顧占云
(寧夏水利廳紅寺堡揚水管理處 寧夏中寧 755100)
寧夏紅寺堡揚水灌區(qū)位于寧夏中部干旱帶,是寧夏裝機容量最大、規(guī)模最大的電力提灌工程。灌區(qū)地跨吳忠市、中衛(wèi)市、紅寺堡開發(fā)區(qū)、中寧縣、同心縣、利通區(qū)6個縣 (市、區(qū)),設(shè)計灌溉面積55萬畝,截至2010年底,實際灌溉面積67.95萬畝。
紅寺堡揚水灌區(qū)共有骨干泵站14座、中心管理所1座,干、支干渠總長149.7km。有渡槽、節(jié)制閘、退水閘、進水閘等水工建筑物88座,斗口132座,涵洞59座,生產(chǎn)橋103座。設(shè)計引水流量 25m3/s , 年 引 水 量 3.09 億 m3, 總 揚 程305.8m,總裝機總?cè)萘?1.67萬kW。灌區(qū)南北長140km,東西寬約11km,灌區(qū)總土地面積110.7萬畝。工程自建成以來,有效解決了寧夏中部干旱帶40萬貧困人口的溫飽問題。
紅寺堡揚水工程的建成,極大地緩解了寧夏中部干旱帶經(jīng)濟發(fā)展壓力,促進了區(qū)域經(jīng)濟快速發(fā)展,對維護少數(shù)民族地區(qū)穩(wěn)定等方面發(fā)揮了極為重要的作用。揚水工程的建設(shè)不僅提高了灌區(qū)人民的生活質(zhì)量,改善了區(qū)域生態(tài)環(huán)境,而且有力地促進了異地移民開發(fā),解決了偏遠山區(qū)人畜飲水困難,使灌區(qū)及周邊地區(qū)的社會秩序得到了穩(wěn)定,使政府的扶貧由" 輸血" 型變成了農(nóng)民的自我 “造血”型。
灌區(qū)實行 “以畝定量、計劃用水、以供定需”的管理辦法。自治區(qū)水利廳灌溉管理局根據(jù)黃河來水情況,向各干渠分配引用水指標(biāo),各渠道管理單位按核定面積和作物比例分水到泵站,在支斗渠口處控制水量,并計量收費。
紅寺堡灌區(qū)13座骨干泵站包括紅寺堡一~五泵站等主泵站5座:新莊集一~四泵站、新圈一~二泵站、海子塘一~二泵站等支泵站8座;相關(guān)泵站的基本情況見表1。
表1 相關(guān)泵站的基本情況表
紅寺堡揚水管理處自信息化建設(shè)以來,結(jié)合扶貧揚黃灌溉工程項目,先后建設(shè)了一點多址微波通信系統(tǒng)、部分泵站光纜通信系統(tǒng)、泵站自動化控制系統(tǒng)、遙視系統(tǒng)、水位遙測系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)6個部分,為灌區(qū)的信息化管理系統(tǒng)的進一步擴展打下了堅實基礎(chǔ)。
紅寺堡灌區(qū)原有通信系統(tǒng)主要為2003年已建成的一點多址微波通訊系統(tǒng),主要以語音通信為主,低數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為輔。在紅寺堡管理處設(shè)有512門數(shù)字調(diào)度交換機一臺,網(wǎng)絡(luò)傳輸采用阿爾卡特一點多址微波系統(tǒng)為骨干線路。全網(wǎng)容量為2X2M,分別為1個中心站、7個中繼站、27個外圍站。是目前管理處水量調(diào)度、防汛搶險、和業(yè)務(wù)聯(lián)系的主要通信手段,主要解決生產(chǎn)、行政、調(diào)度等話音通訊,系統(tǒng)容量過小,無法滿足灌區(qū)工程管理和自動化管理的需要,網(wǎng)絡(luò)改造和升級沒有價值。
2008年,建設(shè)了管理處至黃河泵站、紅寺堡一、二、三泵站的155MSDH光纖通訊網(wǎng)絡(luò),共鋪設(shè)光纜38.7km。其中,管理處至高干渠1#分支點鋪設(shè)了24芯通訊光纜;從高干渠1#分支點分別向黃河泵站和紅寺堡一泵站兩個方向鋪設(shè)了8芯通訊光纜;向紅寺堡一泵站方向光纜延伸至紅寺堡三泵站止。
到2010年為止,相繼建設(shè)了管理處計算機局域網(wǎng)、光纜通信系統(tǒng),以及黃河泵站、紅寺堡一至五泵站、新莊集一至四泵站等10座泵站機電設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)。目前,實現(xiàn)了管理處與黃河泵站及紅寺堡一、二、三泵站自動化控制系統(tǒng)的互聯(lián);限于通訊路由,紅寺堡四~五泵站、新莊集一~四泵站目前僅實現(xiàn)了由泵站控制室、現(xiàn)地控制單元構(gòu)成的兩級站級自動化控制系統(tǒng),沒有實現(xiàn)站間信息共享和調(diào)度中心遠程監(jiān)控等功能。
