南水北调中线配套工程自动化系统设计接口

朱 江

（河北省秦皇岛市引青管理局，河北 秦皇岛 066000）

1 工程概况

河北省南水北调配套工程水厂以上输水工程（以下简称“配套工程”）包括廊涿、保沧、石津、邢清等4条大型输水干渠和7个设区市境内的输水管道工程。配套工程总长度2069km，初步估算总投资约297亿元。配套工程自动化系统包括总调度中心自动化系统，廊涿、保沧、石津、邢清等4条大型输水干渠自动化系统和7个设区市境内的输水管道工程自动化系统等建设内容。目前，廊涿干渠自动化系统即将建设完成，邢清、保沧、石津干渠自动化系统初步设计即将完成。

1.1 自动化系统结构层次

南水北调中线配套工程自动化系统按结构层次（如图1）分为3层:第1层为总调度中心；第2层为管理处，分别为7个设区市管理处，以及4个大型干渠管理处；第3层为7个设区市及4个大型干渠沿线所辖的各现地站（所）。

图1 南水北调中线配套工程自动化系统结构层次

4个大型干渠管理处及其沿线所辖各现地站（所）的自动化系统设计随主体土建工程实施，不在本标范围内；而7个设市区输水管线沿线所属的各现地站（所）及以上层的自动化系统、通信网络均包含在本标内。

1.2 自动化系统平台构成

河北省南水北调配套工程自动化系统由基础平台、业务应用平台、环境保障平台等构成，如图2。

图2 南水北调中线配套工程自动化系统平台构成

1.2.1 基础平台

（1）采集监控：包括水文信息采集、水质信息采集、闸（泵）阀监控、工程安全监控、视频监控等。

（2）通信传输：包括计算机网络、通信网络、程控交换、时钟同步与网管系统等。

（3）数据中心：包括数据服务、数据存储等。

（4）应用支撑：包括管理支撑、数据交换、空间数据共享等内容。

1.2.2 业务应用平台

（1）日常办公平台（综合信息服务系统）：包括内网门户、外网门户、日常办公、移动办公系统，人力资源管理、财务管理、档案文件管理、设备资产管理、知识库管理系统等。

（2）工程建设管理平台：包括工程建设前期管理系统、项目管理系统、工程设计管理系统、投资预算管理系统、招投标管理系统、合同管理系统、工程拆迁管理系统、工程施工管理系统、工程上报管理系统、生态环保管理系统、工程审计评价管理系统、工程验收管理系统、工程文档管理系统、工程建设综合查询系统等。

（3）供水调度平台：包括供水调度日常业务处理子系统、供水调度方案编制子系统、实时供水调度子系统、应急供水调度子系统、水量计量计费子系统、调度评价子系统、水力学管网模型分析子系统等。

另外，还包括业务应用辅助系统、决策支持系统、应急相应系统等内容。

1.2.3 环境保障平台

（1）实体环境：包括调度会商中心、综合布线系统、视频会议系统、电源系统灾备系统等。

（2）安全体系：包括安全标准体系、安全策略体系、安全技术体系、安全管理体系、安全服务体系等。

（3）标准规范：包括信息化系列标准体系框架、技术规范、信息数据标准、空间信息数据字典、数据库库表及标识符编码规范、系统维护规范、信息系统验收规范等。

（4）管理保障：包括组织机构保障、运行经费保障、管理制度保障等内容。

2 自动化系统设计接口

2.1 自动化系统各相关设计方

（1）总自动化设计人为河北省水利水电勘测设计研究院，负责河北省南水北调配套工程水厂以上输水工程自动化系统总体设计工作。

（2）分自动化设计人为4个大型干渠工程自动化部分设计方，其中廊涿干渠及石津干渠设计方为河北省水利水电勘测设计研究院，负责2条干渠管理处及其沿线所辖各现地站（所）自动化系统设计工作；保沧干渠及邢清干渠设计方为河北省水利水电第二勘测设计研究院，负责2条干渠管理处及其沿线所辖各现地站（所）自动化系统设计工作。

（3）站自动化设计人为7个设区市范围内所辖的各现地站（所）现地监控系统设计方，其中，每个设区市（包括廊坊、沧州、衡水、保定、石家庄、邢台、邯郸市）又分为3～4个设计单元工程，各设计单元工程设计方负责完成所辖各现地站（所）的现地监控系统设计工作。

（4）自动化土建工程设计人为水务集团总调中心、11个管理处及各现地站（所）土建工程各设计单元设计方，负责完成自动化系统设备所需环境保障设计工作。

2.2 自动化系统各相关设计接口

2.2.1 自动化系统内部各专业设计接口

（1）总自动化设计人专业接口：负责完成水务集团总调中心及7个设区市管理处的自动化信息采集平台、数据资料管理平台、业务应用支撑及信息管理平台、系统安全及环境保障平台等整体设计；负责7个设区市内各现地站（所）内的视频摄像机、视频服务器及信息上传通道等设计，但需由站自动化设计人完成视频监视系统设备安装及管线敷设等施工图设计。负责完成总调中心至11个管理处、7个设区市管理处至其所属各现地站（所）的信息传输、程控交换、管道线路或通信电路等整体设计。

