信息化技术在石佛寺水库供水工程中的应用

贺丽娟

（山西汾河一坝管理有限公司，山西 太原 030002）

1 工程概况

天镇县石佛寺水库是一座以工业供水和农业灌溉为主的小（一）型水库，总库容296.8 万m3，年总水量599.5 万m3，分为农业灌溉工程和生态供水工程两部分，工业供水量344 万m3，农业供水量255.5 万m3。为实现工程的远程调度及信息化，结合工程所处位置，在天镇县城设调度中心，负责内部生产调度及管理。调度中心信息化建设内容，包括立体感知采集系统、信息共享系统、数字孪生平台、业务应用平台以及多重防御的安全体系等方面。

调度中心以工程集控为基础，建立信息化调度平台系统，实现对沿线泵站、调节阀室、检修阀室和沿线监控站点的集中监控，形成一个开放式分层分布的调度综合信息化平台系统。终端系统主要包含泵站监控模块、各阀室检修监控控制子模块、运行调度模块、视频监视模块、生产管理子模块、通讯模块、多媒体演示模块等，能完成数据采集与处理、运行监视、控制、数据管理与分析等功能。

2 信息系统设计

2.1 信息化体系结构

本工程总体结构采用多层分布式，可划分为数据收集层、网络通讯层、数据支撑层、业务应用层。

数据收集层主要包括闸阀站监控信息、泵站监控信息、水力量测信息、安全监测信息、工程运行信息、视频信息等。

网络通讯层通过通信传输及网络连接，使系统具备数据传输和信息交换的通道，主要包括传输设备、网络设备和安全设备等。

数据支撑层由分布在调度中心、各现场监控、监测站的二级数据库系统及数据库管理系统构成。

业务应用层运用业界成熟的技术以及标准，负责实现工程各类业务逻辑，为系统应用的整合提供支撑平台。

信息化基本架构见图1。

2.2 网络分区

集控为主的信息化工程将信息划分为3 层：第1 层为信息采集层，第2 层为数据支撑层，第3 层为应用层（包括应用支撑平台和应用系统）。遵循规范技术要求，各个系统的信息划分为3 个安全区，即安全区Ⅰ（监控专网）、安全区Ⅱ（业务内网）和安全区Ⅲ（外网）。

结合本工程实际情况，对本工程信息化网络进行了相应的划分。

2.2.1 监控专网

主要包括运行监控系统和工程安全监测系统，属于安全Ⅰ区的内容。从应用范围来看，属于较特殊的一类窄带业务。其控制原则如下：

（1）调度级操作（第一级）。调度中心控制人员可以通过调度计算机系统对阀站及泵站进行操作，具备对阀门、水泵及电机的远程启动、运行、停止等控制权限。

（2）站控级上位机操作（第二级）。通过闸坝站、泵站的PLC 监控系统实现所有设备的运行或联动。有以下两种方式：其一，闸坝自动控制即闸坝集控LCU 屏根据集控中心预先给定的蓄水水位要求、控制命令和其它限制条件，完成对闸坝的启闭控制以及附属设备的控制；水泵自动控制即根据预先给定的控制要求、控制命令等，对水泵机组及附属设备启停进行控制。其二，也可通过现场人员进行手动控制。

（3）现地手动级（第三级）操作。通过现场LCU 控制柜上触摸屏或按钮等实现就地设备的手动运行操作或基本联动操作。

2.2.2 业务内网

主要包括综合管控平台、运行调度系统、工程安全监测系统、工程维护管理系统、日常事务管理、调度计划执行系统等方面。生产管理区信息类业务突发性很强，速率要求较高，保密性要求较高，实时性不强，覆盖除生产控制类以外的所有数据业务，一般要求为宽带网络。

2.2.3 业务外网（外网）

包括为内部员工提供上网，为管理机构以及外部人员提供网站的访问功能，包括WWW、FTP、Email 等。

3 信息化管控平台建设

3.1 平台理论构架

本系统以统一信息化管控平台为基础，为工程生产调度运行提供及时的设备状态信息与管理手段，使各部门、员工之间的工作协同性加强，工作效率提高；同时办公费用开支下降，全面提升调度生产管理水平。

