峽江水利樞紐工程標準化管理信息平臺開發與運用

朱愛如 劉鳳桐

(江西省峽江水利樞紐工程管理局，江西 南昌 330046)

1 工程概況

峽江水利樞紐工程坐落于贛江中游峽江縣巴邱鎮，是一座以防洪、發電、航運為主，兼具灌溉、供水等綜合利用功能的大(1)型水庫工程。壩址以上控制流域面積62710km2，水庫正常蓄水位46.0m，校核洪水位49.0m；水庫總庫容11.87億m3，防洪庫容6億m3；電站裝有9臺水輪發電機組，裝機容量360MW。樞紐建筑物主要有混凝土泄水閘、混凝土重力壩、發電廠房、船閘、魚道等，壩頂全長845m；庫區建有7片防護區和15條堤防、15座排澇站。

2017年8月，江西省人民政府提出《關于全面推行水利工程標準化管理的意見》，省水利廳印發了貫徹實施意見[1]，明確標準化管理目標要實現“十化”，管理過程信息化即是目標之一。峽江水利樞紐工程是第一批大中型水庫試點項目，通過構建標準化管理信息平臺，運用現代化信息手段將水利工程管理工作在平臺上進行，全面實現了管理事項流程化、流程處置閉環化、管理記錄電子化和系統操作痕跡化，保障了水利工程安全運行，并有效提高了管理效率[2]。

峽江標準化管理信息平臺具備工程信息、監測監控、檢查巡查、調度運行、維修養護、考核管理等基本數據存儲查詢功能，運用平臺各功能模塊開展各項管理工作，系統實時生成巡查、監測、調度運行、維修養護等管理信息，形成電子臺賬[3]。通過開發和應用峽江水利樞紐工程標準化管理信息平臺，實現了管理過程信息化目標。

2 總體設計架構

通過借鑒調研浙江的經驗，結合峽江工程實際，峽江標準化管理信息平臺總體架構分為五個層次，分別是應用層、應用支撐層、數據資源層、傳輸層和采集層。應用層主要由電腦桌面端和手機移動端組成，為水庫管理和運行維養工作人員提供各項業務功能的具體服務。應用支撐層是將分散的功能模塊和信息資源進行整理，形成統一用戶體系，從而實現各類數據資源、各種應用系統的接入和整合，其中包括目錄服務、空間數據引擎、工作流引擎、報表工作、消息服務等。數據資源層將工程基礎信息、工程運行情況、業務管理等數據庫中的各類數據進行收集和整合，為平臺提供數據支撐。數據傳輸層主要由交換機、路由器、光纖等硬件設備組成，實現終端用戶之間的數據傳輸。數據采集層通過對水情監測系統、視頻監控系統、閘門監控系統、安全監測系統和移動巡查系統等內部系統，以及氣象、地質、環保等外部系統的數據進行讀取和采集，上傳到數據庫中。信息平臺總體架構見圖1。

圖1 峽江水利樞紐工程標準化管理信息平臺總體架構

峽江水利樞紐工程管理信息平臺采用標準的Modbus通信協議，RS-485總線連接方式，通過通信器模塊將PC機的串行接口(RS232轉RS485接口)與智能儀表相連，實現PC機與各類在線儀表之間的通信網絡化，達到對各類分散儀器的遠程數據進行統一收集、整合和管理的目的[4]。信息平臺通過構建數據庫，配套相應的軟硬件設施，實現水利樞紐工程綜合業務一體化，并結合電腦端和移動端的同步管理，滿足工程組織管理、工程檢查巡查、調度運行、監測監控、維修養護等日常管理業務需求，實現綜合業務分析與處理及水庫智能決策服務。

3 功能模塊組成

峽江標準化管理信息平臺功能模塊主要包括首頁、工程基礎信息、組織管理、地圖與視頻監控、監測監控、檢查巡查、調度運行、維修養護、項目管理、運行維養考核、電子臺賬、應急管理、設備管理和移動端模塊等。同時還為后期構建數字峽江、智慧峽江水利樞紐管理系統預留了功能接口和數據匯集接口。功能模塊結構詳見圖2。

3.1 首頁

“首頁”模塊對樞紐工程和庫區工程的總體情況進行統一展示，直觀展現工程值班、巡查、調度任務、閘門啟閉、平臺使用情況及其他基本運行信息，便于用戶對于所管轄工程進行全局掌控。

