红寺堡扬水灌区信息化建设及管理

顾占云

（宁夏水利厅红寺堡扬水管理处 宁夏中宁 755100）

1 引言

宁夏红寺堡扬水灌区位于宁夏中部干旱带，是宁夏装机容量最大、规模最大的电力提灌工程。灌区地跨吴忠市、中卫市、红寺堡开发区、中宁县、同心县、利通区6个县 （市、区），设计灌溉面积55万亩，截至2010年底，实际灌溉面积67.95万亩。

红寺堡扬水灌区共有骨干泵站14座、中心管理所1座，干、支干渠总长149.7km。有渡槽、节制闸、退水闸、进水闸等水工建筑物88座，斗口132座，涵洞59座，生产桥103座。设计引水流量 25m3／s ， 年 引 水 量 3.09 亿 m3， 总 扬 程305.8m，总装机总容量11.67万kW。灌区南北长140km，东西宽约11km，灌区总土地面积110.7万亩。工程自建成以来，有效解决了宁夏中部干旱带40万贫困人口的温饱问题。

红寺堡扬水工程的建成，极大地缓解了宁夏中部干旱带经济发展压力，促进了区域经济快速发展，对维护少数民族地区稳定等方面发挥了极为重要的作用。扬水工程的建设不仅提高了灌区人民的生活质量，改善了区域生态环境，而且有力地促进了异地移民开发，解决了偏远山区人畜饮水困难，使灌区及周边地区的社会秩序得到了稳定，使政府的扶贫由" 输血" 型变成了农民的自我 “造血”型。

灌区实行 “以亩定量、计划用水、以供定需”的管理办法。自治区水利厅灌溉管理局根据黄河来水情况，向各干渠分配引用水指标，各渠道管理单位按核定面积和作物比例分水到泵站，在支斗渠口处控制水量，并计量收费。

2 红寺堡扬水灌区泵站及通讯、自动化系统现状

红寺堡灌区13座骨干泵站包括红寺堡一～五泵站等主泵站5座：新庄集一～四泵站、新圈一～二泵站、海子塘一～二泵站等支泵站8座；相关泵站的基本情况见表1。

表1 相关泵站的基本情况表

红寺堡扬水管理处自信息化建设以来，结合扶贫扬黄灌溉工程项目，先后建设了一点多址微波通信系统、部分泵站光缆通信系统、泵站自动化控制系统、遥视系统、水位遥测系统、办公自动化系统6个部分，为灌区的信息化管理系统的进一步扩展打下了坚实基础。

2.1 一点多址微波通信系统

红寺堡灌区原有通信系统主要为2003年已建成的一点多址微波通讯系统，主要以语音通信为主，低数据业务为辅。在红寺堡管理处设有512门数字调度交换机一台，网络传输采用阿尔卡特一点多址微波系统为骨干线路。全网容量为2X2M，分别为1个中心站、7个中继站、27个外围站。是目前管理处水量调度、防汛抢险、和业务联系的主要通信手段，主要解决生产、行政、调度等话音通讯，系统容量过小，无法满足灌区工程管理和自动化管理的需要，网络改造和升级没有价值。

2.2 部分泵站光缆通信系统

2008年，建设了管理处至黄河泵站、红寺堡一、二、三泵站的155MSDH光纤通讯网络，共铺设光缆38.7km。其中，管理处至高干渠1＃分支点铺设了24芯通讯光缆；从高干渠1＃分支点分别向黄河泵站和红寺堡一泵站两个方向铺设了8芯通讯光缆；向红寺堡一泵站方向光缆延伸至红寺堡三泵站止。

2.3 泵站自动化控制系统

到2010年为止，相继建设了管理处计算机局域网、光缆通信系统，以及黄河泵站、红寺堡一至五泵站、新庄集一至四泵站等10座泵站机电设备的自动化控制系统。目前，实现了管理处与黄河泵站及红寺堡一、二、三泵站自动化控制系统的互联；限于通讯路由，红寺堡四～五泵站、新庄集一～四泵站目前仅实现了由泵站控制室、现地控制单元构成的两级站级自动化控制系统，没有实现站间信息共享和调度中心远程监控等功能。

受改造资金所限，虽然已经建设了黄河泵站、红寺堡一至五泵站、新庄集一至四泵站等10座泵站机电设备的自动化控制系统，但各站控制系统只有一台后台机和一套LCU通过星形网络结构实现对全站设备进行监视和控制，后台机一旦出问题，就会对全站设备失去监控，系统的安全性、可靠性较低。另外，管理处还有新圈一支泵站、新圈二支泵站、海子塘一支泵站、海子塘二支泵站等4座支泵站没有进行自动化系统改造，无法实现电气参数、水位、压力、机组工况等信息自动监控，泵站运行控制模式仍为老式盘控模式，机组控制仍采用的是常规的手动就地控制，采用指针式仪表显示各电气参量，无水测仪表。

