新疆YE調水工程水調系統總體方案研究設計

赤磊 新疆水利水電勘測設計研究院

1.概述

本調水工程是一項跨流域、長距離調水工程，工程等別為Ⅰ等，工程規模為大（1）型工程，調水距離392.27km。主要建筑物有1座攔河引水樞紐、1座水庫、1座泵站、2座輸水隧洞、1 座分水閘以及壓力管道、埋涵和閥井等附屬建筑物。水調系統按照“無人值班”(少人值守)的思想進行總體設計，下設五級運行管理機構，層次由低至高分別為：管理所、管理站、管理處、管理局以及領導小組。水調系統內自動化監測信息等最終上傳至工程調度中心，由調度中心對輸配水進行統一調度、統一指揮和統一管理。

2.水調系統總體設計思路

本水調系統站位工程全局，著手于工程細節，依據工程建設總體原則，以節省運行維護成本為導向進行總體設計，具體設計思路如下：

（1）采用全線遠程自動控制，實現全線現場少人值守。在工程現場配置相應的閘門監控系統、水情采集系統，對其原始數據進行全面采集、實現全線遠程控制。為保證遠程控制的可靠性，在現場設置視頻圖像采集、動力環境監測、電源等輔助支撐系統。

（2）采用統一平臺，實現各類業務的綜合利用。本系統按照統一綜合管控平臺進行設計，應用功能不同的模塊，對工程監測系統、計算機監控以及水情測報的數據，在同一計算機上或不同計算機上進行交互。該平臺上同樣可發布全景WEB、工程分析評估等各類信息及應用。最大實現數據共享、減少運行維護人員的工作量。

（3）建設專用通信網絡，保障信息暢通與網絡安全。本水調系統要實現全線水量自動化調度，必須保障數據傳輸及時、信息暢通，且各閘站監控信息及控制指令瞬時性要求高，為實現這一目標，設計采用高性能的專用通信傳輸系統。

3.水調系統總體框架

系統以現地測控系統為基礎，將綜合信息采集與分發平臺作為紐帶，及時、全面地采集所需數據，進行統一處理，存入綜合數據庫；并構建數據資源管理平臺，進行數據存儲管理；通過應用支撐平臺為數據資源管理平臺和統一應用系統提供全面、可靠的支撐與交互服務。在統一綜合應用平臺上實現綜合監視、綜合報警、綜合信息統計與查詢和遠程控制。并通過強有力的基礎支撐和安全防護管理及標準規范體系，實現調水過程的自動化和全線調水安全要求。水調系統的邏輯構成如圖1所示。

4.水調系統結構

（1）縱向設計：本水調系統在設計時根據工程管理機構設置，在縱向分為四級。第一級為中心級，即調度中心，設置在省會城市；第二級為分中心級，即工程管理處，設置在地級市；第三級為管理站級，即1號管理站、2號理站和3號管理站，分別設置在工程相應的調水區域；第四級為現地級，即沿線各現地監控監測站。

調度中心功能描述：調度中心掌握水量調度權和水量調度監督權，對水量進行分配與監管分配的執行，特殊情況下直接控制工程調度。本項目中，調度中心對工程總體進行監測、監視，并對具備遠程自動控制功能的設備（節制閘、退水閘、分水閘等）進行遠程自動控制，并設置控制權限的優先等級。

分中心功能描述：分中心為調度中心的直屬機構，行使其管轄區域內的水量調度權，對水量進行分配并監管分配的執行。主要負責所轄工程范圍內數據匯集、存儲和分發。

管理站功能描述：管理站是最靠近工程現場的遠程管理站點，接受分中心、調度中心的調度指令，按照調水工程運行規范進行控制并完成調度任務。同樣具備數據匯集、存儲和分發的功能。

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圖1 系統構成圖

現地站功能描述：各現地閘站，接受管理站、分中心、調度中心的調度指令，按照輸水工程運行規范進行控制，保證滿足調度任務。現地站是指現地閘門、安全監測系統，現地監控監測系統能分別對所轄范圍內的主要建筑物、機電設備、水情、工情進行監測、監視，并對其中具備現地自動控制功能的設備進行現地自動控制，其閘（閥）門控制權最高。

（2）橫向設計，因安全等級的得因數，分為內網和外網，并將內網在邏輯上又劃為管理區和控制區。

內網管理區內主要承擔生產管理類的業務，控制區主要承擔運行監控類的業務。兩者的安全級別后者較高，因此為避免低安全區系統影響高安全區系統，故在兩區之間通過物理隔離裝置進行隔離。

內網控制區主要負責閘/泵站監控信息、工程安全監測信息和水情測報信息等，實時性要求和安全性要求最高，故在設計時采用控制專網。

內網管理區主要負責綜合辦公、視頻會議、工程管理、決策支持、WEB發布等，有部分業務與控制專網上部分信息要進行一定的數據交互，故兩者之間設置單向隔離設備進行聯通，嚴格控制網間信息交換的流量，保證控制安全。

信息外網提供互聯網接入業務，用于日常辦公、網上等。縱向用戶通過調度中提供的Internet三層交換機訪問互聯網，內、外網無任何物理連接，確保了各類監控系統的安全。外網也為三級網絡是獨立的網絡系統，Internet接口由調度中心統一接入。

5.水調系統總體功能設計

（2）實現節制閘、退水閘、分水閘等閘門，視頻攝像機，動環設備的遠程自動控制。

（3）實現閘控、水情、安全監測、視頻、動環等各類業務的報表統計與查詢。

（4）綜合發布實現閘控、水情、安全監測、視頻、動環等各類信息的綜合發布。

（5）實現閘控、水情、安全監測、視頻、動環等各類信息綜合統計與查詢。

（6）實現長距離供水調度決策支持。

（7）實現事故應急預案與決策支持。

事故應急預案與決策支持系統為本工程提供安全支持和事故應急處理，當水文條件、工程安全性狀或閘門監控系統等出現超限險情或異常等事故時，通過綜合事故報警避免事故發生或減小事故造成的損失，對工程的安全運行起到重要預警、指導、保護作用。

6.結束語

本工程是新疆調水工程的前端工程，其后續配套調水工程連同本工程承載著未來新疆的長久發展和經濟民生，是新疆騰飛的重要基石。在國務院、水利部、自治區領導們的指導和幫助下，本工程屆時將打造為國內標志性工程。故在水調自動化設計時打破常規思維，既有繼承、又有創新，采用最先進的設計理念、最可靠的設備、最科學的管理進行設計，也為后續工程提供了經驗和參考價值。