调度与值班耦合应用系统在泵站管理中的实现

刘 敏 ，胡露骞 ，沈启航

（1. 南瑞集团（国网电力科学研究院）有限公司，江苏 南京 211100；2. 杭州市千岛湖原水股份有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

泵站作为水利工程的重要组成部分，不仅承担着灌溉除涝、供水防洪的重要任务，还在排灌、水资源调度方面发挥着非常重要的作用，是工农业生产的重要基础。而泵站的运行调度又是泵站日常运营管理的重中之中，特别在汛期，严格控制机组运行的人员操作和指令执行，科学、系统地强化泵站管理的过程控制，是泵站发挥运行效益的关键之处[1–2]。近年来，各地泵站、水闸等枢纽工程都高度重视水利信息化工作，相继建设了工程管理系统。但目前多数泵站日常业务信息化应用程度较低，少数泵站进行了信息化系统建设，但各子系统条块分割，在数据互联互通、耦合应用方面有所欠缺，距离实现精细化、智能化管理还存在一定差距，具体表现在：

1）调度管理缺乏规范化在线管理与跟踪。现实调度过程中，发令、受令、执行往往通过线下电话或传真调度，或以纸质调度文档线下流转，流程繁琐，且无法准确获取调度操作节点进度。

2）值班效率低下。多数泵站值班工作电子化程度低，排班与交接班多为人为调度与管理，运行人员在值班时也多为在纸上定时填写泵站运行记录表。

3）工作票和操作票两票管理多为纸质化记录，缺乏与值班、集控系统的联动，缺乏规范的信息化管理手段。操作执行过程未能与值班用户信息耦合，无法追溯整个操作流程，多为事后补单，同时操作过程缺乏与集控系统联动，无真实监视数据作为操作凭证和数据支撑。

因此，在泵站运行调度过程中，如何运用自动化与信息化结合的手段，管控操作票、工作票、交接班等工作制度信息化及流程化的落地实施，是泵站安全、高效运行所必须考虑的问题。为实现泵站控制运用工作的标准化、精细化管理，有必要完善调度开票与运行值班管理系统（以下简称管理系统）的建设，科学系统地强化泵站管理的过程控制，逐步实现规范精细、先进科学的泵站控制运用与管理模式。

1 管理系统总体设计

1.1 设计思路

通过对江苏、浙江、安徽等省多地大中型泵站业务需求的调研可知，泵站的调度、操作、值班、机组实际运行等多个业务是环环相扣和流程化管理的，存在多个不同岗位、职责人员业务流转交互的情况。

调度开票与运行值班耦合应用涉及到调度、操作票、工作票的管理及值班交班 4 种主题业务。针对主题业务，遵循当前主流 W3C 标准和规范，采用SOA 架构，以业务工作流为设计主线，为用户提供运行数据监视、值班交班、调度开票、工作开票等服务功能。管理系统总体设计遵循一体化管控的架构体系，部署在业务管理区，通过同步程序的“数据摆渡”方式获取生产控制区的运行监视数据，既能实现数据共享又确保运行系统与管理系统之间的网络安全。在管理区业务中，主要包含调度-操作票、工作票-操作票两大业务主线，而值班交班系统则为两大业务流转的耦合中心，将日常分散进行的调度与运行管理业务整合归一，形成统一规范的流程化、精细化管理系统，具体设计思路如图 1 所示。

图 1 管理系统设计思路图

根据不同用户群的权限分配相应的功能模式，相应机构用户可通过不同的权限登录平台使用对应的功能，完成各组织机构的职能，实现基于统一数据中心的工程管理。管理系统设计强大的 Web 应用框架，在此基础上可通过灵活配置快速定制信息服务应用界面，为用户提供便捷的访问通道。在功能设计、数据对接等环节须预留接口，考虑与将来改建或新建的系统实现集成接入和互连互通。

1.2 总体架构

根据信息系统的逻辑关系，管理系统采用信息化建设常见的分层结构，自下而上分为采集传输层、数据资源管理层、基础服务层、业务应用层、表现层 5 层，总体框架结构如图 2 所示。

1.3 数据库设计

数据库设计时必须明确具体业务，明确业务的具体关联关系及流程，同时充分考虑到优化及效率问题[3]。

根据管理系统功能业务的要求和特性，在一体化数据库框架下，根据业务要求设计公用模型资源、工程基础、业务管理、工程运行、系统管理等数据库，以及业务专用数据存储表，并通过业务对象内部通信和数据对外服务机制，构建一体化的工程信息化系统数据库。