2.4 遥视系统

管理处先后建设了黄河泵站、红寺堡一、二、三泵站视频监控系统，每站装设有5个摄像头，分别位于变电所、主厂房、高压室、控制室及前池。

2.5 水位遥测系统

2007年管理处多方筹措资金，在主要大型泵站及输水干渠试点建设了超声波水位遥测站9个，分别为黄河泵站前池、红寺堡1－3泵站前池、红三干渠K9＋015测水桥、K9＋488节制闸闸前、K23＋202测水桥、K47＋850节制闸前及红四泵站前池拦污栅前等。上述水位监测站点仅限于一些大型泵站前池和干渠主要控制断面的水位监测，支渠的水位监测处于空白，给管理人员科学调度和适时配水带来困难，配出去的水量无法及时掌控，缺乏灌区信息采集和加工的准确性和传输的时效性，影响了水量调度管理水平和灌区管理工作的健康发展。

2.6 办公自动化系统

2009年，管理处为各泵站、管理所建设了Internet接入网络，其中红寺堡1～3泵站采用光纤网络自管理处Internet网管接入，其余站点通过3G网卡接入，个别站点由于既无光纤网络又无3G网络信号而无法接入。Internet网络的接入极大丰富了泵站职工的业余文化生活，使职工在了解时事资讯、获取最新学习资料、业余文化娱乐等方面都有了便捷而全新的途径。

3 工程建设内容

根据红寺堡扬水灌区信息化建设现状，结合灌区实际管理应用需求及资金投放、信息技术发展状况、管理水平等客观因素，按照"统一规划、经济实用、分步实施、稳步推进"的建设原则，在深入调查研究、科学论证的基础上，确定宁夏红寺堡扬水灌区信息化管理系统的建设内容为：

3.1 覆盖全灌区的通信网络系统建设

根据对各种通讯网络系统建设方案的比对，第三种方案比较适合红寺堡扬水灌区的实际状况。通信网络工程分SDH光纤通信网络组建、无线AP网络组建和GPRS无线接入网络组建三项内容。由于先期未曾考虑下马关泵站的介入，从高干渠1＃分支点向红一泵站方向全部敷设为8芯直埋光缆，光缆容量严重不足。为此，建议在已经敷设光缆的骨干站点再敷设一条8芯光缆，在未敷设光缆的骨干站点敷设16芯光缆。由此光缆线路工程包括8芯直埋光缆敷设66.8km，16芯直埋光缆敷设62.6km，24芯直埋光缆敷设13.8km。在上述通讯路由的基础上，对原有局域网进行扩充为622M SDH光纤通信网络并对已建网络进行完善，建成完整的红寺堡扬水灌区综合信息网。

3.2 水情监测系统建设

包括监测软件以及红寺堡扬水干、支渠水位信息采集点建设，在原有水位信息采集点的基础上，扩充水位信息点84个；其中干渠断面水位信息采集点10个，支渠斗口水位、流量信息采集点74个。

3.3 水闸闸门控制系统建设

建设12座水闸的闸门闭环控制系统及视频监控系统；改造相关闸门的电动驱动装置、闸位信号反馈与限位装置、供电回路等设施，配备自动化及通讯元件，使其满足无人值守远程控制的要求，并配套建设闸室远程视频监控。

3.4 遥视系统建设

建设新庄集一～四泵站、红寺堡四～五泵站、新圈一～二支泵站、海子塘一～二支泵站一支泵站等10座泵站及12座水闸闸室的远程视频监控系统，并将其与现有的红寺堡一～三泵站遥视系统集成。有效实现全灌区各泵站前池、泵房、值班室、高压室、变电所、水闸闸室、主要干渠断面等的远程可视化监控。

3.5 泵站自动化系统的完善和续建

完善目前已联网运行的红寺堡一～三泵站自动化系统，整合目前已单站运行的红寺堡四～五泵站、新庄集一～四泵站自动化系统，新建新圈一～二支泵站、海子塘一～二支泵站等4座支泵站的自动化系统，使全灌区所属各泵站均在同一平台下运行，使管理处调度中心能实现对全灌区所属各泵站的统一调度，提高系统的可用性和可靠性。

