江巷水库运行管理调度系统设计

何云霞

一、工程概况

江巷水库工程位于安徽省滁州市定远县境内，是《淮河流域综合规划》池河流域中的重要骨干工程，控制流域面积 735km2，总库容 1.30亿m3，承担着防洪、供水的重要任务。

水库枢纽建筑物由拦河坝、溢洪道、东灌溉涵洞、西灌溉涵洞、生态放水闸、鱼道等组成，拦河坝为碾压均质土坝，坝顶高程48m，坝顶长度5020m，坝顶宽8m，大坝中部布置溢洪道12孔控制闸，东西两坝头各布置1座灌溉涵，生态放水闸与溢洪道闸体相连，鱼道穿坝段布置在溢洪道东侧约170m。

为给防洪调度决策指挥提供科学可靠的依据，提高水库管理调度水平，适应智慧水利建设需要，水库设置了一套运行管理调度系统。

二、系统建设目标及内容

1.系统建设目标

系统建设的总体目标是运用当代先进的水利和应用软件技术，建设一体化运行管理调度系统，实现调度和控制自动化、运行管理信息化，充分发挥工程建设效益，提升工程整体信息化和智能化水平，全面提高调度、管理等各项业务的处理能力。

2.系统建设内容

（1）建设现地信息采集与监控系统：建设闸门监控、安全监测及视频监视系统，实现水位、闸门开度、安全监测、生态放水流量等信息的在线监测；闸门等设备的远程状态监测与控制、计算泄洪流量；视频图像监视；安全监测。建设安全巡查系统、广播预警系统，实现泄洪和广播预警系统联动，同时预留与水情测报系统、水质监测系统通信接口。

（2）建设通信网络系统、大屏显示、UPS电源等。

（3）在调度中心建设基于统一平台的一体化应用系统，在一个平台上实现闸门监控、安全监测、视频监控、水情测报、安全巡查、防洪调度等基本业务应用；实现安全监测分析评估等信息管理业务应用。

三、系统总体结构及功能

1.系统总体结构

江巷水库运行管理调度系统包括：基础设施层（闸门监控、视频监视、安全监测等现地信息采集与监控系统）；通信网络层；一体化应用系统（数据采集存储及资源管理、应用支撑平台、决策会商、防洪调度、综合监控监测、安全巡查、信息服务、移动应用等业务应用）；系统实体环境。

系统采用纵向分层、横向分区的系统结构，纵向分为三级：第一级中心级，即调度中心（县城）；第二级管理处（分中心）级；第三级现地级，即现地LCU控制设备。横向上，按安全等级的不同分为内网和外网，内网分为管理区和控制区，两区通过物理隔离装置进行隔离，以避免低安全区系统影响高安全区系统的正常运行，见图1。

图1 系统总体结构图

2.现地信息采集与监控系统

（1）闸门现地监控

闸门现地控制单元由PLC构成，是实现计算机监控的关键设备，能够脱离计算机网络系统独立运行，具有现地监控手段，通过操作面板实现闸门的监视和控制，或按主控级的命令完成对所有被控对象的监视和控制。系统按被控对象设置11套现地控制单元LCU，其中10套监控闸门，1套监控配电设备。

调度控制优先权顺序为“现地、溢洪道控制室、管理处控制室”；县城水库调度中心可从现场水库管理处控制室接受数据，可实时显示各设备当前的运行状态。

（2）视频监视

视频监控系统是工程管理的辅助设施，由分布于水库枢纽各处的摄像设备、信号传输部分、控制和显示设备三部分组成。在坝区溢洪道等处安装若干台网络高清摄像机，采集视频信息，通过传输网络接入交换机，再通过网络传至控制室网络录像机和视频工作站。在控制室的显示终端对现场图像进行监视，实现远距离实时监视现场设备运行和坝上、水库水域等情况。

水库大坝长度达5km，坝上建筑物较分散，采用普通高清球机，监视全坝长需配置约30台摄像机。为了减少摄像机的设置数量，选用新型激光摄像机，根据建筑物位置设置1台监控距离为3km和2台监控距离为1.5km的重载激光云台摄像机、1台监控距离为500m的网络激光球机，4台激光摄像机联合监视大坝情况。