受改造資金所限,雖然已經(jīng)建設(shè)了黃河泵站、紅寺堡一至五泵站、新莊集一至四泵站等10座泵站機電設(shè)備的自動化控制系統(tǒng),但各站控制系統(tǒng)只有一臺后臺機和一套LCU通過星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對全站設(shè)備進行監(jiān)視和控制,后臺機一旦出問題,就會對全站設(shè)備失去監(jiān)控,系統(tǒng)的安全性、可靠性較低。另外,管理處還有新圈一支泵站、新圈二支泵站、海子塘一支泵站、海子塘二支泵站等4座支泵站沒有進行自動化系統(tǒng)改造,無法實現(xiàn)電氣參數(shù)、水位、壓力、機組工況等信息自動監(jiān)控,泵站運行控制模式仍為老式盤控模式,機組控制仍采用的是常規(guī)的手動就地控制,采用指針式儀表顯示各電氣參量,無水測儀表。
管理處先后建設(shè)了黃河泵站、紅寺堡一、二、三泵站視頻監(jiān)控系統(tǒng),每站裝設(shè)有5個攝像頭,分別位于變電所、主廠房、高壓室、控制室及前池。
2007年管理處多方籌措資金,在主要大型泵站及輸水干渠試點建設(shè)了超聲波水位遙測站9個,分別為黃河泵站前池、紅寺堡1-3泵站前池、紅三干渠K9+015測水橋、K9+488節(jié)制閘閘前、K23+202測水橋、K47+850節(jié)制閘前及紅四泵站前池攔污柵前等。上述水位監(jiān)測站點僅限于一些大型泵站前池和干渠主要控制斷面的水位監(jiān)測,支渠的水位監(jiān)測處于空白,給管理人員科學(xué)調(diào)度和適時配水帶來困難,配出去的水量無法及時掌控,缺乏灌區(qū)信息采集和加工的準(zhǔn)確性和傳輸?shù)臅r效性,影響了水量調(diào)度管理水平和灌區(qū)管理工作的健康發(fā)展。
2009年,管理處為各泵站、管理所建設(shè)了Internet接入網(wǎng)絡(luò),其中紅寺堡1~3泵站采用光纖網(wǎng)絡(luò)自管理處Internet網(wǎng)管接入,其余站點通過3G網(wǎng)卡接入,個別站點由于既無光纖網(wǎng)絡(luò)又無3G網(wǎng)絡(luò)信號而無法接入。Internet網(wǎng)絡(luò)的接入極大豐富了泵站職工的業(yè)余文化生活,使職工在了解時事資訊、獲取最新學(xué)習(xí)資料、業(yè)余文化娛樂等方面都有了便捷而全新的途徑。
根據(jù)紅寺堡揚水灌區(qū)信息化建設(shè)現(xiàn)狀,結(jié)合灌區(qū)實際管理應(yīng)用需求及資金投放、信息技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r、管理水平等客觀因素,按照"統(tǒng)一規(guī)劃、經(jīng)濟實用、分步實施、穩(wěn)步推進"的建設(shè)原則,在深入調(diào)查研究、科學(xué)論證的基礎(chǔ)上,確定寧夏紅寺堡揚水灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容為:
根據(jù)對各種通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)方案的比對,第三種方案比較適合紅寺堡揚水灌區(qū)的實際狀況。通信網(wǎng)絡(luò)工程分SDH光纖通信網(wǎng)絡(luò)組建、無線AP網(wǎng)絡(luò)組建和GPRS無線接入網(wǎng)絡(luò)組建三項內(nèi)容。由于先期未曾考慮下馬關(guān)泵站的介入,從高干渠1#分支點向紅一泵站方向全部敷設(shè)為8芯直埋光纜,光纜容量嚴重不足。為此,建議在已經(jīng)敷設(shè)光纜的骨干站點再敷設(shè)一條8芯光纜,在未敷設(shè)光纜的骨干站點敷設(shè)16芯光纜。由此光纜線路工程包括8芯直埋光纜敷設(shè)66.8km,16芯直埋光纜敷設(shè)62.6km,24芯直埋光纜敷設(shè)13.8km。在上述通訊路由的基礎(chǔ)上,對原有局域網(wǎng)進行擴充為622M SDH光纖通信網(wǎng)絡(luò)并對已建網(wǎng)絡(luò)進行完善,建成完整的紅寺堡揚水灌區(qū)綜合信息網(wǎng)。
包括監(jiān)測軟件以及紅寺堡揚水干、支渠水位信息采集點建設(shè),在原有水位信息采集點的基礎(chǔ)上,擴充水位信息點84個;其中干渠斷面水位信息采集點10個,支渠斗口水位、流量信息采集點74個。