圖2 峽江標準化管理信息平臺功能模塊

3.2 工程基礎信息

“工程基礎信息”模塊包括了樞紐工程和庫區工程的基本信息、工程特性、劃權確界、工程圖紙、工程大事記等子模塊。

3.3 組織管理

“組織管理”主要對人事、組織機構、職責分工、培訓管理等信息進行采集，實現用戶管理和用戶權限管理。

3.4 地圖與視頻監控

“地圖與視頻監控”模塊以公網地圖為基礎地圖，局部重要區域結合大比例尺地圖(來源于無人機飛測、谷歌地圖)和工程布置圖，展示了樞紐和庫區的全貌。該模塊以點的形式將各類工程的工情信息、水雨情信息、工程安全信息、流量數據和巡查記錄等展示在地圖上，用戶可以點擊地圖上任意一個點，查看相應的基本信息。

3.5 監測監控

“監測監控”模塊實現對水位、大壩壩體變形、滲流、應力(應變)等信息的實時數據接入、分析、預警和查詢統計分析。

3.6 檢查巡查

“檢查巡查”模塊包括了日常巡查、設備巡查、安全檢查、特別檢查、隱患管理等子模塊[5]。各類工程的巡查檢查工作可以通過移動端進行記錄上報，當存在隱患時，系統會根據設計好的流程逐級上報。平臺能對巡查記錄進行分類統計并提供巡查軌跡在線查看功能。

3.7 調度運行

“調度運行”模塊主要針對樞紐和庫區調度運行進行管理。依據接收到的上級調度指令，按照工程操作手冊確定的操作流程進行調度、追蹤指令的流轉和執行過程。

3.8 維修養護

“維修養護”模塊實現對樞紐和庫區各工程的日常維養、專項維養、年度維養和維養計劃、維養資金(資金籌措、資金落實)的管理[6]。

3.9 項目管理

“項目管理”模塊包括組織機構管理、綜合信息查詢、參建單位管理、在建工程管理、工程檔案管理、統計分析報表等子模塊。

3.10 運行維養考核

“運行維養考核”模塊包括樞紐機電設備運行維養考核、營區物業化管理考核、庫區物業化考核等子模塊。依據工程管理手冊制定的考核評分表考核，促進工程運行維養工作的專業化和規范化。

3.11 電子臺賬

“電子臺賬”實現對工程巡查、調度運行、維修養護、安全檢查、設備檢查等各個事項建立電子臺賬。

3.12 應急管理

“應急管理”模塊包括樞紐和庫區工程各類應急預案、備用電源、應急演練、險情管理、應急響應等子模塊。

3.13 設備管理

“設備管理”模塊包括設備管理、設備評級、備品備件等子模塊。通過平臺實現對設備、備品備件的綜合管理，設備、備品備件的信息查詢、出入庫記錄、盤點、信息登記等。

3.14 移動端模塊

“移動端模塊”主要安裝在管理人員的手機設備上。管理人員可以通過移動客戶端查詢工程基本信息、監測信息、巡查檢查、調度運行、維修養護等工作，對發現的問題可以拍照片、錄語音上傳至平臺。手機客戶端功能模塊見圖3。

圖3 標準化管理信息平臺手機客戶端功能模塊示意圖

4 典型業務運用

典型業務運用主要包括工程巡查、維修養護、防洪調度三大主要業務流程的運用情況。

4.1 工程巡查

工程巡查主要針對樞紐、庫區工程內的重要建筑物及相關設備設施進行定期不定期的日常、專項、特殊巡查檢查。巡查人員通過手機移動端開啟平臺系統和GPS服務，依據設定好的路線和點位進行巡查，巡查人員在巡查過程中，發現問題，進行拍照取證，填寫相關內容后，上傳至平臺。若發現隱患問題，拍下隱患問題圖片的同時“長按錄音”描述現場情況，沒有問題可以直接點擊巡查完成。巡查人員手機端巡查操作完成后，上級領導可以在網頁端查詢并對隱患問題進行處理。目前設有日常維修、年度大修、專項維修、日常跟蹤、不是隱患和隱患上報6種處理方式。巡查檢查隱患問題處理流程見圖4。

