海珠區(qū)調(diào)水補水工程中水務(wù)信息化設(shè)計探討

周偉良 高強 唐清華 孟慶強 李泉

摘 要：海珠區(qū)水務(wù)工程信息化智慧監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)海珠區(qū)調(diào)水補水總承包工程目標最關(guān)鍵的一環(huán)，項目建設(shè)1個總控中心、4個分控中心、40座閘泵站點的水務(wù)信息采集系統(tǒng)（包括視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、水雨情監(jiān)測子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)廣播子系統(tǒng)、防入侵子系統(tǒng)）、閘門及水泵的控制系統(tǒng)、聯(lián)合遠程控制平臺、視頻圖像中控平臺及聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度平臺。

關(guān)鍵詞：信息化；調(diào)水補水；信息采集；聯(lián)合自動調(diào)度；優(yōu)化方案

1 概述

海珠區(qū)由珠江前、后航道所環(huán)繞，區(qū)內(nèi)河網(wǎng)密布，具有南方水鄉(xiāng)特色，河涌全部為感潮河涌，較大的河涌有石榴崗河、黃埔涌、赤沙涌、海珠涌、北濠涌、土華涌等[1]。

隨著城市化進程的加快，由于人們對環(huán)保工作不夠重視，加上環(huán)境保護投入不足，截污措施相對滯后等原因，大量污水沒有經(jīng)過處理直接排入河涌，受珠江的潮汐影響，內(nèi)河涌水體往復回蕩，不能及時排出，導致河涌水質(zhì)惡化，乃至黑臭[2]。為此，海珠區(qū)河涌管理所開展《海珠區(qū)引水補水工程規(guī)劃深化實施方案》，把珠江前、后航道作為引水水源，通過群閘聯(lián)控，落潮排水漲潮引水，利用黃埔涌、赤崗涌、赤沙涌、石榴崗河、海珠涌等作為引清通道，采取連通斷頭涌、新建水閘或泵站、清淤等措施為河涌進行補水，把雙向流的河涌變成單向流，以達到?jīng)_污換水的目的。

工程信息化建設(shè)主要集中在廣州市海珠區(qū)調(diào)水補水工程設(shè)計采購施工總承包項目標段三，項目的主要內(nèi)容為海珠區(qū)閘群自動化監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)），涉及46座水閘及泵站、1個總控制中心、4個分控制中心、全區(qū)重要水閘、泵站的聯(lián)合自動化控制、聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度子系統(tǒng)的建設(shè)。項目包括：（1）信息源子系統(tǒng)建設(shè)，包括水情、雨情、工情、災(zāi)情采集及水利工程自動化監(jiān)控的建設(shè)。（2）通訊和計算機網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的建設(shè)，為各種水利信息的傳輸和共享提供平臺。（3）信息管理、優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)和決策支持子系統(tǒng)建設(shè)。

2 信息化設(shè)計

2.1 總體架構(gòu)

系統(tǒng)建設(shè)覆蓋地域為海珠區(qū)全區(qū)閘泵站，共有水閘40座。根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)的總體任務(wù)、設(shè)計原則、需求分析及信息流程分析，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，總體上可將系統(tǒng)建設(shè)分為1個總控制中心、4個分控制中心、40個水閘站控子系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)軟件平臺建設(shè)部分。

2.2 水閘現(xiàn)場站控子系統(tǒng)

站控子系統(tǒng)是海珠區(qū)閘群自動化監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成單位，主要負責各種信號（信息）的采集和執(zhí)行各種控制指令，具備嚴格按照操作規(guī)程自主運行或手動操作運行的功能，是智能化的系統(tǒng)。

2.3 通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)

通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)是系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵。主要由光端機、工業(yè)光纖交換機、匯聚交換機、核心交換機、路由器、防火墻、光纖、無線網(wǎng)橋、必要的光纖跳線及連接設(shè)備、天線等構(gòu)成。其中總控制中心和4個分控制中心交換機組成星型拓撲結(jié)構(gòu)，構(gòu)成海珠區(qū)閘群自動化監(jiān)控系統(tǒng)主干網(wǎng)，為各種信號傳輸提供高速、穩(wěn)定的通信鏈路，滿足系統(tǒng)實時性要求。

2.4 分控制中心

分控制中心是海珠區(qū)閘群自動化監(jiān)控系統(tǒng)信息匯聚和監(jiān)控處理中心，擔負相關(guān)水系監(jiān)控系統(tǒng)運行管理、數(shù)據(jù)分析處理、信息發(fā)布等任務(wù)。

2.5 總控制中心

總控制中心是海珠區(qū)閘群自動化監(jiān)控系統(tǒng)的核心，擔負閘群自動化監(jiān)控系統(tǒng)運行管理、數(shù)據(jù)分析處理、信息發(fā)布及數(shù)據(jù)共享、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理、綜合數(shù)據(jù)管理等任務(wù)。

