會寧北部供水工程運(yùn)行管理信息化工程技術(shù)

(會寧引洮工程建設(shè)管理局,甘肅 會寧 730799)

1 工程概況

會寧是西北干旱貧困縣，是典型的黃土高原丘陵山塬區(qū)，干旱少雨，年平均降雨量300多mm，水資源短缺，多苦咸水。會寧北部供水工程是引洮一期供水工程的配套工程,也是會寧縣精準(zhǔn)扶貧農(nóng)村安全飲水骨干工程，主要任務(wù)是滿足會寧縣北部地區(qū)頭寨、郭城、漢岔等11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村安全飲水、小型鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用水以及1.7萬畝農(nóng)業(yè)灌溉供水的需求,受益人口25萬。主要建設(shè)內(nèi)容包括水源工程和配水工程。信息化工程主要應(yīng)用于配水工程。配水工程新建新堡子和河坪2座水廠，2座調(diào)蓄水池，2座取水泵站；新建管網(wǎng)系統(tǒng)為樹狀布設(shè)，輻射11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，配水干管6條，分干管及支管527條,總長846.8km；管網(wǎng)布設(shè)加壓泵站60座；新建高位水池197座,閘閥井428座。工程供水范圍較廣，分布在黃土高原丘陵山塬區(qū)，地形高低起伏多變，運(yùn)行管理極為復(fù)雜，只有應(yīng)用先進(jìn)實(shí)用、高效可靠的信息化技術(shù)，采用取水、供水調(diào)度管理決策支持系統(tǒng)，運(yùn)用現(xiàn)代信息化管理模式，才能進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行。

2 信息化工程模式建立

會寧北部供水工程信息化系統(tǒng)建立在新堡子水廠信息化控制中心和河坪水廠信息化管理分中心的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中。新堡子信息化控制中心為全工程的核心系統(tǒng)，匯集工程所有信息，下達(dá)所有工程運(yùn)行信息的處理、調(diào)度指令。河坪水廠信息化管理分中心處理和調(diào)度漢岔干管、李家塬干管、塬邊干管的信息，下達(dá)工程運(yùn)行信息的處理、調(diào)度指令后傳輸?shù)叫卤ぷ有畔⒒刂浦行摹?/p>

2.1 泵站、水廠綜合信息化系統(tǒng)

為了便于工程的統(tǒng)一調(diào)度管理和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,工程運(yùn)行管理信息接入新堡子水廠信息化控制中心、河坪水廠信息化管理分中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。運(yùn)行管理信息主要包括60座加壓泵站和水廠泵站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、泵站運(yùn)行計(jì)算機(jī)自動化控制系統(tǒng)、泵站運(yùn)行安全報(bào)警系統(tǒng)、泵站供水量數(shù)據(jù)傳輸、電機(jī)水泵的參數(shù)傳輸、運(yùn)行任務(wù)調(diào)令的下達(dá),兩個(gè)水廠車間制水、消毒數(shù)據(jù)傳輸，調(diào)蓄水庫、制水車間安全監(jiān)控系統(tǒng)等信息。通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸對兩個(gè)水廠及60座泵站進(jìn)行自動化信息工程運(yùn)行管理。

2.2 配水管線及高位水池的信息化控制

配水管網(wǎng)主要布設(shè)6條干管、527條分干管，通過分水閥實(shí)現(xiàn)將水量調(diào)配到197 座高位水池。分水閥的控制采用電動閥配合流量計(jì)，實(shí)現(xiàn)供水量的配水。分水閥控制信息通過無線通信設(shè)備接入信息化系統(tǒng)。高位水池的水位、水量等水情信息接入控制進(jìn)出水池的電動閥PLC內(nèi),連同電動閥的控制信息，通過光纜連接電信公司網(wǎng)絡(luò)接入調(diào)度中心一體化平臺。供電電源采用太陽能電源。

