数字化管理系统在渠道工程运行中的应用

□温利利（新疆伊犁河流域开发建设管理局）

某干渠工程起自引水枢纽西岸分水闸，渠线沿等高线由东向西延伸，全长130km，分为两段，为大（Ⅰ）型Ⅰ等工程，其渠系建筑物根据设计标准不同分别为Ⅱ级～Ⅳ级建筑物。干渠工程组成包括渠首、输水明渠、渠系建筑物及防洪设施。

1 渠道运行管理中数字化监测系统建设的目标与原则

为了能集中、快捷的监测渠道运行的全过程，特设管理处调度中心，担负干渠工程运行、调度、管理职责。在调度中心能够接收并处理工程的所有监测、监控数据，能对各监控系统进行远程控制，以数据中心方式实现信息总集成，并为综合应用业务和调度决策系统提供数据。及时、准确、可靠地完成自动化系统所需数据的自动采集、实时监测、实时预报、实时控制等，并能将采集的数据进行预处理、存储并快速转发至管理处信息分中心。在管理处实现所有信息集成及数据共享，为上级管理部门提供数据接口，以达到大型渠道监测无死角，且能及时有效的处理监测结果，从而保证渠道安全运行，充分发挥其经济及社会效益。

2 信息化系统总体结构及功能

该干渠工程地理分布广阔，其信息化系统是一个层次型多系统集成式（水情监测系统、闸门监控系统、视频监控系统及各种应用软件系统）的综合性信息化系统。

在这个系统中，分布有各种专业监控系统，从不同方面对系统进行运行监视与控制，它们是系统原始数据的主要来源，同时也决定了系统的信息源是多方面的。各监控系统分别采集和存储了各自的原始专业数据，这些数据服务于各自的专业系统以完成各种应用功能，并在各自的系统范围内是完备和自包含的。但各监控系统间还需要相互集成，最终形成一个有机整体，以便为用户提供统一集中的系统监控和管理手段，并为全局性的高级分析决策应用提供准确一致的综合性数据中心，避免这些高级应用面对各个分散专业系统的局面。因此从总体逻辑上看，系统的层次结构如图1所示：

图1 系统的层次结构图

从专业角度来分析，整个系统按功能模块可划分为6 个子系统：闸门监控系统、视频监控系统、水雨情监测系统、数据中心系统、综合应用和业务管理系统、用水管理决策支持系统。

2.1 闸门监控系统

闸门监控的对象为渠首闸门和输水渠各类闸门。闸门监控站采用两级控制，第一级为现地控制单元级，在闸门附近的现地控制盘上实现现地控制；第二级为远程控制级，在管理处调度中心实现远程控制。通过系统给上级部门提供的接口，在建设管理局可以实现整个工程所有闸门的远程监视。而主控级功能及现地控制级功能又具体分为数据采集和处理、实时控制、安全运行监视、事件顺序记录、数据通信、系统诊断等多个环节。系统的安全性主要由系统结构保证。要保证各节点独立，每节点的退出不影响系统的其它部分，这就使得计算机监控系统满足判断不合适或者不希望的动作和状态的能力。

2.2 视频监控系统

建立一套视频监控系统，对各水工建筑、测站和关键输水点进行视频监控，通过通信系统将图像信息传送到干渠管理处调度中心，由管理处调度中心进行监视控制和数据、图像存储。视频监控系统在技术上是对干渠工程的科学管理、做到少人值班、无人值守管理方针的具体体现。在近130km 输水干渠，设置了较多的无人管理自动化程度较高的管理站（节制闸、退水闸、分水闸），远程视频监控系统为确保引水工程渠道、闸门、站房、机房设备等部分的安全运行，监视各闸门运行状态、门体止水漏水情况、结构异常情况、渠道情况、上下游水流流态、管理站安全警卫等起到了非常重要的作用。

2.3 水雨情监测系统

干渠沿线共设44 个水位遥测站50 个水位遥测断面，6 个雨量遥测站。水位遥测站均选取在闸门以及重要建筑物附近，通过对灌区沿线的水文要素进行自动采集、数据传送、加工、存储和显示，可对全线的雨情和水情进行监测，制定调度计划并向各监控站发出各种调度指令，以实现全线统一的控制调度和运行管理。所有水雨情站点均使用以太网方式进行数据通讯。

2.4 数据中心系统

数据中心的数据主要来自于水情及综合监控系统，并服务于该系统。统一网关负责将管理处管理区需要进行数据集成的各监控系统数据从控制区分中心数据库提取出来，穿越隔离装置后送入分中心综合数据库，其主要工作是数据接口和穿越隔离。对象化模块则将网关采集的原生数据依据对象模型整理组织生成对象关联数据，以便二次加工，综合表现和维护。对象建模是数据中心系统管理的核心，负责对管理处管辖范围内的各种业务对象（如闸门、水库、渠道、渡槽、排洪涵、水电站等）、数据对象和类别（雨量、库水位、入库流量、出库流量、干渠水位流量、支渠水位流量、蒸发量、土壤水分、水质等）、加工规则（总加、平均、加权、最大、最小等）、报表模板、表现页面等进行模型定义，用于控制和指导其它系统模块的运行。

2.5 综合应用和业务管理系统

结合干渠系统的开发需要和长远发展考虑，实现全局办公信息、资源的合理分布与共享；采用多层分布式计算结构，结合C/S、B/S 技术、最大限度地减轻系统维护量，同时提高整个系统功能的一致性和稳定性；能够及时、准确地收集及发布各类办公信息，水费、水资源信息以及管理信息。从系统功能上设立了办公自动化系统、水费征收系统、取水许可管理子系统、水务公众网站子系统、水资源评价子系统和工程管理子系统。

2.6 用水管理决策支持系统

干渠用水决策支持系统网络系统设计满足用水调度、安全监测在当前及将来相当长一段时间内对网络的要求，从而达到提高信息化水平、实现先进管理思想的目标，又能在一定的时间内保持技术领先、保护投资，保证水资源调度、安全监测网络系统的安全稳定运行，充分考虑用水调度及防汛信息管理系统的特点，特别强调水情自动测报系统的实效性、调度的合理性和安全评判系统的可靠性。以数据库和知识库作为基本信息支撑，通过总控程序构成专家决策支持系统的运行环境，辅以友好的人机界面和人机对话过程，有效地实现信息查询和调度两大操作功能。根据干渠运行管理的总体目标，用水管理决策支持系统包括水资源联合调度及决策支持和水务公开，从整个干渠供水管理的角度，为用水管理提供决策依据。

3 结语

引水工程由于占线长，占用人员多，易出现漏检、漏查，会使渠道的安全隐患不能及时处理，管理难度大。而信息化系统内监控和监测子系统可以适时解决这一难题，以最少的人员、最小的劳动强度使工程管理人员能够及时准确地通过整个系统了解全渠道的运行情况、安全状况，以便在运行中出现安全隐患或故障时及时采取有效措施，以保证渠道安全运行。而运行调度子系统则不同于该系统中的监控和监测子系统，其目的是通过水文和水力学数值计算模型预报系统的输入条件(如入库流量、引水渠的流量和水位等)和预测系统水量的供求关系，并根据这些预报和预测结果对系统进行合理有效的运行调度。管理者可以事先得到模拟计算的运行调度结果，然后利用这些计算结果作为决策信息精准计算出各项水文数据及相关引用水数据，通过系统监测结果对渠道全程安全运行及用水分配作出科学合理的管理决策。