2.6 系統(tǒng)軟件平臺

由數(shù)據(jù)庫和各種管理軟件、控制軟件聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)軟件構(gòu)成的系統(tǒng)軟件平臺是閘群自動化監(jiān)控系統(tǒng)的靈魂，是系統(tǒng)運行的根據(jù)，是系統(tǒng)功能的集中體現(xiàn)?，F(xiàn)場站控子系統(tǒng)包括PLC運行監(jiān)控程序（編制）、監(jiān)控計算機內(nèi)置組態(tài)軟件和視頻服務(wù)器客戶端軟件為現(xiàn)場操作提供圖形化功能；分控制中心主要有高性能數(shù)據(jù)采集軟件、工控組態(tài)軟件、實時歷史數(shù)據(jù)庫軟件、管理分析軟件、視頻服務(wù)器軟件及各種軟件平臺；總控制中心主要有高性能數(shù)據(jù)采集軟件、工控組態(tài)軟件、實時歷史數(shù)據(jù)庫軟件、WEB應(yīng)用服務(wù)軟件、管理分析軟件、聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)軟件、視頻服務(wù)器軟件、網(wǎng)絡(luò)版殺毒軟件、GPS時間同步軟件及各種軟件平臺。

3 應(yīng)用效果

目前廣州市海珠區(qū)調(diào)水補水工程項目已實施了1個總控中心、1個會商室、4個分控中心、40座閘泵站點的現(xiàn)地監(jiān)控子系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)軟件平臺等的建設(shè)，基本建成了可靠實用、自動規(guī)范、信息共享、擴展靈活的系統(tǒng)。

2013年9月至2014年8月，系統(tǒng)完成了試運行，試運行內(nèi)容如下：（1）遠程自動控制系統(tǒng)：管理人員在控制中心通過點擊鼠標，操作軟件的閘門、水泵、清污機的控制器面板，現(xiàn)場的水閘、水泵、清污機等機電設(shè)備在現(xiàn)場無人操作的情況下啟動停止。（2）視頻安防系統(tǒng)：遠程實時顯示水閘周圍和水面等關(guān)鍵部位情況，圖像清晰，控制中心及授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)用戶可以對云臺鏡頭和輔助開關(guān)控制等功能，并能儲存錄像。（3）水雨情監(jiān)測：顯示各閘泵站的工情、水情、雨情等信息，數(shù)據(jù)與現(xiàn)場讀數(shù)一致，并按照設(shè)計要求的頻率存入實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫。（4）網(wǎng)絡(luò)廣播、對講及安防：管理人員在控制中心可以呼叫現(xiàn)場操作人員并與之對講，現(xiàn)場無人的情況下可以由控制中心播放廣播，閘泵站發(fā)生非法侵入的情況時現(xiàn)場發(fā)出聲光報警。（5）系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)度：根據(jù)海珠區(qū)河網(wǎng)及閘泵站工程實施的實際情況，選取有代表性的石榴崗河流域中的閘泵站，在總控制中心值班人員的監(jiān)控下，進行計算機全自動控制。

試運行期間，計算機自動判斷外江漲退潮準確，基本上能按照事先制定的調(diào)度規(guī)則對水閘閘門進行自動啟閉，相對于人工操作閘門的粗放性，計算機自動啟閉閘門能實現(xiàn)較為精細化的管理。通過以后不斷的運行完善，計算機自動調(diào)度還有很大的完善空間。海珠區(qū)石榴崗河流域調(diào)水補水方案在計算機自動化控制的基礎(chǔ)上，可以進一步優(yōu)化完善，調(diào)度的各項指標參數(shù)計算結(jié)果能更為精確。

4 結(jié)束語

歷經(jīng)一年試運行的完善，系統(tǒng)的調(diào)度方案和效果已經(jīng)基本滿足了日常調(diào)度的需要，雖然沒有流速儀無法自動計算污水是否倒流，但可以通過漲退潮、外江水閘的關(guān)閉等條件來完成內(nèi)涌水閘的關(guān)閉。為了及時發(fā)現(xiàn)并處理意外事件（如工廠偷排等）以及保證水閘機械設(shè)備的安全，不建議在中控室或現(xiàn)場采用無人值守的方式進行調(diào)度管理。此外，水閘閘門計算機全自動啟閉是建立在日常良好維護基礎(chǔ)上的。

參考文獻

[1]廣州市水務(wù)局.廣州市市區(qū)河涌整治規(guī)劃[Z].2007.

[2]海珠區(qū)河涌管理所.海珠區(qū)引水補水工程規(guī)劃深化實施方案[Z].2008.