河北省南水北调配套工程自动化系统集成设计与分标方案

杨铁树

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

河北省南水北调配套工程自动化系统集成设计与分标方案

杨铁树

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

河北省南水北调配套工程自动化系统是一项复杂的系统工程，通过进行各子系统间的集成设计，制定出合理的分标原则，以确定出合理的分标方案，避免各标段间的过分切割，提高标段间的集成度，实现“合”与“分”的完美结合，为今后大型、复杂、系统工程的集成设计及分标方案提供借鉴。

自动化系统；集成设计；分标方案

1 自动化系统设计概述

河北南水北调配套工程自动化系统（以下简称自动化系统）由水务集团总调中心、4 条干渠和 7 个市级管理处、183 个现地站（所）组成的自动化调度与运行管理决策支持系统，包含工程监控系统、应用系统（含信息监测与管理、水量调度、工程管理、综合会商、应用交互、综合办公、三维可视化等系统）、应用支撑平台、数据资源管理平台、工程视频监视及会议系统、计算机网络系统、通信系统、信息采集系统、运行实体环境等，河北南水北调配套工程自动化系统结构如图 1 所示。

2 自动化系统集成设计

为了实现自动化系统内各子系统间的无缝连接，也为了弥补自动化系统标段划分所造成的人为断口，以保证自动化系统集成的完整性，进行集成设计是十分必要的。

2.1 各应用子系统间的关联设计

各应用子系统间的关联关系如图 2 所示，包括信息采集、信息监测与管理、互联网站、综合办公、工程管理、水量调度、综合会商、工程监控、工程视频监视等系统间的关联关系。

2.2 业务内网各子系统间横向集成设计

业务内网承载了除工程监控系统以外的所有业务应用子系统的信息服务，各应用子系统间及其与外部单位系统间的横向集成关系如图 3 所示。

2.3 业务内网纵向集成设计

业务内网纵向集成主要体现在门户层、业务服务层和数据服务层，在整个 SOA（Service-Oriented Architecture）集成架构中的纵向集成关系如图 4 所示，它表现了一个业务应用子系统是如何基于系统应用支撑平台，集成到整个系统中。其中，客户端为浏览器，用于向应用服务器发出请求并接收返回页面，是系统的人机交互界面。

2.4 应用服务组件集成设计

应用服务集成主要用于对业务组件按照一定的逻辑进行封装和编排，将上层的服务请求更好地分解到各业务组件执行，从而实现系统组件的复用。同时，应用服务层也同企业服务总线进行交互，实现本系统与其他系统之间的服务共享和相互调用。

应用支撑平台采用面向服务的架构（SOA）是一个组件模型，它将应用程序的不同功能（称为服务）划分为不同服务，通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。

2.5 数据服务集成设计

数据服务集成主要是通过统一数据视图实现数据共享，数据服务集成关系如图 5 所示。数据服务平台联接了底层的数据仓库和应用系统数据库，数据在数据服务平台上完成模型标准化处理和服务化封装。数据服务被发布到服务总线上，即数据服务应在 ESB（Enterprise Service Bus）基础设施服务平台之上进行服务注册和管理。数据服务的使用者通过服务总线调用数据服务。

图 1 河北南水北调配套工程自动化系统结构

2.6 实体环境集成设计

由各应用系统、应用支撑平台、数据资源管理平台、通信系统、计算机网络系统等提出所需硬件设备对机房的工艺要求，运行实体环境工程根据机房的工艺要求，进行机房的装修改造，配置空调、消防等设施，满足设备正常运行对机房环境的要求。

图 2 各应用系统间的关联关系

图 3 业务内网各子系统间横向集成关系

图 4 业务内网纵向集成关系图

图 5 数据服务集成关系图

3 自动化系统分标方案

自动化系统是一个建设规模大、站点多、线路长、结构复杂、功能众多的系统工程，它既是由总调中心、管理处及现地站等分层分布式结构组成的横向系统，又是由贯穿于以上各层的多个单元子系统构成的纵向系统。其标段划分既有纵、横向之分，又有大、小标之别，纵向分标不破坏各单元子系统的基本构成，这也是本次分标的基本原则；横向分标虽利于工程施工，与按区块分标的主体工程保持同步，但却分割了各单元子系统的基本构成；大标方案由于标段拆分少、系统的完整性破坏少，标段间的接口也就少，系统协调量也就相对少，但是招标人对标段内部的掌控力就相对减弱，不利于标段内部的质量控制，另外大标方案对投标人的综合实力要求较高，易出现转包或分包现象；小标方案由于标段拆分过多，对系统的完整性破坏较多，同时也增加了标段间的接口数量，系统协调量也就相对增加了，但由于标段划分较细，其每一标段的单元性较强，有利于专业化制造和提高产品质量。

结合自动化系统的工程特性、建设周期、组织管理、调度运用等要求，分析其建设条件、工程布置、建管模式、设备供应、施工能力等因素，理清分标界面和标段接口的制约关系，找出其主控因素，以确定最终合理的分标方案。

