会宁北部供水工程运行管理信息化工程技术

(会宁引洮工程建设管理局,甘肃 会宁 730799)

1 工程概况

会宁是西北干旱贫困县，是典型的黄土高原丘陵山塬区，干旱少雨，年平均降雨量300多mm，水资源短缺，多苦咸水。会宁北部供水工程是引洮一期供水工程的配套工程,也是会宁县精准扶贫农村安全饮水骨干工程，主要任务是满足会宁县北部地区头寨、郭城、汉岔等11个乡镇农村安全饮水、小型乡镇企业用水以及1.7万亩农业灌溉供水的需求,受益人口25万。主要建设内容包括水源工程和配水工程。信息化工程主要应用于配水工程。配水工程新建新堡子和河坪2座水厂，2座调蓄水池，2座取水泵站；新建管网系统为树状布设，辐射11个乡镇，配水干管6条，分干管及支管527条,总长846.8km；管网布设加压泵站60座；新建高位水池197座,闸阀井428座。工程供水范围较广，分布在黄土高原丘陵山塬区，地形高低起伏多变，运行管理极为复杂，只有应用先进实用、高效可靠的信息化技术，采用取水、供水调度管理决策支持系统，运用现代信息化管理模式，才能进行联合调度运行。

2 信息化工程模式建立

会宁北部供水工程信息化系统建立在新堡子水厂信息化控制中心和河坪水厂信息化管理分中心的计算机控制系统中。新堡子信息化控制中心为全工程的核心系统，汇集工程所有信息，下达所有工程运行信息的处理、调度指令。河坪水厂信息化管理分中心处理和调度汉岔干管、李家塬干管、塬边干管的信息，下达工程运行信息的处理、调度指令后传输到新堡子信息化控制中心。

2.1 泵站、水厂综合信息化系统

为了便于工程的统一调度管理和安全经济运行,工程运行管理信息接入新堡子水厂信息化控制中心、河坪水厂信息化管理分中心计算机系统。运行管理信息主要包括60座加压泵站和水厂泵站的计算机监控系统、泵站运行计算机自动化控制系统、泵站运行安全报警系统、泵站供水量数据传输、电机水泵的参数传输、运行任务调令的下达,两个水厂车间制水、消毒数据传输，调蓄水库、制水车间安全监控系统等信息。通过通信网络传输对两个水厂及60座泵站进行自动化信息工程运行管理。

2.2 配水管线及高位水池的信息化控制

配水管网主要布设6条干管、527条分干管，通过分水阀实现将水量调配到197 座高位水池。分水阀的控制采用电动阀配合流量计，实现供水量的配水。分水阀控制信息通过无线通信设备接入信息化系统。高位水池的水位、水量等水情信息接入控制进出水池的电动阀PLC内,连同电动阀的控制信息，通过光缆连接电信公司网络接入调度中心一体化平台。供电电源采用太阳能电源。

2.3 通信传输系统的建立

泵站、高位水池、分水闸、调蓄水库、制水车间各个系统的信号采集传输也是工程运行管理信息化工程的关键。工程采用无线通信系统和光缆通信系统两部分传输系统，高位水池、分水闸采用无线通信系统；调蓄水库、制水车间、泵站采用光缆通信系统。通信传输系统租用电信部门的信息传输平台，为各现地测控系统与一体化应用系统提供安全、高效、可靠的信息数据交互通道,保障现地测控系统与新堡子调度中心计算机网络系统的基础支撑及通信网络系统设备的可靠运行,并为工程运行管理调度提供视频会商环境。

2.4 一体化管控平台的建立

在新堡子调度中心建立一体化管控平台，在河坪水厂信息化管理分中心建立子平台。在一个平台上实现各现地站监控、水位监测、流量监测、压力监测、动环境监测等基本业务应用，实现综合调度管理、水费计量管理、工程安全分析与评估等决策支持应用。综合信息发布、生产管理、治安管理、人力资源管理、计划统计管理、办公自动化及应用交互等信息管理业务也是一体化管控平台的主要内容。

2.5 建立标准规范及安全体系

为保证工程运行安全,建成后的信息化系统可实现两大功能：ⓐ为供水工程的运行管理提供安全、可靠、经济、科学、先进的技术手段；ⓑ为科学合理地输配水管理及工程的安全运行提供实时数据和专家决策支持功能。

3 信息化系统各项功能的应用

3.1 用水申请受理与汇总上报功能

信息化系统中的用水申请受理与汇总上报功能实现了接收沿线各用水户的用水申请,并对用水申请进行审批、保存和统计。汇总上报功能可以实现将数据上报至上级部门,作为编制水量调度计划的主要依据。

3.2 水量调度计划编制功能

制定引洮一期会宁北部供水工程水量调度计划是工程运行管理的重要工作，直接影响工程效益的发挥。通过应用水量调度计划编制功能，可以得到合理、科学的水量调度计划，减少人工编制水量调度计划的脑力劳动强度，使得用水计划更合理、更实用。该功能根据可供水量及沿线各需求户的用水需求,综合考虑可供水量、过流能力、经济效益等因素,依据各条管线的供水能力制定水量分配模型,制定科学有效的方案和计划，通过分配方案实现调度计划的提醒和审批、调度过程的监控，提供供水数据和需水数据。水量调度计划编制功能可以实现用水量调度方案在线编制、调度指令发布,并对分配计划调度方案和指令进行存储备案。方案计划类型包括水量调度计划年度分配方案、以月为步长的年调度方案和以日为步长的月年调度方案。

