能代替管理流程，信息系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)當(dāng)與企業(yè)內(nèi)部的機(jī)構(gòu)設(shè)置、職責(zé)分工相匹配。

(3)信息系統(tǒng)的推廣應(yīng)用應(yīng)當(dāng)與系統(tǒng)建設(shè)并重，企業(yè)需要在做好實(shí)用化系統(tǒng)建設(shè)的同時(shí)，著力開展系統(tǒng)的內(nèi)部推廣應(yīng)用工作，并建立相應(yīng)的信息系統(tǒng)應(yīng)用管理制度和實(shí)施細(xì)則，確保信息系統(tǒng)發(fā)揮作用。

(4)流域水電企業(yè)大壩安全信息分系統(tǒng)的建設(shè)符合國家大壩安全監(jiān)管需要，適應(yīng)了大壩安全集中管理趨勢，有利于流域化管理的企業(yè)優(yōu)化資源配置、提高工作效率、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。

(5)信息系統(tǒng)在對監(jiān)測技術(shù)工作提供信息化支持的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步強(qiáng)化管理和統(tǒng)計(jì)功能，通過對各電站監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行情況、人工監(jiān)測開展情況、巡視檢查等工作的統(tǒng)計(jì)分析，設(shè)定工作指標(biāo)，促進(jìn)電廠間的橫向比較與提升。

5 結(jié) 語

隨著中國水電開發(fā)事業(yè)的不斷推進(jìn)，一系列世界級水電工程和高壩大庫逐步在國內(nèi)形成，水電站大壩安全管理風(fēng)險(xiǎn)和壓力也上升到了新的高度。為適應(yīng)新的形勢，水電企業(yè)需要認(rèn)真貫徹執(zhí)行大壩安全管理相關(guān)規(guī)章制度，進(jìn)一步規(guī)范和細(xì)化水電站大壩安全信息化工作，通過信息化手段不斷提升水電站大壩安全管理水平，切實(shí)履行企業(yè)大壩安全管理職責(zé)，確保大壩的安全可靠運(yùn)行，為構(gòu)建和諧社會、實(shí)現(xiàn)偉大中國夢作出積極貢獻(xiàn)。