3.1 自动化系统分标原则

1）标段划分重点考虑各子系统的基本构成，采用纵向分标方式，以保持各子系统的统一性和完整性，并利于总系统集成。

2）标段划分充分考虑各子系统的专业性质，以满足设备制造的生产资质及设备安装的施工资质等要求。

3）标段划分同时兼顾主体工程进度及工序接口的影响，以满足分期建设、分区域投运及尽快发挥功能的要求。

4）标段划分还应保证各标段间的时空界限及接口责任明晰，以方便各标段施工作业，有利于标段间的工序衔接及系统联调。

5）对于专业性较强的设备宜单独分标，以满足设备招标的可操作性；对于相关性较强的软件宜单独分标，以满足软件研发的成熟度及适用性。

3.2 自动化系统分标方案

河北省南水北调配套工程自动化系统分标方案如图 6 所示。

图 6 河北省南水北调配套工程自动化系统分标方案

3.2.1 工程监理类

工程监理单独分标，考虑到电子类与通信类工程专业性不同，工程监理划分为 2 个标段，即工程监控和工程通讯的监理标。

3.2.2 工程施工类

首先按自动化系统中的工程类别，划分为工程监控类和通信类 2 大类别，然后在 2 大类别中再按所属各子系统基本构成及其集成度划分成各子系统集成标段。

1）工程监控类：共分为 8 个标段。

a. 工程监控系统集成标。考虑到工程监控系统在实际应用中的独立性和重要性，将与之相关的软硬件设备制造、安装调试及系统集成作为 1 个标段，统一实施分级布设的各级监控站点的监控系统建设。

b. 水量调度系统集成标。由于水量调度模型研发的专业性较强，作为本工程的核心调度软件要求其适用性也较强，故将与之相关的模型研发、软件编制及系统集成作为一个标段，统一实施全线水量调度的日常业务处理、计划编制、实时调度、水量统计、水费计算及调度评价等功能建设。

c. 计算机网络系统集成标。计算机网络系统是整个自动化系统的数据承载平台，具有全程全网的特点，需要对全网进行统一建设，故将与之相关的设备采购、安装调试及系统集成作为一个标段。

d. 视频监视系统集成标。视频监视系统的站点布设与各级管理设施及设备布置密切相关，为了保证各级视频监视站点设备选配一致、图像压缩及传输方式一致、存储及显示格式统一，故将与之相关的设备采购、安装调试及系统集成作为一个标段。

e. 实体环境集成 I，II 标。实体环境作为各级管理设施及设备厂房等土建工程的下道工序，受该项工程的投资金额较大及后序工期较紧的影响，将其按工程区域划分为 2 个标段。其中总调中心、石津干渠和石家庄市区的实体环境工程同处于石家庄地区，故将与之相关的机房工程、综合布线工程、大屏显示系统、视频会议系统的材料购置、设备采购、装修布线、安装调试及系统集成作为实体环境集成 I标；其余的实体环境工程作为实体环境集成 II 标。

f. 应用支撑平台及系统总集成标。应用支撑平台和数据资源管理平台是以服务器及中间组件作为硬件支撑，为各应用子系统提供资源整合、信息共享、软件复用、应用生成、资源统一管理、用户统一认证等机制。为了统一平台的设备配置、功能参数及后期维护管理，将其单独分离出来组成一个标段。另外考虑到支撑平台作为整个自动化系统的集成平台，故将系统总集成也纳入该标段，即为应用支撑平台及系统总集成标段。

g. 应用系统开发总承包标。应用系统包含信息采集与监测、工程管理、综合会商、应用交互、三维仿真、综合办公等子系统，主要以商用软件采购及应用软件开发为主，为了减少各应用子系统间的接口协调，将其统一纳入 1 个标段，即为应用系统开发总承包标。

2）工程通信类：共分为 5 个标段。

a. 通信光缆采购标。为了统一控制全线光缆的生产质量，以保证全线光缆性能参数的一致性，将7 个设区市及 3 条干渠所需的全部光缆纳入通信光缆采购标。

b. 通信传输、通信交换及通信电源等设备的采购标。考虑到通信传输、交换及电源等设备虽同属通信设备，但分属不同专业厂家制造，其独立性较强，故将通信传输、交换及电源等设备的采购单独成标。即划分为通信传输、通信交换及通信电源等设备采购标。

c. 通信工程施工标。为了保证全线通信设备统一安装和开通调试，将通信光缆敷设及通信交换、传输、电源等设备的安装调试统一纳入通信工程施工标。

4 结语

河北省南水北调配套工程自动化系统的全部招标工作已于 2014 年底完成，通过招标结果进一步印证了进行集成设计的必要性和分标方案的合理性，各标段均实现了与国内外著名一流厂商的最优组合，各标段间规范并明晰了接口关系，为系统总集成及联调联试打下了良好的基础条件。

[1] 中华人民共和国水利部. SL/Z 332—2005 水利信息系统初步设计报告编制规定[S]. 北京：中国水利水电出版社，2005: 6.

[2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. GB/T 9387.1-2008 信息技术开放系统互连基本参考模型[S]. 北京：中国标准出版社，2009: 3.

[3] 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报告[R]. 天津：河北省水利水电勘测设计研究院，2014: 474-480.

[4] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. GB/T 17176-1997 信息技术开放系统互连应用层结构[S]. 北京：中国标准出版社，1997: 10-11.

Integration Design and Divide Tender Scheme of Automation System of South-to-North Water Transfer Auxiliary Project in Hebei Province

YANG Tieshu

(Investigation Design and Research Institute of Water Conservancy and Hydropower of Hebei Province, Tianjin 300250, China)

The automation system of the South-to-North water transfer auxiliary project in Hebei Province is a complicated system engineering. Through integrated design between each subsystem, it formulates reasonable principle and puts forward a reasonable scheme to divide tender. It not only avoids the excessive cutting between sections, but also improves integration level between the sections, realizes the perfect combination of "points (divide tender)" and "close (integration)". It provides a reference for the integration design and tender distribution of the large and complicated system engineering in the future.

automation system; integrated design; scheme of dividing tender

TV67

A

1674-9405(2015)03-0062-06

2014-12-25

杨铁树（1963－），男，河北辛集人，教授级高工，从事水力水电工程的自动监控及信息化研究工作。