新疆YE調(diào)水工程水調(diào)系統(tǒng)分項方案研究設計

赤磊 新疆水利水電勘測設計研究院

1.概述

本調(diào)水工程是一項跨流域、長距離調(diào)水工程，工程等別為Ⅰ等，工程規(guī)模為大（1）型工程，調(diào)水距離392.27km。水調(diào)系統(tǒng)按照“無人值班”(少人值守)的思想進行總體設計，該系統(tǒng)包含十二個分項子系統(tǒng)，子系統(tǒng)將監(jiān)測信息和數(shù)據(jù)最終上傳至工程調(diào)度集控中心，由調(diào)度集控中心對本工程輸水、配水進行統(tǒng)一調(diào)度、指揮和管理。以下對本工程水調(diào)系統(tǒng)的十二項子系統(tǒng)研究設計方案進行簡要闡述。

2.通信系統(tǒng)

本工程大部分處在無人區(qū)，無線運營商網(wǎng)絡覆蓋不全，且傳輸帶寬小、可靠性差，無法滿足工程要求。有線信號接入點距離較遠，無法接入運營商網(wǎng)絡，也無法滿足工程安全及帶寬要求。且工程自動化監(jiān)控系統(tǒng)包含的子系統(tǒng)眾多，需要采集的信息量較大，尤其是視頻安防部分的數(shù)據(jù)流量較大，光纖通信方式具有帶寬大、數(shù)據(jù)傳輸能力強、衰減小、傳輸速率高、抗輻射能力強、通信質(zhì)量好等優(yōu)點，因此本工程在設計時通信方式采用光纖通信的方式。

3.計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)

為了滿足工程調(diào)度自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡平臺需求，需要建設工程在管理處、管理站及泵站的網(wǎng)絡信息化平臺。本計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)是以工程管理處局域網(wǎng)絡為核心，在通信系統(tǒng)的基礎上，構(gòu)建的網(wǎng)絡信息化平臺，以承載遠程監(jiān)控、監(jiān)測等數(shù)據(jù)業(yè)務，實現(xiàn)專網(wǎng)內(nèi)的各種信息資-源共享，實現(xiàn)對管理站、泵站、水庫、水工建筑物的遠程監(jiān)視、監(jiān)控，制定水資源優(yōu)化調(diào)度和閘（閥）門監(jiān)控方案，實現(xiàn)有效地監(jiān)測與控制，達到優(yōu)化配置、節(jié)約保護、合理利用水資源的目標。計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)采用分層分布式設計理念，主要分為三層進行：調(diào)度集控中心作為核心層，其它管理站為匯聚點，現(xiàn)地作為底層。整個網(wǎng)絡特點便于管理、擴展和故障定位。

4.視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)視系統(tǒng)具有及時、形象、有效、真實地反映被監(jiān)視和控制的對象，便于運行人員掌握工程運行狀態(tài)并進行控制，對閘門進行遠程控制和保護，及時協(xié)調(diào)和采取應對措施，以確保建筑物、關鍵設備、重要管理機構(gòu)運行安全，為工程安全運行提供重要的決策依據(jù)。在此同時因新疆特殊維穩(wěn)情況，視頻監(jiān)視系統(tǒng)可為事后追責提供充分影像依據(jù)。目前視頻監(jiān)控分為模擬和數(shù)字兩種，本工程網(wǎng)絡設備以覆蓋工程全線，采用網(wǎng)絡數(shù)字視頻設備可直接利用以太網(wǎng)交換機傳輸圖像，網(wǎng)絡數(shù)字攝像機分辨率可達到高清標準，畫面質(zhì)量完全超越模擬攝像機。

5.大屏幕系統(tǒng)

為了滿足工程調(diào)度、管理以及會商的需求，本工程設計一套大屏幕系統(tǒng)，其主要功能是對視頻信號、監(jiān)測系統(tǒng)計算機信號、工業(yè)電視系統(tǒng)信號等進行顯示。由于本工程規(guī)模龐大、監(jiān)控點數(shù)量較多、監(jiān)測系統(tǒng)計算機信號種類復雜，同時要求系統(tǒng)運行穩(wěn)定、技術(shù)成熟度較高，因此在本工程中，采用LCD液晶屏幕，組成拼接墻體，作為大屏幕顯示系統(tǒng)的主要視頻顯示設備。大屏幕可以任意顯示RGB、模擬視頻和數(shù)字視頻信號，隨意調(diào)用各個子系統(tǒng)的終端，同時集成顯示各個系統(tǒng)的運行情況，將來還可以完成會商功能。

6.遠程會議系統(tǒng)

在管理處、管理站設會議電視會場，會場的屏幕與大屏幕公用，會場之間通信通過網(wǎng)絡傳輸。系統(tǒng)利用監(jiān)控、切換、預覽、通信及終端控制設備，與調(diào)度集控中心進行聯(lián)系，隨時召開電視電話會議，為遠程管控提供便利。

遠程會議系統(tǒng)共分為三級：一級為調(diào)度中心，作為主會場；二級為管理處，作為二級分會場，接入主會場，同時作為主會場與管理站召開電視電話會議；三級為管理站，作為三級分會場，接入管理處二級分會場。

7.工程安全監(jiān)測系統(tǒng)