3.3 水量调度指令的接收与发送功能

水量调度计划确认后,报送管理局人饮灌溉科，审批后按照要求传输到新堡子信息管理中心，信息管理中心应用水量调度指令的接收功能进行信息接收，按照指令启动发送功能下发给60座泵站信息化系统，河坪水厂信息化管理分中心，新堡子水厂制水、取水信息化系统，实现各信息化系统的水量调度指令的接收与发送。各信息化系统接收相应的调度指令并进行确认,按照调度指令进行各现地自动化操作系统的运行，并将运行结果反馈给调度中心。调度中心通过监控系统监视调度指令的执行。有控制权限的用户才可进行此操作。

3.4 调度指令追踪功能

对信息化系统发布的调度指令进行实时监视与监控又称为调度追踪功能,该功能主要是对泵站运行参数、高位水池贮存水量、用户用水量等数据进行现地状况实时监视与监控，对调度指令执行情况结果进行监视与监控，对安全报警数据进行监视与监控等。从监控系统获得各变量(闸门开度、水位、流量、泵机运转、启停、能耗等)实时值,存储到数据库,并对变量值进行报警判断与报警通知,根据实时数据反馈值将未达到计划值的数值进行手动修正,存入实时调度执行库中。

3.5 供水安全险情监视功能

新堡子信息化中心的监控系统能够实现供水安全险情监视，能够为决策者提供险情应急处理方案。供水安全险情监控系统能够监视整个供水系统的实时运行状态,如泵站停机、水厂停产、管线爆管、水池溢流等险情。当出现险情时,进行相应的报警提示,如各种声光报警、软件界面提示灯,提醒操作人员关注,并给予相应的险情处理提示。

3.6 应急调度功能

在洪涝期、干早期，突发水污染事件或发生运行安全险情时,系统对险情进行报警,根据不同的险情,启动运行相应的应急调度及处理顶案。

3.7 水费统计、收费功能

水费计算子系统主要根据各泵站的上水量、高位水池的储水量、用户的水表计量计算出实际用水量，依据物价部门制定的水价,计算出应缴纳的水费。同时还具有分析比较的功能,可以进行历史水费、水量的分析比较,为进行经济效益评价等提供依据。

3.8 综合展示与信息服务功能

信息化系统实现综合信息服务应遵循当前主流W3C标准和规范,通过应用支撑平台实现对水量调度、计算机监控、工程安全、水情、水质等信息的查询、统计分析等功能。授予不同的管理者相应的资源访问权限，并提供灵活、简洁、个性化的应用界面，为水量调度与运行管理提供信息支持。

3.9 数据资源管理功能

建立统一的数据资源管理平台,建立横跨生产控制区和办公管理区以及运管中心与会商中心之间的数据交换与数据储存,同时提供对实时数据库、关系数据库、文件数据库等的标准接口,对泵站监控、蓄水池监控、动力环境监测等各类信息进行存储、管理及应用,完成信息采集平台的交互。

4 一体支撑平台功能的应用

会宁北部供水工程建立一体化的应用支撑平台,为各类应用的开发、运行和管理提供一体化应用服务与支撑。同时，在新堡子调度中心建立一体应用支撑平台，实现各类信息的专业化分析、处理和综合报警。对告警进行智能分析判断,并支持多种告警方式,如语音报警、邮件报警、短信报警、电话报警等。平台提供告警接口用于告警的查寻、动态操作、快速定位等。平台能够提供综合报表、综合统计与查询、综合信息发布等功能应用。

应用支撑平台提供各类业务应用系统的统一人机开发与运行界面。平台能够加速应用系统的开发,提高应用系统的开发质量；能对系统实现统一的监视与管理；对整个系统中的节点及应用配置、进程、安全、资源性能监视、备份/恢复等进行分布式管理；能提供各类维护工具维护系统的完整性和可用性,提高系统运行效率。服务总线采用服务(SOA)的组件模型架构。SOA中的服务具有定义良好的接口,此接口由消息接收和发送的一组消息定义,而且接口的功能实现将绑定到所记录的服务端口。服务总线支持通信服务交互虚拟化管理。平台充当SOA中服务提供者和请求者之间连接服务的中间层。各模块仅负责各自业务,通过体系结构的管理内核实现动态注册、应用调度、事务管理、生命周期控制等功能。平台是一个灵活的服务管理框架,可促进可靠而安全的系统集成,并同时减少应用程序接口的数量、大小和复杂度。平台具备通信消息平台的发布机制,即从平台端向用户端发布消息信息,同时在异步处理中,客户端也需要通过消息实现调用机制。因此在应用服务层，平台需建立起统一的消息机制,实现点对点消息通信。消息可以传递更新数据、定义事件、发送各类数据与参数，消息框架支持系统报警、数据更新、应用间数据交互等多种应用的需求。同时消息总线需考虑传输效率、企业级扩展以及消息类型的通用性,使得平台在投入运行后可方便地通过消息总线传递各类数据与事件。

5 结 语

信息化工程是会宁北部供水工程运行管理的中枢系统。该信息化系统将复杂的工程运行管理变为可视的、简单的人性化操作平台，管控整体工程的运行状态。信息化工程技术的用水申请受理与汇总上报应用功能、水量调度计划编制子应用功能、调度指令追踪功能、供水安全险情监视功能、应急调度功能、水费统计收费功能、综合展示与信息服务功能、数据资源管理功能等各项功能在会宁北部供水工程中的应用，为干旱山区自来水工程的运行管理调度自动化、收费合理化、险情监控报警、数据自动上报提供了信息化技术应用经验。随着工程的交付使用，信息化工程各项功能的实现为工程更好地发挥效益提供了可靠的技术支持。