娘子关供水工程二期信息化系统建设初探

孟慧海

（山西省黄河万家寨水务集团有限公司，山西 太原 030012）

娘子关供水工程二期信息化系统建设初探

孟慧海

（山西省黄河万家寨水务集团有限公司，山西 太原 030012）

目前娘子关供水工程二期信息化系统完成实施，该系统总体框架划分为基础设施层、通信网络层、数据资源层、应用支撑层、业务应用层、应用交互层、信息安全体系和标准规范体系七个部分。信息化系统的应用对生产运行带来一系列积极的变化。

娘子关；供水工程；信息化系统；调度监控

1 前言

阳泉市辖4区4县，总面积4 452 km2，人口约121万。随着经济建设的迅猛发展，人民生活水平的不断提高，工矿企业、市政建设用水量的日益俱增，现有的供水设施难以满足与日俱增的城市用水需求。

阳泉市娘子关一期供水工程，担负着全市80%以上的供水任务。一期工程设计流量1.5 m3/s，一级泵站原设计10台机组，装机7台，5台工作，2台备用，单机流量0.3 m3/s，地下沉井式圆形泵房，直径28 m。二期工程是2014年山西省水利重点工程，是为扩大城市供水水源，提高城市供水能力和保证率，促进阳泉市经济发展，改善人民群众生活的生命工程。全线在一期工程的基础上新增流量1.5 m3/s，工程包括新建水源站，一、二、三级泵站，城市配水管网，配水厂及配套设施。

2 工程运行对信息化系统需求分析

娘子关供水工程信息化系统业务功能需求主要包括自动监控、水利量测、视频监视、水费计量与管理、水资源管理和水量调度、综合信息管理、办公自动化、决策会商支持、信息发布等方面。

自动监控功能：可准确、可靠地实现工程内所有机组、泵组及辅助设备的远程控制和现地控制，并对运行过程中的各种事故、故障进行告警与记录。

水利量测：可实现对各级泵站流量自动测量功能，实时掌握整个区域内的供配水量情况。

视频监视：可实现泵站、闸门、分水管线等工程主要位置视频监控功能，使运行人员能直观地观察到工程及设备的运行状况。

水费计量与管理：可实现区域内各需水用户的水费管理，并进行数据的分析、统计。

水资源管理与水量调度：可实现区域需水、用水状况等开展需水预测和历史资料分析、统计等功能，充分发挥有限水量的经济效益。

综合信息管理：可实现区域信息化系统的主要数据、视频等信息的统一管理和展示，供相关领导、管理部门等进行查询、分析，辅助决策。

办公自动化：可实现各级组织管理机构的公文流转以及日常办公的通用办公功能。

决策会商支持：可实现输水决策和应对突发事件决策提供信息支持功能。

信息发布：可实现数据信息外网用户查询功能，提供与社会公众的交互平台。

3 信息化系统组成方案

3.1 方案组成原则

娘子关供水工程信息化系统以自动控制和监测为手段，以各泵站、水厂的安全输水、精确配水为重点，运用先进的计算机、通信、信息和自动控制等技术，全面、及时地采集所需数据，快速地进行数据传输，安全可靠地进行数据存储和管理，建设服务区域内泵站自动控制、水处理、水费计量和用水管理、运行管理等业务的信息化平台和调度会商决策支撑环境，实现供水系统控制自动化、工程运行管理信息化、调度系统经济化的建设目标。系统建成后，通过逐步扩展完善，能够适应娘子关供水工程的长期运营发展，并通过不断优化完善调度运行方案，最大限度地发挥工程投资效益。

3.2 改造总体框架

按照工程实际运行情况，工程设置总体框架划分为基础设施层、通信网络层、数据资源层、应用支撑层、业务应用层、应用交互层、信息安全体系和标准规范体系七个部分。

基础设施层是构成工程信息化系统建设的基础，主要包括自动化采集及控制设备、视频监控设备、语音设备、实体环境等硬件设施。

通信网络层是在估算本监控系统各类信息量，分析节点信息流量的基础上，为整个系统提供各种业务运行的传输平台，为各级管理机构之间的数据信息提供可靠的数据传输通道，包括综合通信系统和计算机网络系统。

数据资源层是整个工程的数据中心，为整个应用系统提供数据支持业务。包括基础数据库、专业数据库以及管理系统。

应用支撑层，运用业界成熟的技术及标准，为信息化系统应用的整合提供支撑平台。应用平台层包括支撑服务、公共服务、应用服务、服务管理和安全管理。

在基础设施层、数据支撑层和应用平台层的基础上，业务应用层负责实现各类业务逻辑。业务应用层包括综合信息管理系统、水费计量与管理系统、水资源管理和水量调度决策系统以及电子政务。

