曹光榮，舒衛(wèi)民，周保紅，譚 華，朱韶楠，張辛楠

(中國長江電力股份有限公司，湖北 宜昌 443002)

我國是世界上洪水最多的國家。自公元前185年的漢初到1911年清末的2096年，長江中下游就發(fā)生的較大洪災(zāi)214次，平均10年一次[1]。按照國務(wù)院批復(fù)的《長江流域綜合規(guī)劃》，為治理長江水患，開發(fā)利用水資源，長江流域相繼建成了一批大型水庫[2]。目前，長江上游水庫群已基本形成1個核心(三峽水庫)、4個骨干(烏東德、白鶴灘、溪洛渡和向家壩水庫)、5個群組(金沙江中游群、雅礱江群、岷江群、嘉陵江群、烏江群)[3]。中國三峽集團是全球最大的水電開發(fā)運營企業(yè)和我國最大的清潔能源集團，建設(shè)和運行金沙江下游-三峽梯級6座電站。6座電站中有5座位列世界前12大水電站，是保障長江安瀾，促進流域綠色發(fā)展的核心骨干工程，防洪庫容376億m3,電站裝機容量7 169.5萬kW，設(shè)計年發(fā)電量3 000億kWh，相當(dāng)于每年減少CO2排放2.5億t，70萬kW及以上機組占全球72%，其中白鶴灘100萬kW機組更是全球唯一。

三峽水利樞紐梯級調(diào)度通信中心(簡稱三峽梯調(diào))是中國長江電力股份有限公司下屬二級生產(chǎn)單位，主要負(fù)責(zé)金沙江下游-三峽梯級6座電站水庫的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度、電力實時調(diào)度，以及在建水電工程水文氣象服務(wù)保障等工作，統(tǒng)一接受水利部門、電網(wǎng)等上級調(diào)度機構(gòu)調(diào)度指令，協(xié)調(diào)梯級電站水庫調(diào)度運行，充分發(fā)揮梯級樞紐綜合效益。

智慧大樓是以建筑為平臺，兼具通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、建筑設(shè)備的，集管理、服務(wù)、系統(tǒng)為一體的最優(yōu)化組合，為人們提供便捷、舒適、安全額度區(qū)域環(huán)境[4]。智慧大樓的最終表現(xiàn)形式是高度集成的信息化管理體系，是以數(shù)據(jù)輸入為驅(qū)動，通過IT處理過程反饋得出結(jié)果，實現(xiàn)智慧大樓的具體功能[5]。

我國傳統(tǒng)調(diào)控大樓受建設(shè)時期技術(shù)及理念限制，重在大樓基建及系統(tǒng)硬件建設(shè)，無法適應(yīng)當(dāng)前梯級水庫精細(xì)化、智能化調(diào)度的要求。隨著計算機、人工智能和通信等技術(shù)的發(fā)展，為建設(shè)智慧調(diào)控大樓提供了可能。三峽梯調(diào)為培育水資源利用與流域梯級聯(lián)合調(diào)度核心能力，打造具備一定智慧調(diào)度功能的金沙江下游-三峽梯級聯(lián)合調(diào)度支撐平臺，通過加強與國內(nèi)知名高校、科研機構(gòu)和上級調(diào)度的合作研究，結(jié)合運行調(diào)度實踐，借助已建成的智慧長江與水電科學(xué)湖北省重點實驗室，圍繞梯級水庫智慧調(diào)度開展了一系列研究，初步形成了涵蓋氣象水文預(yù)報到多目標(biāo)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度為核心的自動化調(diào)度決策支持系統(tǒng)。按照“采用最新技術(shù)、體現(xiàn)世界一流水平”的總要求，建設(shè)了建筑面積6 000余m2的梯級電站調(diào)控大樓，作為流域水資源統(tǒng)一調(diào)度指揮中心，并通過調(diào)度通信網(wǎng)，將自動化調(diào)度決策支持系統(tǒng)與調(diào)控大樓有機結(jié)合，在流域梯級智慧調(diào)控大樓建設(shè)方面進行了有益的探索。流域智慧調(diào)控大樓結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 流域智慧調(diào)控大樓結(jié)構(gòu)圖

1 智慧樓宇建設(shè)