3.6 信息管理系统软件建设

信息管理系统软件建设包括泵站联合调度管理系统软件建设、灌区基础数据库软件建设、灌溉管理信息系统建设等三部分的内容，并为上级管理机构的相关管理系统预留数据库接口。

3.7 泵站、管理所互联网络接入

2009年，红寺堡管理处为各泵站、管理所建设了INTERNET接入网络，其中红寺堡1－3泵站采用光纤网络自管理处INTERNET网管接入，其余站点通过3G网卡接入，个别站点由于既无光纤网络有无3G网络信号而无法接入。INTERNET网络的接入极大丰富了地处偏远地区的各泵站员工的业余文化生活，使员工在了解时事资讯、获取最新学习资料、业余文化娱乐等方面都有了便捷而全新的途径。本期工程全灌区光纤网络实施完成后，将为各泵站、管理所利用光纤网络通过管理处的INTERNET网管接入互联网络提供可靠路由，不仅接入带宽和速度能大幅提高，而且接入费用降低，便于管理处统一管理和维护。

3.8 办公自动化系统建设

在覆盖全灌区的通信网络系统建设的基础上，建设全灌区办公自动化系统，办公自动化系统支持协同办公，通过有效的资源共享和信息交流、发布，达到优化管理流程、提高工作效率、降低劳动强度、节约宝贵的办公经费、减少重复劳动的目的，从而实现企业的管理流程化、办公无纸化、决策科学化。

4 管理经验

红寺堡扬水灌区信息化工程的建设，灌区信息化管理系统的建设，对克服灌区干旱缺水的现象、落实严格的水资源管理制度、施行节约用水、提高水利用率、提高工作效率及减轻工作强度等方面发挥积极的作用，体现在以下几个方面：

（1）能实时掌握灌区水情，为灌区工程的正常运行提供了第一手资料。避免因洪水入渠、水位的陡涨陡落、干渠超警戒水位运行对渠堤工程造成负面影响。灌区信息系统的建成和应用，能实时掌握干渠各控制断面的水位变化状况，为调度员的科学调度提供依据，有利于减轻调度人员及水管人员的工作压力和保障工程的防汛安全，能有效地防止因运行不当而导致意外事件的发生。

（2）能及时掌握灌区各支渠的配水情况、适时适量地保证供水需求。信息化技术应用后，对农作物的需水要求进行实时的信息采集，灌区水管人员根据农作物的需水要求进行适时适量的灌溉，能够避免盲目地、超量灌溉现象的发生。

（3）灌区水管理信息化系统的建立应用，实现灌区水资源优化配置、优化调度、优化利用的水管理目标。

（4）由于我处干支渠长、斗口多，承担分、配水任务重，在水位调节、水量测算、业务数据处理等方面均为传统的人工操作，效率低，时效性差，测水精度不高。难以实时掌握灌溉进度、合理进行区间匹配和水资源配置，同时随着宁夏生态移民项目的实施，灌区灌溉面积逐年增加，需用水矛盾日趋突显。信息化系统的建立，有利提高了现代化管理水平、测量水精度、合理调配水资源、提高水利用率、增加供配用水管理透明度、推行水量公开化，减轻工作人员劳动强度。

总之，系统建成后，使管理处各职能机构及时掌握灌区的运行信息，为水资源的优化调配提供依据，并根据各斗口灌溉面积及种植作物情况实现灌溉管理信息的自动生成，以达到全面提高运行效益、显著降低运行成本的目标，提高测水精度和时效性，减少水资源的浪费，建设节水节能型灌区，促进灌区综合效益的提高。

1 水利部.《大型灌溉排水泵站信息化建设实施方案参考提纲》

2 《全国水利信息化规划》.（水规计［2003］456号，2003年9月28日）

3 《水利水电工程通信设计技术规程》DL／T 5080－1997

4 《同步数字体系（SDH）光缆线路系统进网要求》

5 《光同步传输网技术体制》YDN099－1998

6 《同步数字系列（SDH）长途光缆传输工程设计规范》

7 《本地电话网局间中继同步（SDH）光缆传输工程设计规范》8 《SDH网传送同步网定时的方法》YDN123－1999

9 《程控电话交换设备安装工程设计规范》YD 5076－98

10 《综合交换机技术规范》YD／T1123－2001

11 《ISDN用户－－网络接口规范》YDN－034－199712《泵站设计规范》GB／T50265－97

13 《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062－92

14 《水电站计算机监控系统基本技术条件》DL／T578－95

15 《电力系统调度自动化设计技术规范》DL5003

16 《地区电网调度自动化设计技术规范》DL5002

17 《数据通信基本型控制规程》GB3453

18 《数据终端（DTE）和数据电路终端设备》GB3454

19 《网络技术标准》IEEE802.3

20 《操作系统标准》GB23128

21 《工业控制计算机系统验收大纲》JB／5234

22 《水力发电厂计算机监控系统设计规定》DL／5065－1996

23 《水力发电厂自动化设计规范》DL／5081－1997