劉紅霞 周 趙

(杭州市水庫管理服務(wù)中心，浙江 杭州 311122)

1 概述

21世紀(jì)，信息化技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)，在人們生產(chǎn)和生活中的各個領(lǐng)域逐漸扮演著越來越重要的角色。水利工程作為國民經(jīng)濟(jì)中的重要一部分，也在不斷探索與信息化技術(shù)的融合發(fā)展。浙江省于2016年開始推行全省水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理工作，其中，水利工程信息化管理是標(biāo)準(zhǔn)化管理工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)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(xiàng)運(yùn)行管理事項(xiàng)具體化、運(yùn)行管理操作規(guī)范化和流程化、運(yùn)行管理臺賬無紙化，并能實(shí)現(xiàn)水行政主管部門對工程運(yùn)行管理狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)管和在線查看[1]。“水利工程管理信息化”是促進(jìn)水利工程管理從傳統(tǒng)管理模式向現(xiàn)代化管理模式轉(zhuǎn)變的重要途徑。但如何建設(shè)一套高效、方便、實(shí)用的信息化系統(tǒng)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(wù)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(xiàn)代化、標(biāo)準(zhǔn)化管理的典型工程。為此，水庫管理人員在信息化技術(shù)應(yīng)用方面進(jìn)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(qū)閑林街道，工程任務(wù)以城市應(yīng)急備用和抗咸供水為主、結(jié)合防洪和改善水環(huán)境等綜合利用。工程概算投資26.7億元，設(shè)計(jì)供水量滿足2020年水平年杭州主城區(qū)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(bǔ)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(shè)計(jì)洪水位為70.75 m，2000年一遇校核洪水位為70.86 m，相應(yīng)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(shè)，2016年4月，水庫歷經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)化管理省級驗(yàn)收。

3 信息化建設(shè)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(yùn)行管理工作涉及眾多方面，若采用傳統(tǒng)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(xiàn)代化管理工作的需要，直接影響工作效率和效果。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通過信息化技術(shù)，革新傳統(tǒng)手工管理手段，利用先進(jìn)的電子信息技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)工程安全運(yùn)行的自動化、數(shù)字化，日常辦公的流程化、定量化，調(diào)度決策的科學(xué)化、智能化，水庫管理的信息化、現(xiàn)代化是一種必然趨勢。

3.2 充分發(fā)揮水庫綜合效益的需要

閑林水庫作為浙江省重點(diǎn)水利項(xiàng)目，是杭州市的應(yīng)急備用水源，同時(shí)在防洪、抗咸和改善水環(huán)境等方面均發(fā)揮著舉足輕重的作用。水利信息化作為水庫運(yùn)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(fā)揮，保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

3.3 推進(jìn)水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理的需要

浙江省人民政府辦公廳在《關(guān)于全面推行水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理的意見》[2]中明確提出，要加快推進(jìn)水利工程信息化管理工作。采取信息化技術(shù)和手段實(shí)現(xiàn)閑林水庫工程標(biāo)準(zhǔn)化管理是實(shí)現(xiàn)全省水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理的建設(shè)目標(biāo)與任務(wù)。

4 感知體系建設(shè)

閑林水庫工程信息化建設(shè)核心工作是感知體系和集成平臺建設(shè)。感知體系是獲取數(shù)據(jù)的關(guān)鍵部分，是信息技術(shù)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(zhì)監(jiān)測、安全監(jiān)測和視頻監(jiān)控等四大系統(tǒng)。

4.1 自動化工控系統(tǒng)

閑林水庫工程的控制閘門、泵站、閥門等數(shù)量較多，自動化工控系統(tǒng)解決了工程控制模式分散，實(shí)現(xiàn)各站點(diǎn)統(tǒng)一調(diào)度和科學(xué)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(xiàn)地控制單元級?，F(xiàn)地控制級通過安裝在現(xiàn)地的LCU(計(jì)算機(jī)監(jiān)控現(xiàn)地控制單元)柜，實(shí)現(xiàn)管理區(qū)域內(nèi)閘泵的自動控制及相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、處理，中央控制級則通過對現(xiàn)地控制單元內(nèi)的PLC程序進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)水庫中央控制室對閘門、泵站、閥門的遠(yuǎn)程控制和工情數(shù)據(jù)的采集，方便管理者遠(yuǎn)程操作及實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場閘閥開閉情況。

4.2 水雨情、水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)

閑林水庫建成一套全自動水雨情監(jiān)測系統(tǒng)，通過布設(shè)在庫區(qū)的2個遙測水位站和5個專用雨量站，實(shí)現(xiàn)水位、雨量、氣象等信息的自動采集、存貯和傳輸，為工程調(diào)度、防汛、供水提供重要數(shù)據(jù)支撐。

閑林水庫作為杭州城市應(yīng)急備用水源，水質(zhì)安全尤為重要。為及時(shí)把握水庫內(nèi)水質(zhì)情況，建成一套水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)每6 h取樣分析一次，監(jiān)測指標(biāo)為水質(zhì)五參數(shù)(pH、水溫、溶解氧、濁度、電導(dǎo)率)、氨氮、總磷、總氮、葉綠素a、藍(lán)綠藻、水中油、揮發(fā)酚、高錳酸鹽指數(shù)等13個重要參數(shù)，水質(zhì)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸至中控室。