流域智慧調(diào)控大樓作為三峽梯調(diào)開展流域水資源統(tǒng)一調(diào)度的核心區(qū)域，接入了集基礎(chǔ)通信能力與移動辦公能力于一體的融合通信網(wǎng)絡(luò)。在此基礎(chǔ)上建設(shè)了包括機房能量管理、環(huán)境監(jiān)測、安全管理的現(xiàn)代智能化信息機房，打造安全、穩(wěn)定、高效的基礎(chǔ)環(huán)境。綜合運用云計算、大數(shù)據(jù)、衛(wèi)星移動通信、可視化、邊緣計算、人工智能技術(shù)建立了決策支持系統(tǒng)。按照功能分區(qū)通過大屏幕顯示技術(shù)、視頻會議技術(shù)、坐席聯(lián)動技術(shù)、大屏可視化技術(shù)建設(shè)有調(diào)度大廳、系統(tǒng)會商室等專用智能業(yè)務(wù)場所，為梯級水庫群聯(lián)合調(diào)度業(yè)務(wù)的開展提供智慧化的作業(yè)場所，并實現(xiàn)與水文部門、氣象部門等專業(yè)機構(gòu)的智能系統(tǒng)會商。借助智慧工地管理系統(tǒng)促進智慧樓宇建設(shè)過程的全面管控。

1.1 智慧調(diào)度大廳和機房建設(shè)

調(diào)度大廳作為調(diào)控大樓最核心的區(qū)域，是流域梯級電站調(diào)度的中樞。在建設(shè)過程中需要充分考慮智慧調(diào)度要求。調(diào)度大廳利用雙層結(jié)構(gòu)，土建層高9 m，面積近600 m2。滿足運行調(diào)度人員每周7×24 h日常生產(chǎn)需求。結(jié)合調(diào)度業(yè)務(wù)需求，調(diào)度大屏和調(diào)度員席位設(shè)計成弧形，按值班功能分塊，分前后兩排坐席，每個席位不少于6面顯示器。為更好地滿足調(diào)度監(jiān)視、展示效果，調(diào)度大屏按“主屏+兩面?zhèn)绕痢辈贾?，總體顯示面積168 m2。主屏采用三色激光DLP投影單元組成，側(cè)屏采用LCD拼接單元組成，采用NoGap技術(shù)，拼縫小于0.1 mm，7×24 h不間斷運行可達6～10萬h。調(diào)度大廳頂部造型設(shè)計為異型天花，采用弧形鋁板配合軟膜天花燈帶建造，在天花上方預(yù)留檢修走馬道，方便吊頂管線、消防暖通及燈具等維修。異型天花采用輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)，為確保安全和施工質(zhì)量，在設(shè)計階段進行了吊頂及走馬道受力分析，在材料加工前進行電子施工圖放樣和現(xiàn)場施工放樣。調(diào)度大廳照明系統(tǒng)按照主控制室標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，其照度標(biāo)準(zhǔn)為500 Lx，根據(jù)人體工程學(xué)及控制室使用需求，為緩解工作人員長時間在大屏幕與工作臺間切換視線所引起的視覺疲勞，桌面照明強度標(biāo)準(zhǔn)按照500 Lx設(shè)計，屏幕前方的垂直面照度控制在100 Lx以下，照明系統(tǒng)采用智能控制，充分體現(xiàn)綠色、環(huán)保、節(jié)能設(shè)計原則，形成一個無眩光、柔和、明亮的燈光環(huán)境。

按照智慧調(diào)控大樓建設(shè)要求，自動化和通信機房以電子信息系統(tǒng)機房A級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，從機房位置選擇、內(nèi)部布局、裝飾裝修、溫濕度、空氣含塵濃度、噪聲、電磁干擾、振動及靜電、消防、空氣調(diào)節(jié)、供電、照明、防雷與接地、綜合布線、機房環(huán)境監(jiān)控與安全防范、防滲防露及擋水排水措施等方面，全面滿足數(shù)據(jù)中心內(nèi)設(shè)備安全運行、節(jié)能減排以及智慧系統(tǒng)運行要求。機房機柜，在系統(tǒng)設(shè)計中充分考慮用戶后期的擴容需求。調(diào)控樓的網(wǎng)絡(luò)綜合布線及機房綜合布線、信息發(fā)布與查詢系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、照明系統(tǒng)均納入樓宇智能化整體設(shè)計與建設(shè)。

貫徹以人為本的理念，在調(diào)控樓建有新風(fēng)和暖通系統(tǒng)。為降低室內(nèi)噪音，將原設(shè)計在地下室和樓頂?shù)?臺10 kV變壓器、新風(fēng)和暖通系統(tǒng)室外機，調(diào)整到調(diào)控樓室外場地，相應(yīng)增加了暖通室內(nèi)室外機的連接管長度，通過適當(dāng)增加主機功率等技術(shù)措施來保障暖通效果。三峽梯調(diào)調(diào)度大廳見圖2。

圖2 三峽梯調(diào)調(diào)度大廳圖

1.2 智慧工地管理系統(tǒng)

