信息化技術(shù)在石佛寺水庫供水工程中的應(yīng)用

賀麗娟

（山西汾河一壩管理有限公司，山西 太原 030002）

1 工程概況

天鎮(zhèn)縣石佛寺水庫是一座以工業(yè)供水和農(nóng)業(yè)灌溉為主的?。ㄒ唬┬退畮?，總庫容296.8 萬m3，年總水量599.5 萬m3，分為農(nóng)業(yè)灌溉工程和生態(tài)供水工程兩部分，工業(yè)供水量344 萬m3，農(nóng)業(yè)供水量255.5 萬m3。為實現(xiàn)工程的遠(yuǎn)程調(diào)度及信息化，結(jié)合工程所處位置，在天鎮(zhèn)縣城設(shè)調(diào)度中心，負(fù)責(zé)內(nèi)部生產(chǎn)調(diào)度及管理。調(diào)度中心信息化建設(shè)內(nèi)容，包括立體感知采集系統(tǒng)、信息共享系統(tǒng)、數(shù)字孿生平臺、業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺以及多重防御的安全體系等方面。

調(diào)度中心以工程集控為基礎(chǔ)，建立信息化調(diào)度平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)對沿線泵站、調(diào)節(jié)閥室、檢修閥室和沿線監(jiān)控站點的集中監(jiān)控，形成一個開放式分層分布的調(diào)度綜合信息化平臺系統(tǒng)。終端系統(tǒng)主要包含泵站監(jiān)控模塊、各閥室檢修監(jiān)控控制子模塊、運行調(diào)度模塊、視頻監(jiān)視模塊、生產(chǎn)管理子模塊、通訊模塊、多媒體演示模塊等，能完成數(shù)據(jù)采集與處理、運行監(jiān)視、控制、數(shù)據(jù)管理與分析等功能。

2 信息系統(tǒng)設(shè)計

2.1 信息化體系結(jié)構(gòu)

本工程總體結(jié)構(gòu)采用多層分布式，可劃分為數(shù)據(jù)收集層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、數(shù)據(jù)支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層。

數(shù)據(jù)收集層主要包括閘閥站監(jiān)控信息、泵站監(jiān)控信息、水力量測信息、安全監(jiān)測信息、工程運行信息、視頻信息等。

網(wǎng)絡(luò)通訊層通過通信傳輸及網(wǎng)絡(luò)連接，使系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)傳輸和信息交換的通道，主要包括傳輸設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和安全設(shè)備等。

數(shù)據(jù)支撐層由分布在調(diào)度中心、各現(xiàn)場監(jiān)控、監(jiān)測站的二級數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)構(gòu)成。

業(yè)務(wù)應(yīng)用層運用業(yè)界成熟的技術(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)，負(fù)責(zé)實現(xiàn)工程各類業(yè)務(wù)邏輯，為系統(tǒng)應(yīng)用的整合提供支撐平臺。

信息化基本架構(gòu)見圖1。

2.2 網(wǎng)絡(luò)分區(qū)

集控為主的信息化工程將信息劃分為3 層：第1 層為信息采集層，第2 層為數(shù)據(jù)支撐層，第3 層為應(yīng)用層（包括應(yīng)用支撐平臺和應(yīng)用系統(tǒng)）。遵循規(guī)范技術(shù)要求，各個系統(tǒng)的信息劃分為3 個安全區(qū)，即安全區(qū)Ⅰ（監(jiān)控專網(wǎng)）、安全區(qū)Ⅱ（業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)）和安全區(qū)Ⅲ（外網(wǎng)）。

結(jié)合本工程實際情況，對本工程信息化網(wǎng)絡(luò)進行了相應(yīng)的劃分。

2.2.1 監(jiān)控專網(wǎng)

主要包括運行監(jiān)控系統(tǒng)和工程安全監(jiān)測系統(tǒng)，屬于安全Ⅰ區(qū)的內(nèi)容。從應(yīng)用范圍來看，屬于較特殊的一類窄帶業(yè)務(wù)。其控制原則如下：