管控平台分为应用支撑层和业务应用层。应用支撑层系统应用支撑服务包括地理信息服务、统一认证服务、统一用户管理、数据交换系统等。业务应用层包括运行调度系统、工程安全监控、调度计划与执行管理、GIS 地图管理、工程建设与管理、日常业务管理、信息公开及发布等。

平台通过站控级数据采集设备、无线网络设备、智能采集终端、安全监测设备等在线实时监测感知供水系统的运行状态，采用可视化的方式查看工程信息、运行模式、运行状态、监控数据及其他数据情况。智能监测系统还提供远程控制功能，可以远程管控智能终端设备。

3.2 平台应用系统

3.2.1 运行调度系统

运行调度系统分为单座泵站机组优化运行调度系统和全线联合调度系统，由信息化工程统一进行。

3.2.2 其它业务应用系统设计

GIS 地图与工程信息，平台首页主要基于水利电子地图系统，叠加供水工程信息，可以通过GIS 地图查看供水工程的位置及关系。

工程安全监测，包括系统调度计划、执行与管理、系统工程运维与管理、系统工程日常事务管理、系统信息公开发布、系统监测移动端（手机APP）软件。

工程运维与管理系统，实现对维护养护信息的管理，包括工程信息查询、工程维护方案、维护计划、问题记录、日常办公过程中的统计报表等信息的集中维护，及时实现管理人员对工程运维信息的备案和管理。

工程日常事务管理系统，基于综合管理数据库，利用先进的计算机、通信网络等技术手段，建立办公业务、信息共享、辅助决策的综合事务管理系统，使工作人员方便快捷地共享信息，高效地协同工作，提高日常工作效能。

信息公开发布系统，根据运行管理需要及信息发布需要，定制相关的WEB 服务信息及画面、页面，用于内部其它部门或社会公众发布信息，获授权的客户可以通过互联。

监测移动端（手机APP）软件，APP 可以进行工程信息实时状态的查看，进一步实现对供水信息的有效管理，打破常规办公环境限制，可进行工程监测点数据实时查看和现场设备的远程控制及报警数据的实时通知。

4 系统集成

4.1 门户集成

门户集成是指系统汇集一套统一的机构和用户信息，进行统一的管理；建设统一认证体系，支持用户名密码认证、动态码认证等多种认证方式，实现单点登录，使用户通过门户登录校验之后，无须二次登录就可以正常访问统一门户内集成的各类业务系统，简化工作方式、减轻工作负担。

4.2 数据集成

现有系统以及外部泵站、出水池、沿线闸阀站控级系统之间的集成，需要采用数据集成的方式，数据集成的实现工作由数据交换平台完成。

通过数据交换平台，把调度中心需要的数据传输并存储到数据库，结合自身业务进行数据开发利用。同时，把工程自身产生的需要共享的数据通过数据交换平台共享给上级部门和其它部门，实现数据共享。

4.3 应用集成

调度信息系统内的各个子系统、应用支撑平台的各个支撑服务和外部单位建设的相关系统联系紧密，有着复杂的程序调用和服务调用关系，因此需要对这些系统进行应用层面的集成。

5 结论

本供水工程信息化技术的应用，在保证实现系统业务功能的前提下，技术上适度超前，系统安全方案保障系统安全可靠，留有和今后建成的其它系统及上级指挥部门联网的通信接口。控制区、管理区数据备份，采用备份一体机方案，保证数据安全可靠和可恢复性。按照安全策略，将重要数据定时同步备份到控制区的备份一体机上。当发生系统故障时，管理员可以迅速从宕机或崩溃状态恢复业务系统和管理数据，不再需要重新安装和重新配置操作系统、应用程序、系统设置和个性化设置，基于云平台数据备份功能和快照功能，保证政务云数据安全留存。