江巷水庫運行管理調度系統設計

何云霞

一、工程概況

江巷水庫工程位于安徽省滁州市定遠縣境內，是《淮河流域綜合規劃》池河流域中的重要骨干工程，控制流域面積 735km2，總庫容 1.30億m3，承擔著防洪、供水的重要任務。

水庫樞紐建筑物由攔河壩、溢洪道、東灌溉涵洞、西灌溉涵洞、生態放水閘、魚道等組成，攔河壩為碾壓均質土壩，壩頂高程48m，壩頂長度5020m，壩頂寬8m，大壩中部布置溢洪道12孔控制閘，東西兩壩頭各布置1座灌溉涵，生態放水閘與溢洪道閘體相連，魚道穿壩段布置在溢洪道東側約170m。

為給防洪調度決策指揮提供科學可靠的依據，提高水庫管理調度水平，適應智慧水利建設需要，水庫設置了一套運行管理調度系統。

二、系統建設目標及內容

1.系統建設目標

系統建設的總體目標是運用當代先進的水利和應用軟件技術，建設一體化運行管理調度系統，實現調度和控制自動化、運行管理信息化，充分發揮工程建設效益，提升工程整體信息化和智能化水平，全面提高調度、管理等各項業務的處理能力。

2.系統建設內容

（1）建設現地信息采集與監控系統：建設閘門監控、安全監測及視頻監視系統，實現水位、閘門開度、安全監測、生態放水流量等信息的在線監測；閘門等設備的遠程狀態監測與控制、計算泄洪流量；視頻圖像監視；安全監測。建設安全巡查系統、廣播預警系統，實現泄洪和廣播預警系統聯動，同時預留與水情測報系統、水質監測系統通信接口。

（2）建設通信網絡系統、大屏顯示、UPS電源等。

（3）在調度中心建設基于統一平臺的一體化應用系統，在一個平臺上實現閘門監控、安全監測、視頻監控、水情測報、安全巡查、防洪調度等基本業務應用；實現安全監測分析評估等信息管理業務應用。

三、系統總體結構及功能

1.系統總體結構

江巷水庫運行管理調度系統包括：基礎設施層（閘門監控、視頻監視、安全監測等現地信息采集與監控系統）；通信網絡層；一體化應用系統（數據采集存儲及資源管理、應用支撐平臺、決策會商、防洪調度、綜合監控監測、安全巡查、信息服務、移動應用等業務應用）；系統實體環境。

系統采用縱向分層、橫向分區的系統結構，縱向分為三級：第一級中心級，即調度中心（縣城）；第二級管理處（分中心）級；第三級現地級，即現地LCU控制設備。橫向上，按安全等級的不同分為內網和外網，內網分為管理區和控制區，兩區通過物理隔離裝置進行隔離，以避免低安全區系統影響高安全區系統的正常運行，見圖1。

圖1 系統總體結構圖

2.現地信息采集與監控系統

（1）閘門現地監控

閘門現地控制單元由PLC構成，是實現計算機監控的關鍵設備，能夠脫離計算機網絡系統獨立運行，具有現地監控手段，通過操作面板實現閘門的監視和控制，或按主控級的命令完成對所有被控對象的監視和控制。系統按被控對象設置11套現地控制單元LCU，其中10套監控閘門，1套監控配電設備。

調度控制優先權順序為“現地、溢洪道控制室、管理處控制室”；縣城水庫調度中心可從現場水庫管理處控制室接受數據，可實時顯示各設備當前的運行狀態。

（2）視頻監視

視頻監控系統是工程管理的輔助設施，由分布于水庫樞紐各處的攝像設備、信號傳輸部分、控制和顯示設備三部分組成。在壩區溢洪道等處安裝若干臺網絡高清攝像機，采集視頻信息，通過傳輸網絡接入交換機，再通過網絡傳至控制室網絡錄像機和視頻工作站。在控制室的顯示終端對現場圖像進行監視，實現遠距離實時監視現場設備運行和壩上、水庫水域等情況。

水庫大壩長度達5km，壩上建筑物較分散，采用普通高清球機，監視全壩長需配置約30臺攝像機。為了減少攝像機的設置數量，選用新型激光攝像機，根據建筑物位置設置1臺監控距離為3km和2臺監控距離為1.5km的重載激光云臺攝像機、1臺監控距離為500m的網絡激光球機，4臺激光攝像機聯合監視大壩情況。