目前常規(guī)型安全監(jiān)測儀器傳輸距離一般為1.5km，由于本工程大部分監(jiān)測距離施工支洞超過1.5km，常規(guī)儀器無法滿足全部工程的安全監(jiān)測需要。在監(jiān)測斷面至匯聚點小于1.5km的斷面，采用常規(guī)儀器，大于1.5km的斷面采用光纖光柵式儀器。

工程安全監(jiān)測設備數(shù)量多，布置比較分散，安全監(jiān)測儀器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)光纜/水工電纜傳送至現(xiàn)地集單元，進行數(shù)據(jù)分片集中，再通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機經(jīng)支線光纜上傳至管理站監(jiān)測子站，由監(jiān)測子站對所管轄的范圍內(nèi)的水工建筑物進行工程安全監(jiān)測。管理站監(jiān)測子站對數(shù)據(jù)處理后再通過管理站至管理處的通信傳輸上傳至管理處的監(jiān)測中心。

8.動力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

動力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)對機房、調(diào)度集控中心的環(huán)境信息進行實時監(jiān)測，其主要監(jiān)測內(nèi)容包括：機房動力系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、安保系統(tǒng)等。本系統(tǒng)在設計時既考慮運行、管理措施，又要兼顧各種事件的處理信息，隨時提示值班人員進行最優(yōu)操作方案；實現(xiàn)機房設備的統(tǒng)一監(jiān)控，智能化管理，并實時對事件進行記錄。此系統(tǒng)能大大減輕機房維護人員負擔，有效的清理事件關系，實現(xiàn)機房的科學管理。

9.輸水監(jiān)控系統(tǒng)

輸水監(jiān)控系統(tǒng)功能是綜合運用通信、遠動及計算機網(wǎng)絡技術(shù)為工程管理部門及時、全面的掌握隧洞、管線及分水口的系統(tǒng)運行狀況，實現(xiàn)合理調(diào)度和現(xiàn)代化辦公管理提供保障；在輸水管理處設置全線流量設定值，通過系統(tǒng)的流量控制、全線流量平衡控制、站間連鎖控制等功能，實現(xiàn)供水生產(chǎn)的流量動態(tài)平衡和安全保護，將全線流量穩(wěn)定在一個動態(tài)平衡的狀態(tài)下。該系統(tǒng)預留調(diào)度中心接口，將工程的各類信息上傳至管理站和管理處，實現(xiàn)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度。

10.應用平臺系統(tǒng)

本工程范圍廣、輸水方式復雜，涉及專業(yè)領域多，每個專業(yè)都需要各自的應用軟件，故本應用軟件的開發(fā)、集成及數(shù)據(jù)庫的建設是實現(xiàn)本工程整個自動化調(diào)度的核心。本系統(tǒng)總體目標是運用當前先進的軟件技術(shù)，以數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸作為基石，將業(yè)務流程作為主線，安全、科學、合理的調(diào)配水資源為目的，通過數(shù)學模型、虛擬仿真技術(shù)、自動控制技術(shù)以及地理信息技術(shù)等，結(jié)合水利工程實際需求，建設服務于本工程的閘門、水情、工程安全、視頻監(jiān)視、動環(huán)監(jiān)測等各類業(yè)務的綜合監(jiān)視和遠程控制。建設管理自動化平臺，實現(xiàn)本工程長距離供水、配水的調(diào)度、事故應急處理預案、工程安全分析與評估、GIS虛擬仿真等決策支持。最終實現(xiàn)水資源的調(diào)度和信息化管理，充分發(fā)揮工程效益。

11.數(shù)據(jù)庫平臺系統(tǒng)

數(shù)據(jù)資源管理平臺設計時根據(jù)業(yè)務數(shù)據(jù)類型，充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源，本著“博采眾長，為我所用”的原則，嚴格遵循國家及水利部頒布的國家和行業(yè)標準，并在國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)、三防系統(tǒng)、自治區(qū)水利廳、重點用水單位等綜合數(shù)據(jù)庫設計規(guī)范的基礎上，結(jié)合業(yè)內(nèi)先進的建庫技術(shù)，擴充其在水利工程信息自動化相關專業(yè)領域的屬性和模型。數(shù)據(jù)資源管理平臺應支持跨安全區(qū)、廣域的數(shù)據(jù)同步與交互。整個工程的數(shù)據(jù)存儲從地理位置上分布在中心、分中心、現(xiàn)地站等，在同一地理位置分控制區(qū)和管理區(qū)。

12.電源系統(tǒng)

為了保證輸水工程通信及網(wǎng)絡設備的可靠運行，在管理處、管理站、洞線監(jiān)控點設置相應的直流電源設備和UPS電源設備。

13.辦公自動化系統(tǒng)

通過設計辦公自動化系統(tǒng)使辦公人員用電子文檔的形式處理辦公事務，既方便又能簡化大部分辦公事務，從而減輕工作人員勞動強度，提升辦公質(zhì)量和效率，促使信息資源化、辦公自動化、業(yè)務流程規(guī)范化。

14.結(jié)束語

本工程是新疆調(diào)水工程的前端工程，其后續(xù)配套調(diào)水工程連同本工程承載著未來新疆的長久發(fā)展和經(jīng)濟民生，是新疆騰飛的重要基石。本水調(diào)自動化設計時打破常規(guī)思維，既有繼承、又有創(chuàng)新，采用最先進的設計理念、最可靠的設備、最科學的管理進行設計，也為后續(xù)工程提供了經(jīng)驗和參考價值。