图 2 管理系统架构图

根据生产控制区与业务管理区数据安全交换的需要，按网络分区建立相应网络安全区的数据管理平台，以实现集控系统中运行监视信息的传输。

使用数据库双向复制技术，实现业务管理区和生产控制区之间各数据库的镜像；利用网络安全隔离正/反向同步技术，实现泵站生产控制区与业务管理区之间的数据同步。为确保对存量业务系统的兼容性，数据同步支持多种不同的数据源，支持对主流数据源读取或写入数据。数据同步过程中，为最小化对业务系统的影响，支持数据的增量同步。

1.4 业务工作流

管理系统业务中，两大业务主线分析如下：

1）调度-操作票。调度-操作票业务主要包含调度指令（以下简称调令）的下发和执行、过程的跟踪与反馈的全流程管理。通过对各地调度业务流程的调研和共性分析[4]可知，上级防汛指挥部门下达调度通知后，泵站管理处需拟定调度方案并下达调令，各当值班长收到调令后依据调令内容开具操作票，进行开停机、倒闸、变电等操作，具体操作节点与结果需实时更新并反馈至发令人，具体业务流程图如图 3 所示。

图 3 调度开票业务流程图

2）工作票-操作票。工作票-操作票业务主要应用于泵站日常设施设备检修、维养等应用场景。泵站工作人员进入现场检修、安装和试验应执行工作票制度[5]。对设备和线路进行检修，需要高压设备停电或者设置安全措施的，应填写第 1 种工作票；对带电作业的，应填写第 2 种工作票。此外结合电站等其他水利工程经验，还包括电气带电作业工作票和紧急抢修单等不同应用场景的票种。工作负责人依据不同业务需要开具不同种类的工作票，当值班长收到工作票后根据安全措施要求再开具操作票，安全措施操作完成后执行工作任务，具体业务流程图如图 4 所示。

2 管理系统功能实现

管理系统功能实现主要围绕两大业务主线，通过值班交班、调度管理、操作票管理、工作票管理4 个子模块之间的耦合应用实现。采用 Spring MVC框架，TOMCAT7 发布服务器，8.0 版 JDK 环境开发与实现，包含 Web 和移动 App 2 种应用终端，满足用户多种办公场景的应用需求。软件运行要求客户端操作系统为 Windows 系统，浏览器为 IE8 及以上，Google Chrome/Firefox，FlashPlaer 为 10.2 及以上，支持 Android 和 iOS 移动应用系统。

图 4 工作票业务流程

2.1 值班交班

为规范运行值班工作，确保值班期间值守人员到位，认真履行职责，构建了值班交班功能。值班管理功能主要服务于各基本站所；值班排班功能以自动化的模式管理班组，自动对班组进行排班，班组交接班线上操作，从而保障值班事务的规范化和标准化。具体实现以下应用：

1）班组规范化管理。建立班组档案，按不同值班时期，明确值班人员，并为班组成员赋予角色，将所有值班人员登记在册。值班策略和排班规则自定义设置，适应不同排班需求。

2）排班自动生成。通过预置排班策略，可一键生成排班明细，便于管理员在线实现调班、待办等操作，部门领导及各班组均可查看到整个管理处排班详情，便于实现统一调度及任务安排。

3）值班定时提醒。以排班详情为依据，通过定制值班提醒策略，可定期为值班人员推送值班提醒，便于交接班组及时做好准备工作。

4）线上交接班。交班班组填写值班日志并推送给接班班组，接班班组审核无误后可点击接班，交班班组再次复核即可在线上确认交班给相应班组，使整个交接班过程做到线上执行、跟踪与管控。同时，值班系统可与报表、告警、巡检、两票等系统进行信息共享，抽取特征统计数据，使值班日志突出重点，可交接。

2.2 调度管理

调度管理是工程精细化管理的重要工作。通过调度管理功能实现调令下发、执行，能够记录、跟踪调令的流转和执行过程，并能与集控系统的调令执行操作进行联通与数据共享。从而明确工程调度运用工作流程，规范管理行为，严格执行过程运行各项调令，确保工程安全运用，发挥防洪排涝及调水引流综合效益。具体实现功能如下：

