大伙房水库输水应急入连工程信息化自动化系统构建

王 彤

(辽宁省水利水电勘测设计研究院 沈阳 110006)

刘大庆 蔡 新

(大连市供水有限公司 116021)

1 项目背景

大伙房水库输水应急入连工程是从大伙房水库输水(二期)工程鞍山加压泵站向大连供水，解决大连金州以南地区及瓦房店地区缺水问题的长距离、跨流域、大规模输水工程。

2 目标和任务

a.建设目标。实现输水工程运行管理的现代化要求的建设目标。

b.建设任务。输水工程信息系统建设任务是:在输水工程沿线范围内，建设一个以输水调度运行系统为核心任务的输水工程分布式控制系统工程总体技术解决方案。

c.建设原则。为确保预期目标的实现，建设时应遵循以下原则:ⓐ按需求导向，突出重点;ⓑ实用先进，安全可靠;ⓒ统一标准，扩展开放

3 需求分析

该信息化系统总体需求为:全线输水统一调度，分层自动控制，保障全程调水安全和工程运行安全，快速响应突发事件。

调度中心根据可供水量、该地区用户需水计划，制定调度方案。以确保系统运行安全为目标，按照预定的调度模式，下达全线统一控制的调度指令。

4 系统总体设计

4.1 设计思路

根据需求特点和设计边界条件，结合技术发展趋势，设计系统的基本思想、方法和原则。

调度系统在对来水和用水需求进行分析后，使用调度方案进行全线调度控制。根据全线工作情况，按照调度方案，在保证输水系统安全的条件下，执行泵组台数、泵组转数、阀门调节自动化运行。

计算机网络系统是信息化系统的平台，根据各个应用系统对网络实时性、安全可靠性、带宽要求建设计算机网络。

行政电话及语音调度系统是自动化调度系统的辅助措施和必须的备用手段，采用行政、调度合一的程控交换系统与计算机网络技术，实现传统语音调度。

4.2 总体框架

该信息化系统工程管理层次清晰，地理分布广阔，是一个覆盖输水全线的层次型、多系统集成，分布式的综合自动化系统。该信息化系统工程基于5个计算机局域网并互联构成的广域网。从总体逻辑上看，在纵向上按管理层次结构划分为三级:调度中心、站级、现地级。对应的广域网系统也划分为调度中心计算机网络、中途站计算机网络、现场总线网络。

4.3 系统划分

系统划分为应用系统、基础设施、组织管理。

4.4 安全体系

系统安全体系包括安全技术体系和安全管理体系，形成集防护、检测、响应、恢复于一体的安全防护体系。

5 应用系统设计

5.1 调度自动化系统

综合考虑输水工程的应用需求，结合输水工程信息自动化系统建设的特点，输水工程调度自动化建设主要包括以下子系统:

a.输水运算模型及仿真子系统。以数据处理子系统为依托，通过水力学数值计算配水模型、输水计划条件，实现对系统进行合理有效的运行调度。根据系统集成要求，模型子系统提供其他系统需求的功能和接口。

b.数据处理子系统。该工程是涉及1个调度中心、4个中途站的大型水利建设工程，其自动化系统是一个层次型多系统集成式综合自动化系统，因此系统信息的来源是多方面的。调度系统进行有机集成和统一管理，包括汇总关联、二次加工、长期沉淀、相互引用、统一表现，最终构成输水调度数据平台。

基础数据库分布在调度中心和各中途站，通过数据库、数据交换、数据字典、数据输入、数据查询等系统建设，建成具有存储、转发和处理功能的输水信息共享服务平台。

c.调度方案生成子系统。在整个输水系统中，不但承担着输水任务，同时也承担着水资源的调配任务。输水系统水源来自于大伙房水库输水工程，同时涉及碧流河水库和东风水库的运行，输水用户为大连市。因此输水运行必须充分考虑水源及两个水库条件的制约和需求，必须考虑季节、突发事件等因素对输水影响。

通过调度模型确立输水方案，模拟仿真后，实现操作的可实施性。

d.调度指令生成子系统。输水调度方案形成以后，调度指令生成子系统完成具体的调度方案实施功能，进入实质性的执行环节，输水调度指令分解下发。

e.水量统计与结算子系统。通过自动化控制系统输出的运行数据，按日、旬、月、年对各个输水接管点的水量进行分时段统计，按水费征收管理部门规定的水价费率进行计算。

统计分析输水过程，进行一定时间段内的水量平衡，计算水量损耗，分析损耗成因与分布，为输水成本测算及企业效益评定提供依据。

5.2 自动化监控系统

该系统是输水信息化系统的基础。输水信息化系统的各项功能子系统均以运行监控系统的实时控制、采集信息为基础，加工生成各子系统的目标文件。输水系统自动化监控系统包括调度中心远程监控系统、4个泵站站级监控系统。

监控系统设计采用分层和全分布式体系结构，系统各功能分布在系统的各个节点上，每个节点相对独立运行并严格执行指定任务。

5.3 运行管理系统

根据“统一调度，分级管理”的运行维护管理体制，工程运行维护管理系统总体结构由站级、调度总中心两级组成。系统包括工程巡查维护子系统、突发事件响应子系统、工程维修养护子系统、工程管理考核子系统。

资产管理子系统主要包括固定资产管理、无形资产管理、流动资产管理和系统管理等部分，主要完成追踪企业资产的动向，对资产的变动、损耗、采购、报废等情况进行监管。

5.4 办公系统(OA 系统)

在输水工程信息自动化系统的总体框架下，业务网为基础，围绕公司实际办公需要，整合、规范现行业务流程，建设覆盖全线的通用办公系统，实现各部门间办公信息互联互通、资源共享、协同办公，全面提高工作效率。

5.5 视频安防监控系统

a.监控对象。该系统需要监控的对象主要为厂区、各通道、进出口等区域。

b.监视系统功能设计。包括视频控制、视频查询、视频存储。

6 基础设施

6.1 计算机网络

输水工程信息化系统广域网由三级网络构成:第一级，调度中心计算机网络;第二级，中途站计算机网络;第三级，现地控制现场总线网络。

中途站计算机网络分为4个加压站局域网。4个中途站局域网分别接入光纤传输专网与调度中心局域网络互连互通。

中途站局域网及调度中心局域网均采用星型拓扑网络结构。

调度中心采用1000M 冗余网络交换设备，保证流量及响应速度，形成调度中心1000M 局域以太网。调度中心监控系统采用客户机/服务器结构的网络系统，配有数据库服务器、应用服务器、路由器等。

各中途站采用100M 冗余网络交换设备。各中途站内部根据输水工艺流程及工艺要求，通过现场总线实现全站SCADA，具有可靠性高、适应性强的PLC 数据采集、控制功能，计算机管理显示，构成分层分布控制、监测系统。

6.2 实体环境

系统运行实体环境是支撑全程业务运行、满足调度、实时监控、会商的重要场所。各中途站中控室及调度中心是监视和控制工程运行的重要场所，重要设备24 小时不间断运转，调度、运行人员24 小时值班。为保证各系统设备的正常运行，同时能提供一个良好的工作、会商环境，应做到布局合理、功能齐备、操控便捷、环境舒适。中控室、调度中心需设置大屏幕显示系统、扩声系统、配电系统、设备防雷接地系统等。

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