2.3 通信傳輸系統(tǒng)的建立

泵站、高位水池、分水閘、調(diào)蓄水庫、制水車間各個(gè)系統(tǒng)的信號采集傳輸也是工程運(yùn)行管理信息化工程的關(guān)鍵。工程采用無線通信系統(tǒng)和光纜通信系統(tǒng)兩部分傳輸系統(tǒng)，高位水池、分水閘采用無線通信系統(tǒng)；調(diào)蓄水庫、制水車間、泵站采用光纜通信系統(tǒng)。通信傳輸系統(tǒng)租用電信部門的信息傳輸平臺，為各現(xiàn)地測控系統(tǒng)與一體化應(yīng)用系統(tǒng)提供安全、高效、可靠的信息數(shù)據(jù)交互通道,保障現(xiàn)地測控系統(tǒng)與新堡子調(diào)度中心計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐及通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備的可靠運(yùn)行,并為工程運(yùn)行管理調(diào)度提供視頻會商環(huán)境。

2.4 一體化管控平臺的建立

在新堡子調(diào)度中心建立一體化管控平臺，在河坪水廠信息化管理分中心建立子平臺。在一個(gè)平臺上實(shí)現(xiàn)各現(xiàn)地站監(jiān)控、水位監(jiān)測、流量監(jiān)測、壓力監(jiān)測、動環(huán)境監(jiān)測等基本業(yè)務(wù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)綜合調(diào)度管理、水費(fèi)計(jì)量管理、工程安全分析與評估等決策支持應(yīng)用。綜合信息發(fā)布、生產(chǎn)管理、治安管理、人力資源管理、計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理、辦公自動化及應(yīng)用交互等信息管理業(yè)務(wù)也是一體化管控平臺的主要內(nèi)容。

2.5 建立標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及安全體系

為保證工程運(yùn)行安全,建成后的信息化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)兩大功能：?為供水工程的運(yùn)行管理提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、先進(jìn)的技術(shù)手段；?為科學(xué)合理地輸配水管理及工程的安全運(yùn)行提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和專家決策支持功能。

3 信息化系統(tǒng)各項(xiàng)功能的應(yīng)用

3.1 用水申請受理與匯總上報(bào)功能

信息化系統(tǒng)中的用水申請受理與匯總上報(bào)功能實(shí)現(xiàn)了接收沿線各用水戶的用水申請,并對用水申請進(jìn)行審批、保存和統(tǒng)計(jì)。匯總上報(bào)功能可以實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)上報(bào)至上級部門,作為編制水量調(diào)度計(jì)劃的主要依據(jù)。

3.2 水量調(diào)度計(jì)劃編制功能

制定引洮一期會寧北部供水工程水量調(diào)度計(jì)劃是工程運(yùn)行管理的重要工作，直接影響工程效益的發(fā)揮。通過應(yīng)用水量調(diào)度計(jì)劃編制功能，可以得到合理、科學(xué)的水量調(diào)度計(jì)劃，減少人工編制水量調(diào)度計(jì)劃的腦力勞動強(qiáng)度，使得用水計(jì)劃更合理、更實(shí)用。該功能根據(jù)可供水量及沿線各需求戶的用水需求,綜合考慮可供水量、過流能力、經(jīng)濟(jì)效益等因素,依據(jù)各條管線的供水能力制定水量分配模型,制定科學(xué)有效的方案和計(jì)劃，通過分配方案實(shí)現(xiàn)調(diào)度計(jì)劃的提醒和審批、調(diào)度過程的監(jiān)控，提供供水?dāng)?shù)據(jù)和需水?dāng)?shù)據(jù)。水量調(diào)度計(jì)劃編制功能可以實(shí)現(xiàn)用水量調(diào)度方案在線編制、調(diào)度指令發(fā)布,并對分配計(jì)劃調(diào)度方案和指令進(jìn)行存儲備案。方案計(jì)劃類型包括水量調(diào)度計(jì)劃年度分配方案、以月為步長的年調(diào)度方案和以日為步長的月年調(diào)度方案。

3.3 水量調(diào)度指令的接收與發(fā)送功能

水量調(diào)度計(jì)劃確認(rèn)后,報(bào)送管理局人飲灌溉科，審批后按照要求傳輸?shù)叫卤ぷ有畔⒐芾碇行模畔⒐芾碇行膽?yīng)用水量調(diào)度指令的接收功能進(jìn)行信息接收，按照指令啟動發(fā)送功能下發(fā)給60座泵站信息化系統(tǒng)，河坪水廠信息化管理分中心，新堡子水廠制水、取水信息化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各信息化系統(tǒng)的水量調(diào)度指令的接收與發(fā)送。各信息化系統(tǒng)接收相應(yīng)的調(diào)度指令并進(jìn)行確認(rèn),按照調(diào)度指令進(jìn)行各現(xiàn)地自動化操作系統(tǒng)的運(yùn)行，并將運(yùn)行結(jié)果反饋給調(diào)度中心。調(diào)度中心通過監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視調(diào)度指令的執(zhí)行。有控制權(quán)限的用戶才可進(jìn)行此操作。

