淇河盤石頭水庫工程信息化系統(tǒng)建設(shè)

□李 英

（鶴壁市盤石頭水庫建設(shè)管理局）

1 項(xiàng)目概況

盤石頭水庫位于鶴壁市西南約15 km 的衛(wèi)河支流淇河中游，是《海河流域綜合規(guī)劃》選定的以防洪、工業(yè)及城市生活供水為主，兼顧農(nóng)田灌溉、結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的大型水利樞紐工程。總庫容6.08 億m3，屬大（2）型水庫，主要建筑物有混凝土面板堆石壩、非常溢洪道、輸水洞、電站和兩條泄洪（兼導(dǎo)流）洞。大壩壩型為混凝土面板堆石壩，最大壩高102.20 m。盤石頭水庫工程于1999年底開工建設(shè)，2005年12月主體工程完工，2007 年6 月底下閘蓄水。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，水庫閘門工情、安全監(jiān)測、洪水預(yù)報等系統(tǒng)的自動化水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了目前大型水利樞紐工程管理的需求。2015年底水利部批復(fù)《河南省淇河盤石頭水庫工程設(shè)計(jì)變更報告》，其中盤石頭水庫信息化建設(shè)設(shè)計(jì)變更是其重要建設(shè)內(nèi)容之一，批復(fù)投資1 061萬元。建設(shè)內(nèi)容包含水庫自動化系統(tǒng)和水庫綜合信息化管理系統(tǒng)兩部分。項(xiàng)目于2016 開始建設(shè)，2017 建設(shè)完成投入使用。

2 建設(shè)目的

結(jié)合盤石頭水庫運(yùn)行管理需要，建立盤石頭水庫信息化綜合管理系統(tǒng)。將庫區(qū)各類監(jiān)測信息接入到水庫現(xiàn)場管理處和遠(yuǎn)端市區(qū)辦公的盤水頭水庫建設(shè)管理局，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、3S 技術(shù)、中間件技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)流域水雨情信息、閘門工情、大壩安全監(jiān)測信息、視頻監(jiān)控信息以及空間數(shù)據(jù)等的匯聚整合、共享交換等功能，并基于此構(gòu)建包含數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、水庫安全運(yùn)行監(jiān)管系統(tǒng)、水庫預(yù)報調(diào)度決策支持系統(tǒng)等內(nèi)容的水庫綜合業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，形成盤石頭水庫信息化管理統(tǒng)一的服務(wù)平臺，在各種情況下準(zhǔn)確、可靠、迅捷的做出反應(yīng)，達(dá)到實(shí)時監(jiān)控的目的。同時支持監(jiān)控臺上監(jiān)視終端顯示、綜合顯示屏顯示功能，為水庫防汛抗旱、調(diào)度、工程運(yùn)行管理提供技術(shù)支持，滿足水庫日常辦公及現(xiàn)代化管理需要。

3 建設(shè)內(nèi)容

盤石頭水庫工程信息化建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施包括閘閥計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（含管理處中控室）、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)、流量監(jiān)測系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信、機(jī)房及配套軟硬件系統(tǒng)、會商系統(tǒng)。主要建設(shè)和完善內(nèi)容有以下方面：

建設(shè)完整的閘閥計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，將現(xiàn)有1號和2號泄洪洞的PLC現(xiàn)地控制柜和配套啟閉機(jī)傳感器進(jìn)行更新，為泄洪道1 號和2 號錐閥增加PLC 控制系統(tǒng)，將更新的非常溢洪道PLC控制系統(tǒng)接入新建水庫有線網(wǎng)絡(luò)和管理系統(tǒng)。

通過新建的有線網(wǎng)絡(luò)將所有安全監(jiān)測數(shù)據(jù)由MCU設(shè)備上傳至管理處，并配套1 臺工作站及1 套安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、管理、分析軟件作為系統(tǒng)終端。

新增大壩、非常溢洪道、1號和2號泄洪洞、輸水洞1號和2號支洞錐閥、碼頭等處的視頻監(jiān)控點(diǎn)，更新庫區(qū)原有視頻監(jiān)控點(diǎn)，組建完善、先進(jìn)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

