信息化技術在閑林水庫工程中的應用與探索

劉紅霞 周 趙

(杭州市水庫管理服務中心，浙江 杭州 311122)

1 概述

21世紀，信息化技術發展突飛猛進，在人們生產和生活中的各個領域逐漸扮演著越來越重要的角色。水利工程作為國民經濟中的重要一部分，也在不斷探索與信息化技術的融合發展。浙江省于2016年開始推行全省水利工程標準化管理工作，其中，水利工程信息化管理是標準化管理工作中的一項重要內容。“工程管理信息化”的具體工作就是通過信息化管理手段，使工程各項運行管理事項具體化、運行管理操作規范化和流程化、運行管理臺賬無紙化，并能實現水行政主管部門對工程運行管理狀態的實時監管和在線查看[1]。“水利工程管理信息化”是促進水利工程管理從傳統管理模式向現代化管理模式轉變的重要途徑。但如何建設一套高效、方便、實用的信息化系統一直是各水利工程管理單位在不斷探索的課題。

閑林水庫工程是杭州市水庫管理服務中心直管的一座中型水庫，水庫管理者一直致力于將水庫打造成全省水庫現代化、標準化管理的典型工程。為此，水庫管理人員在信息化技術應用方面進行了多方面嘗試，也取得了一定成效。

2 工程概況

閑林水庫工程位于杭州市余杭區閑林街道，工程任務以城市應急備用和抗咸供水為主、結合防洪和改善水環境等綜合利用。工程概算投資26.7億元，設計供水量滿足2020年水平年杭州主城區水廠8 d的源水需要，主要通過天然徑流和杭州市第二水源千島湖配水工程補水。工程主要建筑物有大壩、副壩、泄洪洞、輸水隧洞、泵站等。水庫正常蓄水位為70 m，庫容1 835萬m3；100年一遇設計洪水位為70.75 m，2000年一遇校核洪水位為70.86 m，相應庫容為1 984萬m3。壩型采用混凝土面板堆石壩，泄水建筑物采用深孔泄洪洞。工程于2010年8月開工建設，2016年4月，水庫歷經近一年的試蓄水后正式下閘蓄水，2017年年底工程全面建成，同年11月，高分通過浙江省水利工程標準化管理省級驗收。

3 信息化建設的必要性

3.1 提高工程高效管理水平的需要

閑林水庫作為一座中型水利工程，水庫管理人員有限，但工程運行管理工作涉及眾多方面，若采用傳統管理模式勢必給管理人員日常工作造成諸多不便，也不能滿足水庫現代化管理工作的需要，直接影響工作效率和效果。隨著科學技術的發展，通過信息化技術，革新傳統手工管理手段，利用先進的電子信息技術逐步實現工程安全運行的自動化、數字化，日常辦公的流程化、定量化，調度決策的科學化、智能化，水庫管理的信息化、現代化是一種必然趨勢。

3.2 充分發揮水庫綜合效益的需要

閑林水庫作為浙江省重點水利項目，是杭州市的應急備用水源，同時在防洪、抗咸和改善水環境等方面均發揮著舉足輕重的作用。水利信息化作為水庫運行管理的非工程措施將全面提升閑林水庫自動化管理水平，可保證水庫的綜合效益有效發揮，保障人民群眾生命財產安全，促進區域經濟可持續發展。

3.3 推進水利工程標準化管理的需要

浙江省人民政府辦公廳在《關于全面推行水利工程標準化管理的意見》[2]中明確提出，要加快推進水利工程信息化管理工作。采取信息化技術和手段實現閑林水庫工程標準化管理是實現全省水利工程標準化管理的建設目標與任務。

4 感知體系建設

閑林水庫工程信息化建設核心工作是感知體系和集成平臺建設。感知體系是獲取數據的關鍵部分，是信息技術的皮膚和五官，主要通過攝像頭、傳感器、終端等來識別物體、采集信息[3]。閑林水庫工程感知體系包含自動化工控、水雨情水質監測、安全監測和視頻監控等四大系統。

4.1 自動化工控系統

閑林水庫工程的控制閘門、泵站、閥門等數量較多，自動化工控系統解決了工程控制模式分散，實現各站點統一調度和科學管理。自動化工控由兩級控制模式組成，分別為中央控制級和現地控制單元級。現地控制級通過安裝在現地的LCU(計算機監控現地控制單元)柜，實現管理區域內閘泵的自動控制及相關數據的采集、處理，中央控制級則通過對現地控制單元內的PLC程序進行二次開發，實現水庫中央控制室對閘門、泵站、閥門的遠程控制和工情數據的采集，方便管理者遠程操作及實時了解現場閘閥開閉情況。