安全保障体系为实现信息共享提供安全支持。安全保障体系包括安全技术体系和安全管理体系，其中，安全管理体系包括安全策略体系、安全组织体系、安全运作体系。

信息化标准体系综合现有信息技术的标准规范，确保系统设计、建设和运行符合相关标准的保障体系，在总体结构的各层都有相应的标准规范。信息化标准体系包括安全标准、网络标准、数据标准、应用标准和标准化管理等。

3.3 信息化方案

3.3.1 调度监控系统

由核心工业以太网交换机组成双以太网结构，设置互为热备的SCADA双服务器2台、数据库服务器2台，应用服务器2台；应用工作站3台；WEB发布工作站1台；同时布置操作员工作站、工程师站等。泵站计算机监控系统采用单层以太网控制网络。由热备操作主机、机组LCU、公用LCU等现地控制装置共同组成泵站监控网络，通过通讯服务器与调度中心相连。一期泵站目前新增LCU直接与二期新泵站监控系统中的通信服务器连接。

调度监控系统主要完成数据采集与处理、事故和报警处理、趋势分析、监视和控制、经济运行、流量平衡、事故分析与处理、历史资料系统、报表生成和打印、在线调试与自诊断等相关功能。

3.3.2 水资源管理与水量调度系统

该系统在现有供水能力的基础上，进行未来需水和供水的初步平衡计算，以缺水预算为根据形成不同的调配方案，在最终的调配方案评估过程中，计算出每个方案的分水效益和水资源利用效率，辅助领导和专家对水量和水价进行科学分析、评价和管理，提供水资源的优化配置功能，提高经济效益和社会效益。主要包括水量管理与配置、水资源配置方案评估、输水调度与仿真和输水调度方案评估与优化4个方面。

3.3.3 水费计量与管理系统

水费计量与管理系统主要是定时统计计算各分水段的输水流量、设定收费标准和周期以及用水单位缴费情况查询，并提供打印和分析统计功能。

3.3.4 管网地理信息系统。

管网地理信息系统（GIS）采用成熟的地理信息软件平台进行定制开发，实现管网设施地理信息的全面管理，并为调度监控、水费计费与管理、水资源管理与水量调度、综合信息管理等提供GIS应用服务，方便监测与管理数据的统一管理。

3.3.5 供水设施巡查与管理

主要利用移动巡查终端等便携设备，提供基于手持移动终端的设施运行情况巡查信息的现场记录采集、上报处理，对供水工程主要管网、泵站、取水口等情况、水流流向等进行记录并采集现场照片、录像、巡查轨迹等信息，巡查记录上传入库，如发现重要工程隐患，可及时进行报警提醒。

3.3.6 综合信息管理系统。

主要是将各种输水、配水、工程运行信息等自来水公司用户关心的综合数据信息提供给相关人员，为用户实现全处生产运行数据的多角度、多层面的可视化，帮助用户以直观通用的方式全面清晰地了解整个工程的运行生产情况、变化发展趋势。

3.3.7 电子政务系统。

作为水利部政务信息建设的一个重要组成部分，也是娘子关信息化工程的一个主要应用系统，通过电子政务系统的建设，建立起以综合政务信息处理和各种管理信息系统为基础，对内提高全体工作人员的工作质量、工作效率和管理水平，对外宣传、实现政务公开、促进社会监督的综合应用系统。实现流域内相关部门（单位）间互联互通，信息资源充分共享，营造良好的协同工作环境，为生产科研、行政管理、服务公众、领导辅助决策提供支持信息，逐步实现办公自动化、政务公开化、管理一体化和决策科学化。主要包括娘子关信息网、办公自动化子系统、资料管理子系统、信息发布子系统。

3.3.8 决策会商支持系统

根据用户工作职责、范围和工作需求，采用门户、地理信息系统等技术，构建个性化和可视化的用户界面，建设成一个综合信息服务平台、会商决策支持软件运行环境，初步形成对应急事件快速反应体系的技术保障。

4 结语

工程目前配置达到了“无人值班，少人值守”现地监控要求，减少了运行值班人员，提高了劳动生产率。同时，改变了过去以纸质文件进行上下级工程任务的传达，由计算机网络代替了传统的工作方式，提高了生产效率。信息化系统采用APP的手持终端服务系统，现场情况可及时传达到调度中心和供水公司，在最短的时间内为决策提供现场依据。通过水量管理及水费管理等相关系统，可以更加精确了解供水的需求量，为精细化供水打下坚实的基础。通过仿真以及优化调度方案等相关内容使调水更加优化，合理避开用电高峰，节约了运行成本。

TU991.1

C

1004-7042（2016）13-0036-02

孟慧海（1972-），男，1997年毕业于华北电力大学电力系统及其自动化专业，助理工程师。

2016-10-12；

2016-11-20