黃鵬嘉，王廣銘，王之龍

（1.廣西大藤峽水利樞紐開發(fā)有限責(zé)任公司，530200，南寧; 2.水利部珠江水利委員會(huì)珠江水利綜合技術(shù)中心，510611，廣州）

大藤峽水利樞紐開發(fā)有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱“大藤峽公司”）高度重視信息化建設(shè)，全面推進(jìn)，成效明顯。但是，出于對(duì)信息化的迫切需求，前期主要采用“急用先建”的模式。 隨著新興技術(shù)的高速發(fā)展、 業(yè)務(wù)需求的不斷增加，基礎(chǔ)設(shè)施整體支撐能力不足、數(shù)據(jù)資源融合及貫通程度有限、 業(yè)務(wù)應(yīng)用協(xié)同共享不夠、 智慧化程度不高等問題逐步凸顯，難以實(shí)現(xiàn)以全生命周期管控為核心的水利工程智慧化目標(biāo)。

為突破大藤峽信息化發(fā)展過程中面臨的瓶頸， 強(qiáng)力支撐工程建設(shè)、水電運(yùn)營(yíng)、企業(yè)管理，實(shí)現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)績(jī)效和戰(zhàn)略目標(biāo)，大藤峽公司站高立遠(yuǎn)、超前謀劃，開展“智慧大藤峽”頂層設(shè)計(jì)， 強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)對(duì)象定位上的準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化、功能上的協(xié)調(diào)、資源上的整合；從戰(zhàn)略高度和發(fā)展全局明確提出未來三至五年 “智慧大藤峽”建設(shè)的總體思路、頂層架構(gòu)和重點(diǎn)內(nèi)容，為大藤峽公司信息化建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)和指導(dǎo)，為把大藤峽工程打造成精品工程、陽光工程、廉潔工程、生態(tài)工程、智慧工程、標(biāo)桿工程提供必要支撐。

一、“智慧大藤峽”內(nèi)涵與特征

圍繞大藤峽水利樞紐的功能定位和全生命周期管理需求，高度融合運(yùn)用信息化新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大藤峽全面感知、全域互聯(lián)、全程智控、全景可視，逐步提升大藤峽工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)全過程、全方位、全要素智慧化管理的水平，打造水利行業(yè)標(biāo)志性工程和國(guó)內(nèi)一流現(xiàn)代企業(yè)。

全面感知：實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)、運(yùn)行及公司運(yùn)營(yíng)所涉及工程、設(shè)備、人員、環(huán)境等全要素狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)感知。

全域互聯(lián)：實(shí)現(xiàn)全部辦公/生活場(chǎng)所、全部工程節(jié)點(diǎn)、全部測(cè)控終端的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)與水利部門、電力部門、航運(yùn)主管部門的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。

全程智控：實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、 調(diào)度及企業(yè)運(yùn)營(yíng)等全過程、全生命周期的精細(xì)化業(yè)務(wù)管理與自動(dòng)化控制， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)條件下即時(shí)、科學(xué)、高效的輔助決策，自動(dòng)預(yù)判風(fēng)險(xiǎn)、自主分析決策、自我演化升級(jí)，形成企業(yè)智慧管控能力。

全景可視：實(shí)現(xiàn)大藤峽工程要素、業(yè)務(wù)要素和環(huán)境要素的三維可視化展示，構(gòu)建大藤峽全景視圖。

二、總體思路

“智慧大藤峽” 建設(shè)的總體思路是傾力打造 “一三一”智慧工程，即1個(gè)智慧賦能平臺(tái)、3 個(gè)智慧業(yè)務(wù)板塊、1 個(gè)智慧決策中樞。

智慧賦能平臺(tái)：是大藤峽的“智慧之根”， 從基礎(chǔ)支撐層面打通數(shù)據(jù)邊界與應(yīng)用邊界，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、互聯(lián)開放、全面感知、資源共享，為大藤峽新一代信息系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)行注入智慧基因，并以此為各大業(yè)務(wù)板塊實(shí)現(xiàn)智慧賦能。

智慧業(yè)務(wù)板塊：是大藤峽的“智慧之源”，包括智慧建設(shè)、智慧運(yùn)營(yíng)、智慧保障三大業(yè)務(wù)板塊。 后期隨著工程建設(shè)的不斷推進(jìn)，業(yè)務(wù)板塊將隨業(yè)務(wù)增長(zhǎng)動(dòng)態(tài)變化。

智慧決策中樞：是大藤峽的“智慧之鑰”， 面向大藤峽公司高層領(lǐng)導(dǎo)綜合決策的需要，構(gòu)建工程關(guān)鍵信息全景展示、 企業(yè)運(yùn)營(yíng)態(tài)勢(shì)與風(fēng)險(xiǎn)分析、電力營(yíng)銷優(yōu)化決策、綜合會(huì)商與應(yīng)急指揮等專題服務(wù)，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供智慧化支持。

三、頂層架構(gòu)