建設(shè)12座水閘的閘門閉環(huán)控制系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng);改造相關(guān)閘門的電動驅(qū)動裝置、閘位信號反饋與限位裝置、供電回路等設(shè)施,配備自動化及通訊元件,使其滿足無人值守遠程控制的要求,并配套建設(shè)閘室遠程視頻監(jiān)控。
建設(shè)新莊集一~四泵站、紅寺堡四~五泵站、新圈一~二支泵站、海子塘一~二支泵站一支泵站等10座泵站及12座水閘閘室的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng),并將其與現(xiàn)有的紅寺堡一~三泵站遙視系統(tǒng)集成。有效實現(xiàn)全灌區(qū)各泵站前池、泵房、值班室、高壓室、變電所、水閘閘室、主要干渠斷面等的遠程可視化監(jiān)控。
完善目前已聯(lián)網(wǎng)運行的紅寺堡一~三泵站自動化系統(tǒng),整合目前已單站運行的紅寺堡四~五泵站、新莊集一~四泵站自動化系統(tǒng),新建新圈一~二支泵站、海子塘一~二支泵站等4座支泵站的自動化系統(tǒng),使全灌區(qū)所屬各泵站均在同一平臺下運行,使管理處調(diào)度中心能實現(xiàn)對全灌區(qū)所屬各泵站的統(tǒng)一調(diào)度,提高系統(tǒng)的可用性和可靠性。
信息管理系統(tǒng)軟件建設(shè)包括泵站聯(lián)合調(diào)度管理系統(tǒng)軟件建設(shè)、灌區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫軟件建設(shè)、灌溉管理信息系統(tǒng)建設(shè)等三部分的內(nèi)容,并為上級管理機構(gòu)的相關(guān)管理系統(tǒng)預(yù)留數(shù)據(jù)庫接口。
2009年,紅寺堡管理處為各泵站、管理所建設(shè)了INTERNET接入網(wǎng)絡(luò),其中紅寺堡1-3泵站采用光纖網(wǎng)絡(luò)自管理處INTERNET網(wǎng)管接入,其余站點通過3G網(wǎng)卡接入,個別站點由于既無光纖網(wǎng)絡(luò)有無3G網(wǎng)絡(luò)信號而無法接入。INTERNET網(wǎng)絡(luò)的接入極大豐富了地處偏遠地區(qū)的各泵站員工的業(yè)余文化生活,使員工在了解時事資訊、獲取最新學(xué)習(xí)資料、業(yè)余文化娛樂等方面都有了便捷而全新的途徑。本期工程全灌區(qū)光纖網(wǎng)絡(luò)實施完成后,將為各泵站、管理所利用光纖網(wǎng)絡(luò)通過管理處的INTERNET網(wǎng)管接入互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)提供可靠路由,不僅接入帶寬和速度能大幅提高,而且接入費用降低,便于管理處統(tǒng)一管理和維護。
在覆蓋全灌區(qū)的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)上,建設(shè)全灌區(qū)辦公自動化系統(tǒng),辦公自動化系統(tǒng)支持協(xié)同辦公,通過有效的資源共享和信息交流、發(fā)布,達到優(yōu)化管理流程、提高工作效率、降低勞動強度、節(jié)約寶貴的辦公經(jīng)費、減少重復(fù)勞動的目的,從而實現(xiàn)企業(yè)的管理流程化、辦公無紙化、決策科學(xué)化。
紅寺堡揚水灌區(qū)信息化工程的建設(shè),灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)的建設(shè),對克服灌區(qū)干旱缺水的現(xiàn)象、落實嚴格的水資源管理制度、施行節(jié)約用水、提高水利用率、提高工作效率及減輕工作強度等方面發(fā)揮積極的作用,體現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)能實時掌握灌區(qū)水情,為灌區(qū)工程的正常運行提供了第一手資料。避免因洪水入渠、水位的陡漲陡落、干渠超警戒水位運行對渠堤工程造成負面影響。灌區(qū)信息系統(tǒng)的建成和應(yīng)用,能實時掌握干渠各控制斷面的水位變化狀況,為調(diào)度員的科學(xué)調(diào)度提供依據(jù),有利于減輕調(diào)度人員及水管人員的工作壓力和保障工程的防汛安全,能有效地防止因運行不當(dāng)而導(dǎo)致意外事件的發(fā)生。