綜合運用互聯(lián)網(wǎng)、移動通信、數(shù)字視頻等技術(shù)，搭建一個以進度為主線、以成本為核心、以項目為主體的多方協(xié)同、多級聯(lián)動、管理預(yù)控、整合高效的生產(chǎn)經(jīng)營管控平臺，對“人、機、料、法、環(huán)”等各生產(chǎn)要素實現(xiàn)實時監(jiān)控和全面管控，實現(xiàn)業(yè)務(wù)間的互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)共享和綜合展現(xiàn)。系統(tǒng)支持電腦端和手機端登錄，其主要功能包括：施工人員管理、安全教育管理、視頻監(jiān)控管理、材料進出場管理、隱蔽工程管理和施工進度管理。

施工期間新冠肺炎疫情尚未完全結(jié)束，項目組制定了嚴(yán)格的疫情防控措施，通過智慧工地管控平臺，加強對施工進場人員、車輛和物資的防控，采用數(shù)字化手段全面落實了各項疫情防控措施，管理效率與管控力度得到了明顯提升。

為保障項目的順利實施，成立了由業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理、施工等單位人員組成的施工現(xiàn)場管控項目組，充分利用智慧工地管理系統(tǒng)，對30多個合同項目進行統(tǒng)籌管理，細(xì)化項目管控計劃，嚴(yán)格進度、費用、質(zhì)量、安全、防疫管控措施，為項目的安全、規(guī)范、高效實施打下了堅實基礎(chǔ)。

2 探索建設(shè)智慧調(diào)度決策支持系統(tǒng)

三峽梯調(diào)圍繞“氣流、水流、電流”業(yè)務(wù)鏈，與相關(guān)單位合作，經(jīng)過20多年的科技創(chuàng)新和產(chǎn)研轉(zhuǎn)化，先后建成了氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)、水文預(yù)報系統(tǒng)、水調(diào)自動化系統(tǒng)、電調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)、水資源決策支持系統(tǒng)、可視化展示系統(tǒng)以及調(diào)度通信網(wǎng)等滿足梯級水庫群聯(lián)合調(diào)度需求的業(yè)務(wù)體系，在數(shù)字化、智慧化、流域化調(diào)度等方面進行了一些探索，為金沙江下游-三峽梯級水庫的智慧預(yù)報調(diào)度提供了有力支撐。梯級水庫業(yè)務(wù)系統(tǒng)體系見圖3。

2.1 氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)

三峽梯調(diào)氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)針對水庫調(diào)度特殊需求，參照中國氣象局信息化發(fā)展規(guī)劃，按照省級氣象臺規(guī)模建設(shè)。系統(tǒng)采用分層設(shè)計思想，搭建了基礎(chǔ)設(shè)施支撐環(huán)境、建立了數(shù)據(jù)支撐管理系統(tǒng)、氣象預(yù)報預(yù)測和氣象業(yè)務(wù)服務(wù)平臺，涵蓋了實況監(jiān)測、智能預(yù)報分析及評價檢驗等功能模塊。

在實況監(jiān)測方面，接入了長江流域728個國家氣象站、20 394個區(qū)域氣象站，受電區(qū)域1 028個國家氣象站，長江流域74部天氣雷達，F(xiàn)Y2、FY4和葵花8氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)。監(jiān)測范圍涵蓋長江流域和受電區(qū)域，監(jiān)測內(nèi)容包括長江流域降水，三峽區(qū)域暴雨、雷電、大風(fēng)等災(zāi)害性天氣，受電區(qū)域臺風(fēng)、寒潮、高溫等用電高影響天氣，流域極端降水事件等。

圖3 梯級水庫業(yè)務(wù)系統(tǒng)體系圖

在預(yù)報分析方面，一是利用雷達資料和地面觀測資料，制作短臨災(zāi)害性天氣預(yù)警產(chǎn)品。二是利用全球先進氣象模式產(chǎn)品，通過智能訂正和人工修正，制作10 d內(nèi)的網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品(空間上5 km×5 km，時間間隔3 h)。三是利用全球氣候監(jiān)測資料和氣候模式產(chǎn)品，制作延伸期(10-30日)、月、季節(jié)降水趨勢預(yù)測。并已開展受電區(qū)域的氣象要素趨勢預(yù)報，包括氣溫、臺風(fēng)等。精度評價結(jié)果表明，氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)預(yù)報產(chǎn)品精度，3 d以內(nèi)降雨過程精確，4～10 d中期預(yù)報降水過程可靠，11～30 d延伸期預(yù)測總體趨勢能較好把握。

在預(yù)報評價檢驗方面，實現(xiàn)了對多家主流模式預(yù)報和主客觀融合預(yù)報進行分級降水TS、空報率、漏報率檢驗，以及時段內(nèi)預(yù)報格點與雨量站點實況直觀呈現(xiàn)對比。氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能模塊見圖4。