（1）調(diào)度級操作（第一級）。調(diào)度中心控制人員可以通過調(diào)度計算機系統(tǒng)對閥站及泵站進行操作，具備對閥門、水泵及電機的遠(yuǎn)程啟動、運行、停止等控制權(quán)限。

（2）站控級上位機操作（第二級）。通過閘壩站、泵站的PLC 監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)所有設(shè)備的運行或聯(lián)動。有以下兩種方式：其一，閘壩自動控制即閘壩集控LCU 屏根據(jù)集控中心預(yù)先給定的蓄水水位要求、控制命令和其它限制條件，完成對閘壩的啟閉控制以及附屬設(shè)備的控制；水泵自動控制即根據(jù)預(yù)先給定的控制要求、控制命令等，對水泵機組及附屬設(shè)備啟停進行控制。其二，也可通過現(xiàn)場人員進行手動控制。

（3）現(xiàn)地手動級（第三級）操作。通過現(xiàn)場LCU 控制柜上觸摸屏或按鈕等實現(xiàn)就地設(shè)備的手動運行操作或基本聯(lián)動操作。

2.2.2 業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)

主要包括綜合管控平臺、運行調(diào)度系統(tǒng)、工程安全監(jiān)測系統(tǒng)、工程維護管理系統(tǒng)、日常事務(wù)管理、調(diào)度計劃執(zhí)行系統(tǒng)等方面。生產(chǎn)管理區(qū)信息類業(yè)務(wù)突發(fā)性很強，速率要求較高，保密性要求較高，實時性不強，覆蓋除生產(chǎn)控制類以外的所有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，一般要求為寬帶網(wǎng)絡(luò)。

2.2.3 業(yè)務(wù)外網(wǎng)（外網(wǎng)）

包括為內(nèi)部員工提供上網(wǎng)，為管理機構(gòu)以及外部人員提供網(wǎng)站的訪問功能，包括WWW、FTP、Email 等。

3 信息化管控平臺建設(shè)

3.1 平臺理論構(gòu)架

本系統(tǒng)以統(tǒng)一信息化管控平臺為基礎(chǔ)，為工程生產(chǎn)調(diào)度運行提供及時的設(shè)備狀態(tài)信息與管理手段，使各部門、員工之間的工作協(xié)同性加強，工作效率提高；同時辦公費用開支下降，全面提升調(diào)度生產(chǎn)管理水平。

管控平臺分為應(yīng)用支撐層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層。應(yīng)用支撐層系統(tǒng)應(yīng)用支撐服務(wù)包括地理信息服務(wù)、統(tǒng)一認(rèn)證服務(wù)、統(tǒng)一用戶管理、數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)等。業(yè)務(wù)應(yīng)用層包括運行調(diào)度系統(tǒng)、工程安全監(jiān)控、調(diào)度計劃與執(zhí)行管理、GIS 地圖管理、工程建設(shè)與管理、日常業(yè)務(wù)管理、信息公開及發(fā)布等。

平臺通過站控級數(shù)據(jù)采集設(shè)備、無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、智能采集終端、安全監(jiān)測設(shè)備等在線實時監(jiān)測感知供水系統(tǒng)的運行狀態(tài)，采用可視化的方式查看工程信息、運行模式、運行狀態(tài)、監(jiān)控數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)情況。智能監(jiān)測系統(tǒng)還提供遠(yuǎn)程控制功能，可以遠(yuǎn)程管控智能終端設(shè)備。

3.2 平臺應(yīng)用系統(tǒng)

3.2.1 運行調(diào)度系統(tǒng)

運行調(diào)度系統(tǒng)分為單座泵站機組優(yōu)化運行調(diào)度系統(tǒng)和全線聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)，由信息化工程統(tǒng)一進行。

3.2.2 其它業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計

GIS 地圖與工程信息，平臺首頁主要基于水利電子地圖系統(tǒng)，疊加供水工程信息，可以通過GIS 地圖查看供水工程的位置及關(guān)系。

工程安全監(jiān)測，包括系統(tǒng)調(diào)度計劃、執(zhí)行與管理、系統(tǒng)工程運維與管理、系統(tǒng)工程日常事務(wù)管理、系統(tǒng)信息公開發(fā)布、系統(tǒng)監(jiān)測移動端（手機APP）軟件。