圖4 巡查檢查隱患問題處理流程

4.2 維修養護

針對隱患問題維修養護主要有6種處理方式，主要由部門負責人批示處理。“一般問題”按日常維修處理；“嚴重問題”按專項維修或年度大修處理；“隱患跟蹤”則需要持續追蹤確定隱患具體情況；“不是隱患”即為不需要處理的問題或是巡查人員誤報；“隱患上報”表示部門負責人當前處理不了，轉請局領導決策處理。詳細流程見圖5。

4.2.1 日常維修

部門負責人將隱患問題處理成日常維修后，系統會自動將該隱患問題消息推送給巡查人員和維修人員，維修人員維修后在手機端點擊維養記錄，上傳維養后的照片和情況描述。隱患處理完成后，部門負責人可在隱患管理中查看隱患整改過程記錄。

4.2.2 年度大修、專項維修

當提交的隱患問題需要進行年度大修或專項維修時，部門負責人指定相關維養工作人員編制維養計劃，經報審通過后對隱患問題進行處理。部門負責人或局領導可在手機客戶端查詢維養過程全記錄，包括隱患部位維修前面貌、維修過程和維修后記錄。

4.2.3 日常跟蹤

部門負責人將隱患問題處理成日常跟蹤后，巡查人員每次巡查至該點位都要拍照記錄進行跟蹤檢查，部門負責人可在巡查記錄中查看該問題的日常跟蹤情況。如問題隱患已消除，可在隱患管理中關閉問題跟蹤。

圖5 維修養護流程

4.2.4 不是隱患

巡查人員誤報或者經判斷不需要處理的問題則不是隱患，部門負責人可將隱患定級為“不是隱患”，該隱患流程自動結束。

4.2.5 隱患上報

當部門負責人對巡查人員提交的隱患問題無法判別時，可以選擇“隱患上報”處理方式將問題上報給局領導。局領導會在待辦事項中查看需要處理的問題，批示處理，或召集有關負責人研究決策處理。

4.3 防汛調度

峽江水利樞紐是一座河道型水庫，調度十分頻繁，防洪調度是峽江水利樞紐工程管理最重要的工作之一。峽江水利樞紐防洪調度全程采用信息平臺操作，從任務發起(接收通知)、擬調度指令單、指令單審簽、指令單下達及通知下游、擬定操作票下達操作通知、放水預警及閘門操作到信息反饋，完成一次調度。

調度流程一般是防汛調度人員接收到局領導提出的調度要求，或者省防指下達的防洪調度令后，通過信息平臺擬定調度指令，填寫調度指令相關內容，包括調度方式(降低壩前水位/攔蓄洪水/敞泄洪水)、閘門開啟方式(加大/減小/關閉)、開啟泄水閘孔號和開度。省防指下達的調度令根據其下泄流量大小或重要程度判斷是否需要報局領導審核，應報審的經局領導審核后下達，一般調度令直接下達給閘門運行負責人。閘門運行負責人擬定操作票下達給閘門運行操作人員、監護人員，操作人員和監護人員在手機客戶端簽收。操作票執行包括外部放水預警、內部放水預警、操作前檢查、開機等步驟。操作人員按照操作流程逐步操作，每完成一步操作都需要監護人員進行確認，確定操作到位和安全后才可進行下一步操作。操作完成進行泄洪情況跟蹤，并將信息反饋給調度人員。具體調度流程見圖6。

5 結 語

峽江水利樞紐工程標準化管理信息平臺以實現標準化管理信息化為目標開發設計，運用現代化信息手段將水利工程各管理事項在平臺上進行，實現了工程

圖6 防汛調度流程

標準化管理信息化的落地。隨著5G技術的廣泛應用，水利工程管理正從數字化、信息化時代向智慧化時代邁進，峽江水利樞紐工程將緊跟時代的步伐，全力打造“智慧峽江”。計劃將VR(虛擬現實技術)引入標準化管理信息平臺，結合5G網絡迅捷的傳輸速度和低延遲特性，由平臺展示高清真實的場景畫面，使人身臨其境。平臺可以自動采集工程信息、洪水特性、出入庫流量、巡查檢查、維修養護等數據，引入AI(人工智能技術)對這些信息數據進行自學、分析、推理和判斷，為水利工程管理提供決策技術支撐。通過5G技術與大數據、云計算、虛擬現實、人工智能等新一代信息技術相結合，峽江水利樞紐工程標準化管理信息平臺將日漸成熟，從而實現峽江水利工程管理信息化、可視化和智慧化。