(2)能及時掌握灌區(qū)各支渠的配水情況、適時適量地保證供水需求。信息化技術(shù)應(yīng)用后,對農(nóng)作物的需水要求進行實時的信息采集,灌區(qū)水管人員根據(jù)農(nóng)作物的需水要求進行適時適量的灌溉,能夠避免盲目地、超量灌溉現(xiàn)象的發(fā)生。
(3)灌區(qū)水管理信息化系統(tǒng)的建立應(yīng)用,實現(xiàn)灌區(qū)水資源優(yōu)化配置、優(yōu)化調(diào)度、優(yōu)化利用的水管理目標(biāo)。
(4)由于我處干支渠長、斗口多,承擔(dān)分、配水任務(wù)重,在水位調(diào)節(jié)、水量測算、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理等方面均為傳統(tǒng)的人工操作,效率低,時效性差,測水精度不高。難以實時掌握灌溉進度、合理進行區(qū)間匹配和水資源配置,同時隨著寧夏生態(tài)移民項目的實施,灌區(qū)灌溉面積逐年增加,需用水矛盾日趨突顯。信息化系統(tǒng)的建立,有利提高了現(xiàn)代化管理水平、測量水精度、合理調(diào)配水資源、提高水利用率、增加供配用水管理透明度、推行水量公開化,減輕工作人員勞動強度。
總之,系統(tǒng)建成后,使管理處各職能機構(gòu)及時掌握灌區(qū)的運行信息,為水資源的優(yōu)化調(diào)配提供依據(jù),并根據(jù)各斗口灌溉面積及種植作物情況實現(xiàn)灌溉管理信息的自動生成,以達到全面提高運行效益、顯著降低運行成本的目標(biāo),提高測水精度和時效性,減少水資源的浪費,建設(shè)節(jié)水節(jié)能型灌區(qū),促進灌區(qū)綜合效益的提高。
1 水利部.《大型灌溉排水泵站信息化建設(shè)實施方案參考提綱》
2 《全國水利信息化規(guī)劃》.(水規(guī)計[2003]456號,2003年9月28日)
3 《水利水電工程通信設(shè)計技術(shù)規(guī)程》DL/T 5080-1997
4 《同步數(shù)字體系(SDH)光纜線路系統(tǒng)進網(wǎng)要求》
5 《光同步傳輸網(wǎng)技術(shù)體制》YDN099-1998
6 《同步數(shù)字系列(SDH)長途光纜傳輸工程設(shè)計規(guī)范》
7 《本地電話網(wǎng)局間中繼同步(SDH)光纜傳輸工程設(shè)計規(guī)范》8 《SDH網(wǎng)傳送同步網(wǎng)定時的方法》YDN123-1999
9 《程控電話交換設(shè)備安裝工程設(shè)計規(guī)范》YD 5076-98
10 《綜合交換機技術(shù)規(guī)范》YD/T1123-2001
11 《ISDN用戶--網(wǎng)絡(luò)接口規(guī)范》YDN-034-199712《泵站設(shè)計規(guī)范》GB/T50265-97
13 《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范》GB50062-92
14 《水電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)條件》DL/T578-95
15 《電力系統(tǒng)調(diào)度自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)范》DL5003
16 《地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)范》DL5002
17 《數(shù)據(jù)通信基本型控制規(guī)程》GB3453
18 《數(shù)據(jù)終端(DTE)和數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備》GB3454
19 《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》IEEE802.3
20 《操作系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》GB23128
21 《工業(yè)控制計算機系統(tǒng)驗收大綱》JB/5234
22 《水力發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計規(guī)定》DL/5065-1996
23 《水力發(fā)電廠自動化設(shè)計規(guī)范》DL/5081-1997