（3）工程安全监测

拦河坝和泄水建筑物安全监测项目主要有：位移、渗流、水位、扬压力等，渗压计、位移计、扬压力计、量水堰仪等监测仪器纳入自动监测系统，分别在观测房和启闭机房设MCU数据采集单元与监测传感器联接。负责前方数据的采集与通信，现场MCU之间网络通信采用RS-485总线，MCU与控制室主机之间通过工业光纤交换机和光纤网络实现从监测站点到控制中心监控主机的数据传输。

（4）水库安全巡查系统

江巷水库管理区较大，日常安全巡查任务较重，特别是汛期巡查工作更繁重，为实时了解隐患险情，避免人员巡查存在盲区和死角，提高巡查效率，水库配置1台无人机进行水库安全巡查，实时将巡查图像传送至控制中心，汛期考虑无人机续航能力以及恶劣天气的影响不能正常运行，另设1套水库安全移动巡查系统，巡查人员通过智能巡查终端将现场图像及视频上传至控制中心。

（5）水雨情监测

预留与水文自动测报系统通信接口，可实现数据接入。

3.通信网络系统

计算机网络系统分为控制区网络、管理区网络和外网。控制区网络承载闸门监控等实时性要求比较高的业务，管理区网络承载视频监视系统、工程管理信息系统等。外网作为网络服务平台，为用户提供互联网服务。现场至管理处采用自建光缆有线通信，管理处至县城控制中心采用租用公网专线的方式进行通信。

4.应用系统

一体化应用系统主要包括数据采集与交互平台、数据资源管理平台、应用支撑平台及业务应用。

（1）数据采集与交互平台实现全线现场各类专业数据的采集处理与信息下发，实现与其它外部系统的通信与数据交换。

（2）数据资源管理平台建立统一的数据模型、分布式网络存储管理体系，通过采用备份等容灾技术，保证数据的安全性、一致性和完整性，整合系统资源，并形成统一的数据存储与交换和数据共享访问机制。

（3）应用支撑平台为各类业务应用提供一体化的支撑平台，主要包括数据处理、权限管理、数据查询、报表、图形框架、综合报警、综合展示、数据通讯、控制服务等功能。

（4）业务应用实现各类生产及管理业务应用，主要包括决策会商、防洪调度、综合展示与信息服务、水库安全巡查、综合监控监测应用、移动应用。

决策会商：收集各类信息，将预警信息、分析结果、调度预案直观形象汇报给决策者进行会商，会商确定决策方案、决策方案实施。

防洪调度：负责快速、准确地完成水情、雨情、工情等各类防汛信息的收集、处理和存贮，快速、灵活地以图、文、声、像等方式进行各类防汛信息的历史资料、实时信息和预测信息的查询；通过对水雨情、库容及大坝安全信息的统计，进行防洪形势分析、工程安全风险分析、防洪调度方案制作等，为防洪决策和调度指挥提供决策支持。

综合展示与信息服务：综合展示基于二维WEBGIS平台，实现各类数据、信息的综合展示与查询，通过应用支撑平台提供调度类信息、水情类、闸站监控类信息、视频类、工情类、工程概要类、工程安全类信息、空间类等信息的查询、统计分析等功能。

水库安全巡查模块主要功能有：系统登录、信息采集与上传、工程巡查、GPS定位、信息通知、运行状态监视、视频监控、工程复核、应急通讯等。

综合监测监控：包括闸门监控、视频监视、工程安全监测、水雨情监测等应用模块。完成对各闸门、视频图像的监视和控制，实现数据采集、存储、实时监视及管理，图表展示，系统自检和报警，远程控制，操作功能，监测资料分析及安全评价站、站网管理等。

移动应用：移动查询，实时数据查询，报警信息通知等。

5.系统实体环境

为保证整个系统正常运行，在调度中心和现场管理处控制室部署服务器、工作站、网络交换机、大屏幕拼接屏、打印机、UPS电源系统、控制台等，机房环境满足系统设备运行条件要求。

四、结语

江巷水库运行管理调度系统建设实现信息采集存储控制自动化，数据传输处理网络化，决策支持数字化、可视化，调度指挥现代化。通过自动监控、工程视频监视以及调度管理决策，确保工程的安全运行，提升工程运用和管理的效率和效能。系统建成后还将与定远县水利综合管理信息系统进行通讯，实现信息交换和资源共享，为定远县智慧水利建设提供强有力数据支撑■