3.4 調(diào)度指令追蹤功能

對信息化系統(tǒng)發(fā)布的調(diào)度指令進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視與監(jiān)控又稱為調(diào)度追蹤功能,該功能主要是對泵站運(yùn)行參數(shù)、高位水池貯存水量、用戶用水量等數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)地狀況實(shí)時(shí)監(jiān)視與監(jiān)控，對調(diào)度指令執(zhí)行情況結(jié)果進(jìn)行監(jiān)視與監(jiān)控，對安全報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視與監(jiān)控等。從監(jiān)控系統(tǒng)獲得各變量(閘門開度、水位、流量、泵機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、啟停、能耗等)實(shí)時(shí)值,存儲到數(shù)據(jù)庫,并對變量值進(jìn)行報(bào)警判斷與報(bào)警通知,根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋值將未達(dá)到計(jì)劃值的數(shù)值進(jìn)行手動修正,存入實(shí)時(shí)調(diào)度執(zhí)行庫中。

3.5 供水安全險(xiǎn)情監(jiān)視功能

新堡子信息化中心的監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)供水安全險(xiǎn)情監(jiān)視，能夠?yàn)闆Q策者提供險(xiǎn)情應(yīng)急處理方案。供水安全險(xiǎn)情監(jiān)控系統(tǒng)能夠監(jiān)視整個(gè)供水系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài),如泵站停機(jī)、水廠停產(chǎn)、管線爆管、水池溢流等險(xiǎn)情。當(dāng)出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí),進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警提示,如各種聲光報(bào)警、軟件界面提示燈,提醒操作人員關(guān)注,并給予相應(yīng)的險(xiǎn)情處理提示。

3.6 應(yīng)急調(diào)度功能

在洪澇期、干早期，突發(fā)水污染事件或發(fā)生運(yùn)行安全險(xiǎn)情時(shí),系統(tǒng)對險(xiǎn)情進(jìn)行報(bào)警,根據(jù)不同的險(xiǎn)情,啟動運(yùn)行相應(yīng)的應(yīng)急調(diào)度及處理頂案。

3.7 水費(fèi)統(tǒng)計(jì)、收費(fèi)功能

水費(fèi)計(jì)算子系統(tǒng)主要根據(jù)各泵站的上水量、高位水池的儲水量、用戶的水表計(jì)量計(jì)算出實(shí)際用水量，依據(jù)物價(jià)部門制定的水價(jià),計(jì)算出應(yīng)繳納的水費(fèi)。同時(shí)還具有分析比較的功能,可以進(jìn)行歷史水費(fèi)、水量的分析比較,為進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)等提供依據(jù)。

3.8 綜合展示與信息服務(wù)功能

信息化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綜合信息服務(wù)應(yīng)遵循當(dāng)前主流W3C標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,通過應(yīng)用支撐平臺實(shí)現(xiàn)對水量調(diào)度、計(jì)算機(jī)監(jiān)控、工程安全、水情、水質(zhì)等信息的查詢、統(tǒng)計(jì)分析等功能。授予不同的管理者相應(yīng)的資源訪問權(quán)限，并提供靈活、簡潔、個(gè)性化的應(yīng)用界面，為水量調(diào)度與運(yùn)行管理提供信息支持。

3.9 數(shù)據(jù)資源管理功能

建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源管理平臺,建立橫跨生產(chǎn)控制區(qū)和辦公管理區(qū)以及運(yùn)管中心與會商中心之間的數(shù)據(jù)交換與數(shù)據(jù)儲存,同時(shí)提供對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、文件數(shù)據(jù)庫等的標(biāo)準(zhǔn)接口,對泵站監(jiān)控、蓄水池監(jiān)控、動力環(huán)境監(jiān)測等各類信息進(jìn)行存儲、管理及應(yīng)用,完成信息采集平臺的交互。