工程運維與管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對維護養(yǎng)護信息的管理，包括工程信息查詢、工程維護方案、維護計劃、問題記錄、日常辦公過程中的統(tǒng)計報表等信息的集中維護，及時實現(xiàn)管理人員對工程運維信息的備案和管理。

工程日常事務(wù)管理系統(tǒng)，基于綜合管理數(shù)據(jù)庫，利用先進的計算機、通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)手段，建立辦公業(yè)務(wù)、信息共享、輔助決策的綜合事務(wù)管理系統(tǒng)，使工作人員方便快捷地共享信息，高效地協(xié)同工作，提高日常工作效能。

信息公開發(fā)布系統(tǒng)，根據(jù)運行管理需要及信息發(fā)布需要，定制相關(guān)的WEB 服務(wù)信息及畫面、頁面，用于內(nèi)部其它部門或社會公眾發(fā)布信息，獲授權(quán)的客戶可以通過互聯(lián)。

監(jiān)測移動端（手機APP）軟件，APP 可以進行工程信息實時狀態(tài)的查看，進一步實現(xiàn)對供水信息的有效管理，打破常規(guī)辦公環(huán)境限制，可進行工程監(jiān)測點數(shù)據(jù)實時查看和現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程控制及報警數(shù)據(jù)的實時通知。

4 系統(tǒng)集成

4.1 門戶集成

門戶集成是指系統(tǒng)匯集一套統(tǒng)一的機構(gòu)和用戶信息，進行統(tǒng)一的管理；建設(shè)統(tǒng)一認(rèn)證體系，支持用戶名密碼認(rèn)證、動態(tài)碼認(rèn)證等多種認(rèn)證方式，實現(xiàn)單點登錄，使用戶通過門戶登錄校驗之后，無須二次登錄就可以正常訪問統(tǒng)一門戶內(nèi)集成的各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)，簡化工作方式、減輕工作負(fù)擔(dān)。

4.2 數(shù)據(jù)集成

現(xiàn)有系統(tǒng)以及外部泵站、出水池、沿線閘閥站控級系統(tǒng)之間的集成，需要采用數(shù)據(jù)集成的方式，數(shù)據(jù)集成的實現(xiàn)工作由數(shù)據(jù)交換平臺完成。

通過數(shù)據(jù)交換平臺，把調(diào)度中心需要的數(shù)據(jù)傳輸并存儲到數(shù)據(jù)庫，結(jié)合自身業(yè)務(wù)進行數(shù)據(jù)開發(fā)利用。同時，把工程自身產(chǎn)生的需要共享的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)交換平臺共享給上級部門和其它部門，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

4.3 應(yīng)用集成

調(diào)度信息系統(tǒng)內(nèi)的各個子系統(tǒng)、應(yīng)用支撐平臺的各個支撐服務(wù)和外部單位建設(shè)的相關(guān)系統(tǒng)聯(lián)系緊密，有著復(fù)雜的程序調(diào)用和服務(wù)調(diào)用關(guān)系，因此需要對這些系統(tǒng)進行應(yīng)用層面的集成。

5 結(jié)論

本供水工程信息化技術(shù)的應(yīng)用，在保證實現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能的前提下，技術(shù)上適度超前，系統(tǒng)安全方案保障系統(tǒng)安全可靠，留有和今后建成的其它系統(tǒng)及上級指揮部門聯(lián)網(wǎng)的通信接口?？刂茀^(qū)、管理區(qū)數(shù)據(jù)備份，采用備份一體機方案，保證數(shù)據(jù)安全可靠和可恢復(fù)性。按照安全策略，將重要數(shù)據(jù)定時同步備份到控制區(qū)的備份一體機上。當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)故障時，管理員可以迅速從宕機或崩潰狀態(tài)恢復(fù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)和管理數(shù)據(jù)，不再需要重新安裝和重新配置操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、系統(tǒng)設(shè)置和個性化設(shè)置，基于云平臺數(shù)據(jù)備份功能和快照功能，保證政務(wù)云數(shù)據(jù)安全留存。