在供水渠道工農(nóng)渠出口處和2號電站尾水渠建設(shè)流量計(jì)，可計(jì)量水庫的出庫流量。對2 號電站進(jìn)口管道流量計(jì)進(jìn)行遠(yuǎn)端傳輸改造。

在管理處機(jī)房原址更新機(jī)房設(shè)備并對機(jī)房進(jìn)行重新裝修，選擇臨近機(jī)房的房間建設(shè)中控室，作為管理人員對現(xiàn)場進(jìn)行日常管理、監(jiān)控的場所。

將原管理處會議室改造為會商中心，實(shí)現(xiàn)與盤石頭水庫建設(shè)管理局和省水利廳的視頻會商功能。

在庫區(qū)敷設(shè)環(huán)形光纖專網(wǎng)，將各重要控制節(jié)點(diǎn)和管理處連接起來，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時傳輸和指令的上傳下達(dá)。

建設(shè)完整的水庫信息化綜合管理系統(tǒng)，集成新建或改造后的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測、流量等的自動采集、查詢、分析，閘閥工情監(jiān)控、查詢與控制，監(jiān)控視頻的查看、回訪與存儲，洪水預(yù)報、水庫綜合優(yōu)化調(diào)度及自動化辦公等內(nèi)容。

4 項(xiàng)目建設(shè)成果

系統(tǒng)建成后，分為5大系統(tǒng)、18個子系統(tǒng)，51個管理目標(biāo)，基本涵蓋了水庫管理的各個方面。

4.1 安全運(yùn)行監(jiān)管系統(tǒng)

4.1.1 工程信息管理

包括水庫基礎(chǔ)信息、水文特征信息、水工特征信息、水庫調(diào)度原則和水庫工程資料管理5個目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)編輯、查詢、展示等功能。

4.1.2 運(yùn)行監(jiān)測預(yù)警

包括安全監(jiān)測、閘門工情、流量、水雨情、視頻監(jiān)控管理和氣象信息服務(wù)6 個方面。其中安全監(jiān)測預(yù)警實(shí)現(xiàn)大壩安全監(jiān)測信息采集、報警、分析預(yù)報等；閘門工情監(jiān)測預(yù)警實(shí)現(xiàn)對水庫閘門實(shí)時和歷史工情監(jiān)測信息的查詢、分析、預(yù)警、地圖標(biāo)注等，以圖表文展示。流量監(jiān)測預(yù)警實(shí)現(xiàn)對用水量進(jìn)行實(shí)時和歷史監(jiān)控、復(fù)核、統(tǒng)計(jì)。水雨情監(jiān)測預(yù)警實(shí)現(xiàn)水位、雨量查詢、面雨量分析、水雨情報警。視頻監(jiān)控管理實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控、歷史視頻查詢與導(dǎo)出。氣象信息服務(wù)實(shí)現(xiàn)天氣預(yù)報、雷達(dá)回波圖等數(shù)據(jù)的接入。

4.1.3 安全巡查管理

實(shí)現(xiàn)巡查計(jì)劃、巡查人員、巡查記錄及定位、巡查考核和巡查信息統(tǒng)計(jì)分析等管理目標(biāo)。

4.1.4 工程運(yùn)維管理

實(shí)現(xiàn)維護(hù)方案編制、維護(hù)計(jì)劃制定和實(shí)施報表查詢等。

4.1.5 精細(xì)化管理

實(shí)現(xiàn)安全元素和千分制考核管理目標(biāo)。

4.2 水庫預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)

4.2.1 水庫洪水預(yù)報實(shí)現(xiàn)人工干預(yù)洪水預(yù)報、洪水自動預(yù)報、實(shí)時洪水跟蹤和洪水預(yù)報方案管理目標(biāo)。

4.2.2 水庫綜合優(yōu)化調(diào)度

實(shí)現(xiàn)水庫調(diào)度信息管理、水庫調(diào)度計(jì)劃編制和水庫實(shí)時調(diào)度目標(biāo)。

4.3 三維仿真系統(tǒng)