4.3 工程安全監(jiān)測設(shè)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(jiān)測設(shè)施，監(jiān)測內(nèi)容包括壩體表面變形，面板接縫變形，面板應(yīng)力變形，滲流，水文環(huán)境等5類。通過滲壓計(jì)、應(yīng)變計(jì)、測縫計(jì)、鋼筋計(jì)等采集傳感器自動采集數(shù)據(jù)，再通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至中控室進(jìn)行分析，密切了解工程安全動態(tài)。

4.4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

為實(shí)時(shí)監(jiān)控庫區(qū)、下游河道及管理區(qū)內(nèi)情況，閑林水庫通過與運(yùn)營商合作及自行建設(shè)共布設(shè)了100余路監(jiān)控?cái)z像頭及語音喊話系統(tǒng)，對重要區(qū)域及主要出入口實(shí)現(xiàn)監(jiān)控全覆蓋，全方位、無死角保障水庫生產(chǎn)安全。

5 集成平臺建設(shè)

根據(jù)閑林水庫工程標(biāo)準(zhǔn)化管理手冊，工程共設(shè)置8大類崗位，121個事項(xiàng)[4]，為了讓管理事項(xiàng)具體化、事項(xiàng)操作流程化、管理記錄無紙化、流程處置閉環(huán)化，在自動化工控、水雨情水質(zhì)監(jiān)測、安全監(jiān)測和視頻監(jiān)控等感知系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)構(gòu)建了一套集信息展示、水質(zhì)監(jiān)測、水雨情測報(bào)與防洪調(diào)度、安全監(jiān)測、視頻監(jiān)控、運(yùn)行管理、辦公應(yīng)用等于一體的綜合管理平臺。

為保障平臺各組件功能獨(dú)立、服務(wù)明確、邏輯清楚，將整個平臺體系劃分為六個邏輯層：基礎(chǔ)設(shè)施層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)接入層、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、用戶層。各層之間邏輯明確、獨(dú)立作業(yè)。平臺應(yīng)用框架圖見圖1。

基礎(chǔ)設(shè)施層：主要是為信息化設(shè)施提供安全、可靠的運(yùn)行環(huán)境，包括中控室、機(jī)房及布設(shè)在內(nèi)的設(shè)施設(shè)備，如機(jī)柜、備用電源、精密空調(diào)等。通過對現(xiàn)有的管理房、內(nèi)部供電系統(tǒng)及其他基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行升級改造，建成現(xiàn)代化的中控室和機(jī)房，并已通過等保二級備案。

網(wǎng)絡(luò)傳輸層：傳輸層是整個體系結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵層次之一，利用互聯(lián)網(wǎng)、水利專網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，負(fù)責(zé)向上層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，將從數(shù)據(jù)接入層和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)層采集的數(shù)據(jù)存入各數(shù)據(jù)庫。

數(shù)據(jù)接入層：該層是整個平臺數(shù)據(jù)采集的核心層，主要依靠自動化工控、水雨情監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、視頻監(jiān)控、大壩安全監(jiān)測等系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集閘門狀態(tài)、水情水質(zhì)信息、視頻畫面、工程安全動態(tài)等數(shù)據(jù)。

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)層：該層主要是存儲包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、工程屬性、設(shè)施設(shè)備信息等各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

業(yè)務(wù)應(yīng)用層：該層主要包括移動平臺和業(yè)務(wù)系統(tǒng)。其中移動平臺實(shí)現(xiàn)了水庫移動化管理辦公，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在手機(jī)端實(shí)現(xiàn)水雨情、氣象、工程運(yùn)行監(jiān)測、監(jiān)控畫面、調(diào)度運(yùn)行、巡查、行政辦公等多種業(yè)務(wù)應(yīng)用信息的移動化管理。業(yè)務(wù)系統(tǒng)主要包括工程運(yùn)行調(diào)度、運(yùn)行安全監(jiān)控管理、水庫基礎(chǔ)信息展示、維修養(yǎng)護(hù)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(quán)限分配為不同的管理人員設(shè)置合理的權(quán)限。

集成平臺自2017年投入運(yùn)行以來，極大的提高了水庫運(yùn)行管理效率：一是將閘門、閥門等工情信息統(tǒng)一展現(xiàn)在平臺首頁，方便查閱和調(diào)度管理；二是實(shí)現(xiàn)水雨情、水質(zhì)、大壩監(jiān)測實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的讀取，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，方便實(shí)時(shí)了解水庫安全動態(tài)；三是將各路視頻監(jiān)控?zé)o縫接入，安防工作效率明顯提升；四是平臺展示了工程基礎(chǔ)信息，實(shí)現(xiàn)了公文流轉(zhuǎn)、訂餐管理、培訓(xùn)統(tǒng)計(jì)等功能，實(shí)現(xiàn)無紙化辦公且提高了辦公效率；五是調(diào)度運(yùn)行、隱患管理等模塊實(shí)行電子化流程流轉(zhuǎn)，事項(xiàng)處置閉環(huán)化，符合標(biāo)準(zhǔn)化管理理念；六是實(shí)現(xiàn)移動化辦公和巡查，大大提升工作便捷性。

6 結(jié)語

信息化技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用符合行業(yè)發(fā)展趨勢，也是水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管的必然要求。閑林水庫工程在浙江省水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理工作的指導(dǎo)下，在不斷探索中建成的這套現(xiàn)代化管理平臺，極大地提高了工程運(yùn)行管理效率，也為其他工程的信息化建設(shè)提供參考。