淮水北調臨渙輸水管道工程運行調度管理系統設計

劉興華

(安徽省水利水電勘測設計院，安徽 合肥　230088)

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淮水北調臨渙輸水管道工程運行調度管理系統設計

劉興華

(安徽省水利水電勘測設計院，安徽 合肥230088)

摘要：該文簡要介紹安徽省淮水北調臨渙輸水管道工程運行調度管理系統的組成、總體結構和總體功能等。淮水北調臨渙輸水管道工程運行調度管理系統由計算機監控系統、視頻監視系統、水力量測系統以及外圍通信系統組成。調度中心與各中途站間采用環網方式通訊，通訊路由方式采用全線自建光纜，在調度中心站及二個中途站采用支持1 000 M光纖自愈環網的交換設備構成光纖環網。

關鍵詞：運行調度管理；計算機監控；視頻監視系統

1工程概述

安徽省淮水北調臨渙輸水管道工程是臨渙工業園重要基礎設施，是確保工業園生產用水安全的關鍵性水資源配置工程。該工程輸水管道長約90 km，采用管道輸水方式，單管布設、二級提水。工程取水口位于符懷新河上，線路途徑蚌埠市懷遠縣、淮北市濉溪縣。主體工程由取水泵站、加壓泵站(包括調節池)、出水口建筑物、管道等組成。為了保證安全、可靠、經濟運行，合理調度，淮水北調臨渙輸水管道工程設置一套運行調度管理系統。

2系統組成

淮水北調臨渙輸水管道工程運行調度管理系統由計算機監控系統、視頻監視系統、水力量測系統以及外圍通信系統組成。系統包含1個調度中心、2個中途站(取水站、加壓站)。輸水調度中心建在臨渙水廠內，輸水系統的運行由調度中心統一調度管理。調度中心實時監測輸水系統的運行，動態管理輸水流量。各中途站與輸水調度中心之間采用有線通訊、無線通訊相結合，實時傳輸中途站重要工作數據及圖像。基礎數據庫布置在調度中心和各中途站，通過數據庫、數據交換、數據輸入、數據查詢等系統建設，建成具有存儲、轉發和處理功能的輸水信息共享服務平臺。依托輸水系統監控網絡平臺，實現調度中心與各中途站之間的數據交換和共享。

3系統總體結構和功能

3.1系統總體結構

本系統工程管理層次清晰，是一個覆蓋輸水全線的層次型(調度級、中途站級和現地級)多系統集成(閘門監控系統、輸水管線監控系統、泵站實時監控系統、遠程視頻監視系統及語音通信等)分布式的綜合自動化系統。現地級主要是分布在輸水工程中各中途站內部各輸水功能單元現場的監控點及其相關設備，完成原始數據采集和控制命令的執行，并負責將采集數據上傳給各自的站級監控系統。

站級完成各自管轄范圍內的局部系統監控，將各種專業數據集中整合到站級數據庫中。

調度中心是整個系統的數據匯總中心，在調度中心可通過對輸水全線的流量、各中心站設備運行工況、各專業圖形報表以及綜合監視、查詢、比較分析后，得到優化的輸水調度方案供運行管理人員參考。

3.2系統總體功能

運行調度管理系統包含：可實現工程監測與安全運行評估支持功能；系統仿真；數據中心系統；視頻監系統；基于IP的語音調度。

3.2.1基于數據中心的信息集成

信息化系統是一個層次型多功能集成綜合系統。各監控系統根據各自的需要分別采集各自的專業數據，但各監控系統間缺乏有效的溝通手段，數據中心的信息集成就是將它們根據需要進行有機集成和統一管理，所有數據應該是一個有機的整體。數據中心的主要功能是數據采集和對象化數據組織。

3.2.2計算機監控系統

本系統是輸水工程信息調度系統的基礎。輸水工程信息系統的各項功能子系統均以運行監控系統的實時控制、采集信息為基礎，加工生成各子系統的目標文件。輸水工程計算機監控系統包括：取水站站級計算機監控系統、加壓站站級計算機監控系統、輸水管路的滲漏監測系統。計算機監控系統設計采用分層分布式結構，系統各功能分布在系統的各個節點上，每個節點相對獨立運行并嚴格執行指定任務。監控系統軟件采用以Windows 7為操作系統，SQL Server為數據庫管理軟件，用接口豐富的監控組態軟件作應用平臺，構成智能型調度系統網絡。

行政系統通過監控系統的預留接口，以Web瀏覽的方式，在任何時間、任何地點，使行政領導、生產管理、維護等部門可直觀了解輸水工程現場的工作運行情況、生產計劃完成情況、設備狀態等信息。

現地級功能：系統使用PLC進行現場數據采集、控制，計算機管理顯示，構成SCADA系統。每個子站系統能實現獨立的數據采集及控制，然后通過網絡將數據傳至各自的中央控制室進行數據管理，每個現地子系統的故障不影響其他部分的正常工作。

站級功能：各中途站站級監控系統是本系統的關鍵節點。各中途站自成系統，可實現少人值守，無人值班。其功能為：實時監測，數據采集；查詢及人機界面；建立數據庫；報警信息；系統控制；仿真培訓系統；故障分析與診斷系統；系統安全；系統及網絡管理功能；圖形功能；報表功能；圖表運行；數據查詢檢索。