（3）工程安全監測

攔河壩和泄水建筑物安全監測項目主要有：位移、滲流、水位、揚壓力等，滲壓計、位移計、揚壓力計、量水堰儀等監測儀器納入自動監測系統，分別在觀測房和啟閉機房設MCU數據采集單元與監測傳感器聯接。負責前方數據的采集與通信，現場MCU之間網絡通信采用RS-485總線，MCU與控制室主機之間通過工業光纖交換機和光纖網絡實現從監測站點到控制中心監控主機的數據傳輸。

（4）水庫安全巡查系統

江巷水庫管理區較大，日常安全巡查任務較重，特別是汛期巡查工作更繁重，為實時了解隱患險情，避免人員巡查存在盲區和死角，提高巡查效率，水庫配置1臺無人機進行水庫安全巡查，實時將巡查圖像傳送至控制中心，汛期考慮無人機續航能力以及惡劣天氣的影響不能正常運行，另設1套水庫安全移動巡查系統，巡查人員通過智能巡查終端將現場圖像及視頻上傳至控制中心。

（5）水雨情監測

預留與水文自動測報系統通信接口，可實現數據接入。

3.通信網絡系統

計算機網絡系統分為控制區網絡、管理區網絡和外網。控制區網絡承載閘門監控等實時性要求比較高的業務，管理區網絡承載視頻監視系統、工程管理信息系統等。外網作為網絡服務平臺，為用戶提供互聯網服務。現場至管理處采用自建光纜有線通信，管理處至縣城控制中心采用租用公網專線的方式進行通信。

4.應用系統

一體化應用系統主要包括數據采集與交互平臺、數據資源管理平臺、應用支撐平臺及業務應用。

（1）數據采集與交互平臺實現全線現場各類專業數據的采集處理與信息下發，實現與其它外部系統的通信與數據交換。

（2）數據資源管理平臺建立統一的數據模型、分布式網絡存儲管理體系，通過采用備份等容災技術，保證數據的安全性、一致性和完整性，整合系統資源，并形成統一的數據存儲與交換和數據共享訪問機制。

（3）應用支撐平臺為各類業務應用提供一體化的支撐平臺，主要包括數據處理、權限管理、數據查詢、報表、圖形框架、綜合報警、綜合展示、數據通訊、控制服務等功能。

（4）業務應用實現各類生產及管理業務應用，主要包括決策會商、防洪調度、綜合展示與信息服務、水庫安全巡查、綜合監控監測應用、移動應用。

決策會商：收集各類信息，將預警信息、分析結果、調度預案直觀形象匯報給決策者進行會商，會商確定決策方案、決策方案實施。

防洪調度：負責快速、準確地完成水情、雨情、工情等各類防汛信息的收集、處理和存貯，快速、靈活地以圖、文、聲、像等方式進行各類防汛信息的歷史資料、實時信息和預測信息的查詢；通過對水雨情、庫容及大壩安全信息的統計，進行防洪形勢分析、工程安全風險分析、防洪調度方案制作等，為防洪決策和調度指揮提供決策支持。

綜合展示與信息服務：綜合展示基于二維WEBGIS平臺，實現各類數據、信息的綜合展示與查詢，通過應用支撐平臺提供調度類信息、水情類、閘站監控類信息、視頻類、工情類、工程概要類、工程安全類信息、空間類等信息的查詢、統計分析等功能。

水庫安全巡查模塊主要功能有：系統登錄、信息采集與上傳、工程巡查、GPS定位、信息通知、運行狀態監視、視頻監控、工程復核、應急通訊等。

綜合監測監控：包括閘門監控、視頻監視、工程安全監測、水雨情監測等應用模塊。完成對各閘門、視頻圖像的監視和控制，實現數據采集、存儲、實時監視及管理，圖表展示，系統自檢和報警，遠程控制，操作功能，監測資料分析及安全評價站、站網管理等。

移動應用：移動查詢，實時數據查詢，報警信息通知等。

5.系統實體環境

為保證整個系統正常運行，在調度中心和現場管理處控制室部署服務器、工作站、網絡交換機、大屏幕拼接屏、打印機、UPS電源系統、控制臺等，機房環境滿足系統設備運行條件要求。

四、結語

江巷水庫運行管理調度系統建設實現信息采集存儲控制自動化，數據傳輸處理網絡化，決策支持數字化、可視化，調度指揮現代化。通過自動監控、工程視頻監視以及調度管理決策，確保工程的安全運行，提升工程運用和管理的效率和效能。系統建成后還將與定遠縣水利綜合管理信息系統進行通訊，實現信息交換和資源共享，為定遠縣智慧水利建設提供強有力數據支撐■