以大藤峽公司業(yè)務(wù)應(yīng)用為核心，設(shè)計(jì)“智慧大藤峽”頂層架構(gòu)，如圖1 所示，從下至上分為5 層：采集感知層（業(yè)務(wù)量化）、數(shù)據(jù)資源與支撐平臺(tái)層（統(tǒng)一平臺(tái)）、業(yè)務(wù)應(yīng)用層（協(xié)同應(yīng)用）、決策層（綜合決策）、界面層（統(tǒng)一入口）。

四、建設(shè)內(nèi)容

1.智慧賦能平臺(tái)

全感知物聯(lián)網(wǎng)：建設(shè)覆蓋“人、事、物、能”等的天地一體感知體系，建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)， 實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的自動(dòng)采集與匯聚， 實(shí)現(xiàn)全時(shí)空智能化監(jiān)控和管理。

大數(shù)據(jù)中心：按照“一張圖、一套庫、一數(shù)一源”的原則，對(duì)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)體系搭建數(shù)據(jù)資源管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)所有數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一集中管理和服務(wù)。

一體化平臺(tái)：以分布式、服務(wù)化為原則，搭建資源共享、業(yè)務(wù)協(xié)同、技術(shù)一致、安全可控的“互聯(lián)開放式架構(gòu)體系”，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供統(tǒng)一支撐平臺(tái)。

基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境：按照“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”的原則，構(gòu)建全域覆蓋、三級(jí)分區(qū)的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)， 并實(shí)現(xiàn)與有關(guān)水利、電力、航運(yùn)部門的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息的高速傳輸；建設(shè)南寧基地標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)房和桂平前方營(yíng)地、武宣營(yíng)地一體化機(jī)房； 建立以南寧基地為主節(jié)點(diǎn)、桂平前方營(yíng)地和水利部珠江水利委員會(huì)中心機(jī)房為備份節(jié)點(diǎn)、 武宣營(yíng)地為接入節(jié)點(diǎn)的計(jì)算存儲(chǔ)架構(gòu)和資源環(huán)境； 建設(shè)完備的安全防護(hù)體系和統(tǒng)一運(yùn)維管理系統(tǒng)；建設(shè)覆蓋南寧基地、桂平前方營(yíng)地、武宣營(yíng)地并支持移動(dòng)視頻會(huì)商的視頻會(huì)議系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)與有關(guān)水利、電力、航運(yùn)部門的視頻會(huì)商接入。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系：通過制訂相關(guān)技術(shù)規(guī)范和管理制度，有效解決“智慧大藤峽” 建設(shè)過程中技術(shù)和管理問題，保障信息化建設(shè)順利開展和信息系統(tǒng)長(zhǎng)效運(yùn)行。

2.智慧業(yè)務(wù)板塊

智慧建設(shè)：圍繞大藤峽樞紐工程建設(shè)的業(yè)務(wù)主線， 以工程施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度、投資、環(huán)保和關(guān)鍵保障要素管理為重點(diǎn)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)工程全方位業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量化和標(biāo)準(zhǔn)化，形成由綠色施工、精品建造、陽光建管共同組成的工程建設(shè)管理應(yīng)用板塊，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)全生命周期的智慧化管理。

智慧運(yùn)營(yíng)：圍繞大藤峽公司生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的業(yè)務(wù)主線，實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠、大壩、船閘、魚道、庫區(qū)防護(hù)工程等設(shè)施設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，開發(fā)電力生產(chǎn)管理、船閘管理、魚道與增殖站管理、庫區(qū)運(yùn)行管理等應(yīng)用系統(tǒng)，形成由經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、科學(xué)調(diào)度、智能運(yùn)維共同組成的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)應(yīng)用板塊。

智慧保障：圍繞大藤峽公司內(nèi)部管理的業(yè)務(wù)主線，實(shí)現(xiàn)公文、財(cái)務(wù)、人力資源、物資、檔案、安全生產(chǎn)、黨群、后勤服務(wù)、 園區(qū)等一站式業(yè)務(wù)管理，為大藤峽樞紐工程建設(shè)和公司生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)提供智慧化保障。

圖1 “智慧大藤峽”總體架構(gòu)

3.智慧決策中樞

工程關(guān)鍵信息全景展示：在三維可視化平臺(tái)的基礎(chǔ)上，制作并發(fā)布不同專題應(yīng)用的三維場(chǎng)景， 實(shí)現(xiàn)真實(shí)圖像、視頻、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與物理模型、地理空間模型的多源信息融合， 為決策者提供形象化、直觀化、交互式的全景展示。

企業(yè)運(yùn)營(yíng)態(tài)勢(shì)與風(fēng)險(xiǎn)分析：從企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和經(jīng)營(yíng)目標(biāo)出發(fā)，建立企業(yè)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)與風(fēng)險(xiǎn)管理體系模型，通過識(shí)別、 預(yù)測(cè)和處理企業(yè)的運(yùn)營(yíng)態(tài)勢(shì)， 深化公司運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)管控機(jī)制，及時(shí)對(duì)企業(yè)運(yùn)營(yíng)水平進(jìn)行預(yù)警評(píng)估，有效保證企業(yè)安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。