1）调令下达。调度人员收到上级调令通知后，通过调令下达功能严格执行上级防汛指挥部门的工程控制运用调令，依据各工程的控制运用标准和原则，合理安排泵站机组的开机台数、顺序及其运行工况的条件，将调令下达至各基层站所。

2）调令执行。各基层单位应可通过 Web、移动App 端接受调令任务提醒，依据调令内容完成相应操作后，可通过 Web、移动 App 端予以执行反馈，反馈情况应及时推送给上级管理部门和领导。

3）调令流程跟踪。上级管理部门及领导、各基层单位可通过调令流程跟踪功能跟踪查看调令的流转、执行过程。调令流程包括调令的下达、执行，以及在集控系统中的操作流转，以做到科学调度，全程追溯。

2.3 操作票管理

操作票是泵站在运行管理中进行电气操作时的书面依据，通过对操作票管理功能的建设，将调度管理应用与操作票管理结合，将调令转换为可流转的操作票，实现泵站运行管理中开票审核—执行抽查的全过程管理。具体实现功能如下：

1）预制样票。用于维护一些常规的操作项目，针对不同票种，提前预编制典型操作票，以便在生成操作票时直接引用典型操作票，无需开票员重复编辑，简化操作，提高效率。

2）操作全流程管控。以调令为依据，线上开具操作票，将操作指令分解下达至操作、监护人员，执行人员可按照步骤依次操作，同时操作过程中可与监控系统联动，获取最新监视数据，做到操作有数据可依，领导与值班长可线上实时关注，管控和干预操作全流程。

3）操作票执行与设备状态监控联动。将操作票系统与设备监视数据系统对接，在分步骤预执行操作指令时，预先比对设备状态，确认状态无误后方可执行操作，且在执行过程中对现场监控的设备状态进行标识并预先闭锁，防止误操作出现事故。

4）手机端一键执行。操作、监护人员无需填写纸质版操作票，可在移动端签收操作票，执行完毕经手机确认后即可将操作状态反馈至调度中心，有效规范了操作、监护人员的操作。

2.4 工作票管理

传统运行中工作票为纸质打印，无法做相关的历史记录和编号，并且无法在信息化系统中关联，导致无法针对设备做开票、消缺统计。工作票在使用时可实现自动开票和流转。在开票时，根据情况允许用户对工作票进行执行、作废、打印等操作，并自动对已执行和作废的工作票进行存根，便于统计分析，同时为保证运行操作的正确性，保障人身及设备安全，防止事故发生提供有效帮助。具体实现功能如下：

1）全过程管控。实现对工作票填写、审核、下发、签收、实施、过程变更及终结的全流程管理和自动流转，方便工作票负责人、许可人、签发人、班组等多种角色用户实时关注，管控和干预操作全流程。

2）扫码签收。针对工作票现场实施人员经常为外委人员，无系统使用权限，为此特别开发设计了扫码确认实施功能。工作票负责人现场提供工作票唯一二维码，外委人员通过手机微信识别二维码，并在写字板界面手写签名，签名笔迹可实时上传至管理系统，这样通过信息化手段完成现场实施签字确认的流程。

3）设备管理联动。将工作票的开具与设备管理相关联，实现设备消缺、开票，以及工作票合格率的统计分析，通过工作票和设备管理系统与自动化信息化系统的高度交互，提高设备运行管理维护及查漏消缺的工作效率。

3 结语

本研究以泵站日常运行调度为研究对象，分析了日常管理现状及存在问题，梳理出调度-操作票、工作票-操作票两大业务主线的工作流程，并以此为基础介绍了调度开票与运行值班耦合应用系统的开发与实现，重点描述了值班交班、调度管理、操作票管理、工作票管理 4 个子模块的功能设计，科学、系统地强化泵站管理的过程控制，将调度操作和值班交班实现了数字化、规范化的线上操作，从而明确了工程调度运用工作流程，规范了日常运行调度的管理行为，促进了泵站逐步实现规范精细、先进科学的泵站控制运用与管理模式，发挥防洪排涝及调水引流综合效益，具有良好的推广应用价值。

调度开票与运行值班管理系统在业务流程及App 配合使用方面尚存少许纰漏与不足之处，下一步将通过数据流转优化、充分调研验证业务流程等工作进一步提高系统稳定性，完成系统的功能设计与完善。