調度中心功能：輸水工程調度中心是全線供水調度和管理的場所，采用全線自動調度方式的調度管理模式，調度中心調度人員輸入所需用水量，監控系統自動計算輸水系統工況，向各輸水節點發出給定值并動態調節。各輸水節點以最優節能方式自動控制設備運行狀態。實現供水系統的安全自動運行、智能化供水的管理調度模式。此外，輸水工程調度中心還是整個系統的數據匯總中心，在這里將完成對各中途站傳送上來的各種不同類型的相關數據的接收、校驗、綜合處理、存儲及管理等[1-5]。

3.2.3計算機網絡

(1) 路由方式。輸水工程信息化系統由3級網絡構成：第1級：調度中心計算機網絡；第2級：中途站計算機網絡；第3級：現地控制現場總線[6-7]。

中途站計算機網絡分別為取水站局域網、加壓站局域網。中途站計算機網絡均采用星型拓撲網絡結構。調度中心與2個中途站之間采用冗余環網結構。輸水管道滲漏監測均采用GPRS/CDMA無線監控點(無人點)，各輸水管道監測點分別以GPRS/CDMA路由，以調度中心巡檢方式建立通訊。

根據工程運行方式及工程特點，調度中心與各中途站間采用環網方式通訊。根據業務需求，調度中心與各中途站間需傳遞遠程視頻監控實時圖像、IP電話和實時監控數據。

本工程采用全線自建光纜通訊，自建光纜線路采用直埋方式，光纜采用單模12芯雙鎧光纜，由于取水泵站距離加壓泵站較近，光信號衰減在允許范圍內，只在加壓泵站控制中心內設有中繼站。在中心站、及二個中途站采用支持1 000 M光纖自愈環網的交換設備構成光纖環網。

(2) 網絡結構。在調度中心及二個中途站采用自愈環網的交換設備構成光纖環網，帶寬可達1 000 M，保證流量及響應速度。調度中心監控系統采用客戶機/服務器結構的網絡系統，配有操作員工作站、數據庫服務器、工程師服務器等[3，5]。

各中途站內部根據工藝要求，通過現場總線實現全站SCADA，采用PLC進行數據采集、控制，計算機管理顯示，構成分層分布控制、監測系統。

3.2.4輸水管道監測點

根據工藝對管道監測傳感器的布設，約每2 km利用GPRS/CDMA通訊方式設立一處管道監測點，監測管道是否滲漏。由于輸水管線路均在野外，導致沿線工藝監測點線形分布難以集中，供電電源取得困難、信號傳輸難度大。針對工程的具體情況，采用專用的GPRS自動傳輸系統和檢測設備連接，把管道滲漏情況傳遞到調度中心。監測點電源采用太陽能電池板+免維護蓄電池。管道監測點共計45個。

3.2.5視頻系統及語音通訊

建立一套視頻監控系統，對各關鍵點進行視頻監控。視頻監控信息由各中途站進行監視控制、處理、存儲，通過信息系統光纖自愈環網將圖像信息傳送到調度中心。在中途站授權后，調度中心操作員可以通過視頻工作站對前端設備進行控制，對各路視頻信號進行管理切換[8-9]。

本站在調度中心、各中途站分別設置2部IP電話作為生產調度語音通訊使用。

4結束語

(1) 運行調度管理系統路由方式的選擇是整個信息化系統的關鍵，自建光纜雖有許多優點，但一次性投資較大且運行管理費用較高，隨著運營商網絡的全覆蓋，水利工程的信息化系統路由方式應優選選用公網[10]。

(2) 運行調度管理系統運行人員要有較強的專業技術和責任心，運行中要加強對設備的運行維護、系統的管理。

〔參考文獻〕

[1]徐繼華.梯級泵站計算機監控系統的發展與應用[J].南水北調與水利科技，2004(5)：35-36.

[2]楊飛，于永海，徐輝.國內梯級泵站調水工程運行調度綜述[J].水利水電科技進展，2006(4):84-86.

[3]朱正偉，徐青，唐鴻儒.南水北調東線工程自動化系統設計關鍵技術 [J].南水北調與水利科技，2011(3)：10-12.

[4]李院生，趙曉芬，楊諄.淺談梯級泵站的調度管理系統[J].中國市場，2013(34)：56-57.

[5]侯召成，瞿宜峰.南水北調中線干線自動化調度系統總體框架設計[J].水利信息化，2010(1)：40-43.

[6]SL583-2012,泵站計算機監控與信息系統技術導則[S].

[7]DL/T 5065-2009,水力發電廠計算機監控系統設計規范[S].

[8]GB 50265-2010,泵站設計規范 [S].

[9]GB 50115-2009, 工業電視系統工程設計規范[S].

[10]周小兵，張立德，劉廣林.長距離調水工程管理信息系統[M].北京：中國水利水電出版社，2007.

收稿日期：2015-12-07；修改日期：2016-01-27

作者簡介：劉興華(1964-)，男，安徽全椒人，安徽省水利水電勘測設計院高級工程師．

中圖分類號：U445;TV672.2

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5781(2016)01-0133-03