4.3.1 三維仿真模型

實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字化模型庫展示和工程屬性信息庫的編輯等。

4.3.2 基礎(chǔ)信息查詢

實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)屬性信息查詢和實(shí)時監(jiān)測信息查詢。

4.3.3 三維場景搭建及交互漫游實(shí)現(xiàn)一個和多個場景元素在一個窗口中顯示，實(shí)現(xiàn)對重要水工建筑物工程等場景多種方式漫游。

4.4 日常業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)個人辦公、收發(fā)文、值班、考勤、檔案、物資與設(shè)備、門戶網(wǎng)站管理等目標(biāo)。

4.5 移動應(yīng)用系統(tǒng)

4.5.1 移動OA實(shí)現(xiàn)個人事務(wù)處理、行政辦公和知識管理功能。

4.5.2 電子地圖

實(shí)現(xiàn)移動設(shè)備瀏覽庫區(qū)電子地圖和常規(guī)地圖操作功能。

4.5.3 監(jiān)測信息實(shí)現(xiàn)移動端對水雨情信息、水利工程信息、大壩安全監(jiān)測

信息和水閘工情信息的顯示和查詢等功能。

4.5.4 視頻監(jiān)控

移動端對視頻監(jiān)控信息查詢、顯示等功能。

4.5.5 工程信息

移動端對水庫基本資料的在線查詢、查看功能。

4.5.6 通知公告

移動端內(nèi)部重要通知公告的發(fā)布與推送。

4.5.7 通訊錄

實(shí)現(xiàn)對管理人員日常辦公電話薄信息的整合和統(tǒng)一管理。

5 亟待完善提升問題

5.1 水雨情采集系統(tǒng)的完善和提升

雖然目前盤石頭水庫水情自動測報系統(tǒng)做到了水雨情的實(shí)時監(jiān)測、實(shí)現(xiàn)了水庫的信息化和現(xiàn)代化管理。但由于盤石頭水庫沒有自身的水雨情監(jiān)測點(diǎn)，系統(tǒng)采用的監(jiān)測點(diǎn)是河南省水文局在流域內(nèi)布置的監(jiān)測點(diǎn)，從河南省水文局的遙測系統(tǒng)中接入。測點(diǎn)數(shù)量和分布是否符合水庫流域特征尚需通過實(shí)際發(fā)生的水文數(shù)據(jù)進(jìn)一步校驗(yàn)，以提高采集系統(tǒng)的科學(xué)性，同時需爭取資金，建立自身的測點(diǎn)，通過海事衛(wèi)星等先進(jìn)的傳輸方式進(jìn)行信息采集。

5.2 洪水預(yù)報精度需進(jìn)一步提高

由于缺少有效的歷史洪水資料，此次洪水預(yù)報模型采用的是新安江模型，下步將根據(jù)盤石頭水庫實(shí)際情況，研究適合盤石頭水庫所在流域水文、氣象、地理特性及有關(guān)水文資料，論證選用適于該流域水文特性的洪水預(yù)報模型，完成洪水預(yù)報模型的參數(shù)率定及預(yù)報方案編制，根據(jù)研制的洪水預(yù)報方案，編制相應(yīng)的實(shí)時預(yù)報軟件，通過對實(shí)時數(shù)據(jù)的處理，在較短的時間內(nèi)做出實(shí)時洪水預(yù)報。

5.3 安全監(jiān)測系統(tǒng)中預(yù)警值的設(shè)定

盤石頭水庫安全監(jiān)測系統(tǒng)范圍包含泄洪洞、雞冠山、主壩、非常溢洪道和輸水洞，共布置19個數(shù)據(jù)采集單元、31個數(shù)據(jù)采集模塊，接入傳感器測點(diǎn)數(shù)297 個。目前能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、傳輸、儲存及處理自動化，但各監(jiān)測點(diǎn)的預(yù)警值目前均沒有設(shè)定。下步需根據(jù)國家大壩安全監(jiān)測規(guī)范要求，通過日常觀測記錄建筑物變化規(guī)律，與設(shè)計(jì)部門共同確定各測點(diǎn)的預(yù)警值，以便系統(tǒng)及時做出報警反應(yīng)。