4.2 水雨情、水質監測系統

閑林水庫建成一套全自動水雨情監測系統，通過布設在庫區的2個遙測水位站和5個專用雨量站，實現水位、雨量、氣象等信息的自動采集、存貯和傳輸，為工程調度、防汛、供水提供重要數據支撐。

閑林水庫作為杭州城市應急備用水源，水質安全尤為重要。為及時把握水庫內水質情況，建成一套水質在線監測系統。系統每6 h取樣分析一次，監測指標為水質五參數(pH、水溫、溶解氧、濁度、電導率)、氨氮、總磷、總氮、葉綠素a、藍綠藻、水中油、揮發酚、高錳酸鹽指數等13個重要參數，水質數據通過網絡實時傳輸至中控室。

4.3 工程安全監測設施

閑林水庫工程主要在大壩、副壩和防滲墻等部位安裝了監測設施，監測內容包括壩體表面變形，面板接縫變形，面板應力變形，滲流，水文環境等5類。通過滲壓計、應變計、測縫計、鋼筋計等采集傳感器自動采集數據，再通過網絡將數據傳輸至中控室進行分析，密切了解工程安全動態。

4.4 視頻監控系統

為實時監控庫區、下游河道及管理區內情況，閑林水庫通過與運營商合作及自行建設共布設了100余路監控攝像頭及語音喊話系統，對重要區域及主要出入口實現監控全覆蓋，全方位、無死角保障水庫生產安全。

5 集成平臺建設

根據閑林水庫工程標準化管理手冊，工程共設置8大類崗位，121個事項[4]，為了讓管理事項具體化、事項操作流程化、管理記錄無紙化、流程處置閉環化，在自動化工控、水雨情水質監測、安全監測和視頻監控等感知系統的基礎上，設計構建了一套集信息展示、水質監測、水雨情測報與防洪調度、安全監測、視頻監控、運行管理、辦公應用等于一體的綜合管理平臺。

為保障平臺各組件功能獨立、服務明確、邏輯清楚，將整個平臺體系劃分為六個邏輯層：基礎設施層、網絡傳輸層、數據接入層、業務數據層、業務應用層、用戶層。各層之間邏輯明確、獨立作業。平臺應用框架圖見圖1。

基礎設施層：主要是為信息化設施提供安全、可靠的運行環境，包括中控室、機房及布設在內的設施設備，如機柜、備用電源、精密空調等。通過對現有的管理房、內部供電系統及其他基礎設施進行升級改造，建成現代化的中控室和機房，并已通過等保二級備案。

網絡傳輸層：傳輸層是整個體系結構中的關鍵層次之一，利用互聯網、水利專網等網絡設施，負責向上層提供可靠的數據傳輸服務，將從數據接入層和業務數據層采集的數據存入各數據庫。

數據接入層：該層是整個平臺數據采集的核心層，主要依靠自動化工控、水雨情監測、水質監測、視頻監控、大壩安全監測等系統，實時采集閘門狀態、水情水質信息、視頻畫面、工程安全動態等數據。

業務數據層：該層主要是存儲包括基礎地理信息數據、工程屬性、設施設備信息等各類業務數據。

業務應用層：該層主要包括移動平臺和業務系統。其中移動平臺實現了水庫移動化管理辦公，采用物聯網技術，在手機端實現水雨情、氣象、工程運行監測、監控畫面、調度運行、巡查、行政辦公等多種業務應用信息的移動化管理。業務系統主要包括工程運行調度、運行安全監控管理、水庫基礎信息展示、維修養護管理、安全檢查、水庫行政辦公管理等。

用戶層：用戶層主要面向的是水庫管理單位工作人員，通過權限分配為不同的管理人員設置合理的權限。

集成平臺自2017年投入運行以來，極大的提高了水庫運行管理效率：一是將閘門、閥門等工情信息統一展現在平臺首頁，方便查閱和調度管理；二是實現水雨情、水質、大壩監測實時數據的讀取，并進行統計分析，方便實時了解水庫安全動態；三是將各路視頻監控無縫接入，安防工作效率明顯提升；四是平臺展示了工程基礎信息，實現了公文流轉、訂餐管理、培訓統計等功能，實現無紙化辦公且提高了辦公效率；五是調度運行、隱患管理等模塊實行電子化流程流轉，事項處置閉環化，符合標準化管理理念；六是實現移動化辦公和巡查，大大提升工作便捷性。

6 結語

信息化技術在水利工程中的應用符合行業發展趨勢，也是水利工程補短板、水利行業強監管的必然要求。閑林水庫工程在浙江省水利工程標準化管理工作的指導下，在不斷探索中建成的這套現代化管理平臺，極大地提高了工程運行管理效率，也為其他工程的信息化建設提供參考。