綜合會(huì)商與應(yīng)急指揮：按照應(yīng)急指揮和會(huì)商的需求，將會(huì)商指揮所需的各類信息通過組織加工處理后，形象直觀地展現(xiàn)給決策者，讓決策者快速了解會(huì)商主題事件發(fā)生的前因后果，滿足決策者對(duì)信息時(shí)間、空間變化的了解，進(jìn)一步提高制定決策方案的科學(xué)性。

電力營(yíng)銷優(yōu)化決策：基于對(duì)電力營(yíng)銷業(yè)務(wù)和管理數(shù)據(jù)的流程監(jiān)控和歷史數(shù)據(jù)挖掘，結(jié)合當(dāng)前發(fā)電市場(chǎng)規(guī)劃、電力市場(chǎng)、發(fā)電成本等，通過多層結(jié)構(gòu)的深度學(xué)習(xí)，輸出并分析各時(shí)段市場(chǎng)邊際電價(jià)， 為決策者提供及時(shí)、科學(xué)的報(bào)價(jià)決策依據(jù)，為企業(yè)提供最大的經(jīng)濟(jì)效益。

4.典型工程實(shí)踐

大藤峽水利樞紐安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)遵循“智慧大藤峽”頂層設(shè)計(jì)理念，開展典型實(shí)踐，能夠?qū)λそㄖ锛捌浠A(chǔ)的安全度和穩(wěn)定性進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，及時(shí)捕獲可能危及水工建筑物安全的各效應(yīng)量值異常現(xiàn)象及因素， 并提出決策建議，有效保障大壩施工和運(yùn)行安全。

系統(tǒng)覆蓋1 座主壩、2 座副壩和1座通航建筑物以及圍堰等臨時(shí)設(shè)施等全部水工建筑物。 針對(duì)各監(jiān)測(cè)對(duì)象類型，采用不同的監(jiān)測(cè)方法，主壩以滲流監(jiān)測(cè)（揚(yáng)壓力）和變形監(jiān)測(cè)為主，土石壩為變形監(jiān)測(cè)和滲流監(jiān)測(cè)（浸潤(rùn)線），永久船閘為滲流、應(yīng)力應(yīng)變和變形。目前，工程共有各類測(cè)點(diǎn)（包括傳感器、表面變形測(cè)點(diǎn)、 內(nèi)部變形測(cè)點(diǎn)等）5 000 多個(gè)，幾乎涵蓋了目前水利水電工程所使用的全部監(jiān)測(cè)儀器類型。

系統(tǒng)總體架構(gòu)由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站、監(jiān)控管理站和監(jiān)控中心站組成，通過分布式網(wǎng)絡(luò)連接。 不僅具有安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢驗(yàn)、整編及資料分析功能，還可自動(dòng)對(duì)安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析與整編，可生成各類表格和圖線（過程線、分布圖），可進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)資料綜合分析，可自動(dòng)生成各類簡(jiǎn)報(bào)、月報(bào)、季報(bào)、階段性報(bào)告和年報(bào)。

下面以#25 壩段基巖的直線變形監(jiān)測(cè)為例，分析大藤峽水利樞紐安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)典型監(jiān)測(cè)成果。

為了監(jiān)測(cè)大壩基巖的直線變形情況， 沿#25 壩段上下游齒槽的建基面垂直鉆孔安裝2 套基巖多點(diǎn)位移計(jì)。上游齒槽儀器編號(hào)25M1-1～25M1-4、下游齒槽儀器編號(hào)為25M2-1～25M2-4。

#25 壩 段 上 游 齒 槽25M1-1～25M1-4儀器歷史測(cè)定最大垂直位移在0.74～2.11 mm 之間變化，2019 年4 月17 日測(cè)得垂直位移為0.63～1.88 mm， 反映為壓縮變形，壓縮變形量不大；下游池槽25M2-1～25M2-4儀器歷史最大變形在1.45～2.12 mm 之間變化，2019 年4 月17 日測(cè)得基巖變形為1.29～1.75 mm， 引起基巖壓縮變形的原因是上部荷載增加，基巖變形壓縮微增。

總之，通過監(jiān)測(cè)表明，#25 壩段基巖變形不大。

五、結(jié) 語

本文參考借鑒“智慧企業(yè)”“智慧工程”建設(shè)的新理念、新思維進(jìn)行“智慧大藤峽”頂層設(shè)計(jì)，改變?cè)袀鹘y(tǒng)信息化建設(shè)思路，打破數(shù)據(jù)壁壘和信息孤島，建立靈活、可拆卸式的微服務(wù)架構(gòu)，提出“一三一”智慧工程總體思路，構(gòu)建全面感知、全域互聯(lián)、全程智控、全景可視的發(fā)展新格局，對(duì)于“智慧大藤峽” 建設(shè)具有重要的指導(dǎo)意義。 安全智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的典型實(shí)踐也說明了頂層設(shè)計(jì)的重要作用，對(duì)其他水利水電工程的智慧化建設(shè)有一定的參考價(jià)值。