4 一體支撐平臺功能的應(yīng)用

會寧北部供水工程建立一體化的應(yīng)用支撐平臺,為各類應(yīng)用的開發(fā)、運(yùn)行和管理提供一體化應(yīng)用服務(wù)與支撐。同時(shí)，在新堡子調(diào)度中心建立一體應(yīng)用支撐平臺，實(shí)現(xiàn)各類信息的專業(yè)化分析、處理和綜合報(bào)警。對告警進(jìn)行智能分析判斷,并支持多種告警方式,如語音報(bào)警、郵件報(bào)警、短信報(bào)警、電話報(bào)警等。平臺提供告警接口用于告警的查尋、動態(tài)操作、快速定位等。平臺能夠提供綜合報(bào)表、綜合統(tǒng)計(jì)與查詢、綜合信息發(fā)布等功能應(yīng)用。

應(yīng)用支撐平臺提供各類業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的統(tǒng)一人機(jī)開發(fā)與運(yùn)行界面。平臺能夠加速應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā),提高應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)質(zhì)量；能對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)視與管理；對整個(gè)系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)及應(yīng)用配置、進(jìn)程、安全、資源性能監(jiān)視、備份/恢復(fù)等進(jìn)行分布式管理；能提供各類維護(hù)工具維護(hù)系統(tǒng)的完整性和可用性,提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。服務(wù)總線采用服務(wù)(SOA)的組件模型架構(gòu)。SOA中的服務(wù)具有定義良好的接口,此接口由消息接收和發(fā)送的一組消息定義,而且接口的功能實(shí)現(xiàn)將綁定到所記錄的服務(wù)端口。服務(wù)總線支持通信服務(wù)交互虛擬化管理。平臺充當(dāng)SOA中服務(wù)提供者和請求者之間連接服務(wù)的中間層。各模塊僅負(fù)責(zé)各自業(yè)務(wù),通過體系結(jié)構(gòu)的管理內(nèi)核實(shí)現(xiàn)動態(tài)注冊、應(yīng)用調(diào)度、事務(wù)管理、生命周期控制等功能。平臺是一個(gè)靈活的服務(wù)管理框架,可促進(jìn)可靠而安全的系統(tǒng)集成,并同時(shí)減少應(yīng)用程序接口的數(shù)量、大小和復(fù)雜度。平臺具備通信消息平臺的發(fā)布機(jī)制,即從平臺端向用戶端發(fā)布消息信息,同時(shí)在異步處理中,客戶端也需要通過消息實(shí)現(xiàn)調(diào)用機(jī)制。因此在應(yīng)用服務(wù)層，平臺需建立起統(tǒng)一的消息機(jī)制,實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)消息通信。消息可以傳遞更新數(shù)據(jù)、定義事件、發(fā)送各類數(shù)據(jù)與參數(shù)，消息框架支持系統(tǒng)報(bào)警、數(shù)據(jù)更新、應(yīng)用間數(shù)據(jù)交互等多種應(yīng)用的需求。同時(shí)消息總線需考慮傳輸效率、企業(yè)級擴(kuò)展以及消息類型的通用性,使得平臺在投入運(yùn)行后可方便地通過消息總線傳遞各類數(shù)據(jù)與事件。

5 結(jié) 語

信息化工程是會寧北部供水工程運(yùn)行管理的中樞系統(tǒng)。該信息化系統(tǒng)將復(fù)雜的工程運(yùn)行管理變?yōu)榭梢暤摹⒑唵蔚娜诵曰僮髌脚_，管控整體工程的運(yùn)行狀態(tài)。信息化工程技術(shù)的用水申請受理與匯總上報(bào)應(yīng)用功能、水量調(diào)度計(jì)劃編制子應(yīng)用功能、調(diào)度指令追蹤功能、供水安全險(xiǎn)情監(jiān)視功能、應(yīng)急調(diào)度功能、水費(fèi)統(tǒng)計(jì)收費(fèi)功能、綜合展示與信息服務(wù)功能、數(shù)據(jù)資源管理功能等各項(xiàng)功能在會寧北部供水工程中的應(yīng)用，為干旱山區(qū)自來水工程的運(yùn)行管理調(diào)度自動化、收費(fèi)合理化、險(xiǎn)情監(jiān)控報(bào)警、數(shù)據(jù)自動上報(bào)提供了信息化技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。隨著工程的交付使用，信息化工程各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)為工程更好地發(fā)揮效益提供了可靠的技術(shù)支持。