（2）分自动化设计人专业接口：负责石津、廊涿、邢清、保沧4个干渠管理处及其沿线所辖各管理站（所）的自动化系统设计；负责完成管理处自动化信息采集平台、数据资料管理平台、业务应用支撑及信息管理平台、系统安全及环境保障平台等整体设计；负责完成现地站（所）的自动监控、视频监视、安全监测、远程通信等整体设计；负责完成管理处与各现地站（所）的信息传输、程控交换、管道线路等整体设计。分自动化设计人与总自动化设计人的分工界面为4个干渠管理处信息上传输出点。

（3）站自动化设计人专业接口：负责廊坊、沧州、衡水、保定、石家庄、邢台、邯郸7个设区市范围内所辖各现地站（所）的所有集中监控LCU屏、现地控制屏柜、自动化元件、工程安全监测仪表、水利监测仪表、水质监测仪表等现地控制系统设计。而各现地站（所）上位机监控系统及数据上传通信设备等由总自动化设计人完成设计。站自动化设计人与总自动化设计人的分工界面为各现地站上位机监控系统信息接入点。

站自动化设计人负责完成7个设区市内各现地站（所）等建筑物内的工程安全监测设备MCU以下的安全监测仪器布设及信号采集电缆敷设等设计。总自动化设计人负责完成MCU及数据上传通道设计。站自动化设计人与总自动化设计的分工界面为各现地站（所）MCU信息采集接入点。现地站（所）以外的孤立安全监测点需由站自动化设计人再敷设一条通信管线或采用无线通道，将工程安全监测信息传送至附近的现地站（所）。

站自动化设计人应根据各自设计的闸站类型确定监控内容。闸站至少应包含以下监控内容：闸前/后水位、闸门启/闭状态、开启高度、荷重、限位保护、水位/流量、电压/电流、相序故障、高压开关设备、低压总开关和备用柴油发电机组的监控；阀站至少包含以下监控内容：压力、流量、阀门开启状态、高压开关设备、低压总开关和备用柴油发电机组的监控；泵站监控内容至少包含：水位、流量、压力、水泵组运行状态、温度和引水量数据、高压开关设备、低压总开关和备用柴油发电机组的监控。

对于设有调流调压阀的现地管理房，应设置现地LCU柜，柜内配置PLC可编程控制器，实现对调流调压阀的自动调节控制功能；现地LCU采集调流调压阀的开度信号及管道流量信号等，通过以太网通信口接收自动化系统下发调节指令。

站自动化设计人负责完成7个设区市内各现地站（所）内水力监测设备（流量计、压力计、水位计等）的施工设计。由总自动化设计人提出设计条件及工艺要求。现地站（所）以外的孤立水利监测点需由站自动化设计人再敷设一条通信管线或采用无线通道，将水利监测信息传送至附近的现地站（所）。

2.2.2 自动化系统与土建工程专业设计接口

自动化系统土建工程设计人负责完成水务集团总调中心、11个管理处、各现地站（所）的自动化系统设备所需房屋、建筑装修、基础埋件、电缆管沟、采暖空调、防雷接地、供配电及消防等施工设计。由各自动化设计人提出自动化系统所需环境设计条件及工艺要求。

自动化系统土建工程设计人应在现地站（所）中控室为自动化系统设备预留2个机柜（宽800mm×深600mm×高2200mm）位置；为中控室提供2路220V交流电源，负荷按3kW考虑。泵站（阀室）综合接地电阻小于1Ω，机房地面荷载不小于5kN/m2。自动化系统土建工程设计人负责在泵站（阀站）内为自动化系统预留进线线槽和泵站（阀站）的通信管道或通道，并负责站内的综合布线系统设计、电源和接地线引入等。

自动化系统土建工程设计人负责在现地泵站（闸站）副厂房为自动化通信设备预留通信机房，机房应满足通信机房工艺要求。总自动化设计人负责泵站对外数据和语音的接入。

自动化系统土建工程设计人负责输水管道、建筑物预埋监测仪器及其引接电缆的设计，MCU安装埋件，及将远离现地泵/闸站的MCU数据引至附近现地站。MCU安装环境工作温度：-20 ℃～60 ℃，相对湿度小于等于95%，具有防潮密封及加热干燥措施，以便MCU在极寒气温下能正常工作。

4条大型干渠管理处各设一座水质监测固定实验室。固定实验室建筑面积约1200m2，包括样品室、试剂室、前处理室、生物无菌室、天平室、纯水制备室、常规分析室、高清洁实验室、仪器室、流动分析仪室、计算机机房、数据控制中心、资料室、移动实验室装备库房、公用部分、更衣室等。实验室建设应满足国家或行业标准、通则、规范等要求。

3 结语

河北省南水北调配套工程自动化系统是一项综合性系统工程，集成了自动化控制、工程安全监测、安全与视频监视、水质监测、水文测报、网络通信、数据中心、监测预警、智能化调度、工程建设管理、运行维护、决策支持等各子系统。接口关系复杂，制约因素繁琐，在设计工作展开前，应明确专业接口范围，规定专业接口设计条件，以避免出现接口衔接不清、项目交叉混乱等问题，对提高自动化系统设计统一性及实施完整性具有重要现实意义。

［1］河北省水务集团.河北省南水北调配套工程水厂以上输水工程自动化系统初步设计招标文件［R］.2013.

［2］河北省水利水电勘测设计研究院.河北省南水北调配套工程水厂以上输水工程自动化系统初步设计投标文件［R］.2013.

［3］DL/T578—2008，水电厂计算机监控系统基本技术条件［S］.

［4］DL/T5080—1997，水利水电工程通信设计技术规范[S］.

［5］GB50ll5—2009，工业电视系统工程设计规范[S］.