圖4 氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能模塊圖

三峽梯調(diào)結(jié)合智慧調(diào)度發(fā)展規(guī)劃，通過持續(xù)對氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)升級完善，逐步構(gòu)建了符合三峽、成都和昆明等多區(qū)域氣象業(yè)務(wù)統(tǒng)一應(yīng)用的專業(yè)系統(tǒng)，在金沙江下游-三峽梯級水利樞紐的施工建設(shè)、防洪調(diào)度、電力生產(chǎn)、航運以及安全經(jīng)濟運行中發(fā)揮了重要作用。

2.2 水文預(yù)報系統(tǒng)

長江上游水文預(yù)報系統(tǒng)是以水調(diào)自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)管理平臺，以GIS為可視化平臺，以洪水預(yù)報、水動力學(xué)等專業(yè)模型為核心，根據(jù)洪水預(yù)報與防洪調(diào)度的業(yè)務(wù)流程，采用B/S和C/S混合體系結(jié)構(gòu)研發(fā)的軟件平臺，無縫接入世界主流數(shù)值氣象預(yù)報成果，實現(xiàn)長江上游流域各預(yù)報站點和重點水庫短中長期一體化預(yù)報。系統(tǒng)采用定時自動和人工交互的預(yù)報模式，提供預(yù)報專業(yè)模型計算服務(wù)，支撐高級業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺中的各類調(diào)度分析計算。

系統(tǒng)基于研制的長江上游流域短、中、長期水文預(yù)報模型，采用“流域子單元-產(chǎn)匯流分區(qū)-降雨交互預(yù)報分區(qū)”多級面雨量接入方式，把長江上游流域100萬km2，劃分為1 437個流域子單元，377個產(chǎn)匯流分區(qū)，132個預(yù)報站點，通過與ECMWF(歐洲中期數(shù)值預(yù)報中心)、NCEP(美國國家環(huán)境預(yù)報中心)、GRAPES(中國氣象局全球/區(qū)域集合預(yù)報系統(tǒng))以及三峽梯調(diào)等多家數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的耦合，實現(xiàn)了10日預(yù)見期的徑流預(yù)報；采用水文統(tǒng)計、物理成因和人工智能等多種方法，實現(xiàn)了12旬、18月和年極值尺度的徑流預(yù)報；在此基礎(chǔ)上，采用過程匹配技術(shù)，完成短中長期預(yù)報成果的協(xié)同一致。采用重點水庫出庫流量多模式設(shè)定、預(yù)報站點信息互饋實時校正等技術(shù)，全面考慮了流域內(nèi)水利工程調(diào)蓄對預(yù)報過程的影響，提高了預(yù)報精度。

目前，預(yù)報系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了提前3～5 d準(zhǔn)確預(yù)報三峽水庫入庫流量，提前6～7 d對洪水作出預(yù)估，提前8～10 d對洪水進行定性分析，其中24 h預(yù)報精度98%；2～7 d預(yù)報精度90%；月預(yù)報精度86%；三峽水庫洪峰平均預(yù)報精度95.1%，平均預(yù)見期34.2 h；預(yù)報精度在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先水平，為以三峽為核心的梯級水庫優(yōu)化調(diào)度提供了技術(shù)支撐。水文預(yù)報系統(tǒng)主要功能模塊見圖5。

圖5 水文預(yù)報系統(tǒng)主要功能模塊圖

2.3 水調(diào)自動化系統(tǒng)

三峽梯級水調(diào)自動化系統(tǒng)于2003年投運，經(jīng)過多年的運行、改造和完善，逐步發(fā)展成為一套滿足金沙江下游-三峽梯級樞紐聯(lián)合調(diào)度的業(yè)務(wù)支撐平臺。

水調(diào)自動化系統(tǒng)功能包括基礎(chǔ)應(yīng)用、高級應(yīng)用、服務(wù)及后臺管理功能三部分?；A(chǔ)應(yīng)用功能包括主系統(tǒng)云平臺、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)處理、信息查詢與展示、報表、數(shù)據(jù)監(jiān)視和報警等?；A(chǔ)應(yīng)用功能通過對數(shù)據(jù)進行全生命周期的管理，搭建高效、高質(zhì)量數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)對全流域水雨情的查詢與監(jiān)視，能對上游流域主要水庫運行信息進行查詢、展示與分析，提供方便快捷的報表查詢、分析和設(shè)計工具。高級應(yīng)用功能包括梯級水庫調(diào)度方案編制、輔助決策工具集、水能利用分析、資料整編分析及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能，實現(xiàn)梯級水庫長中短期入庫流量預(yù)報及梯級水庫聯(lián)合調(diào)度方案編制等，并為優(yōu)化調(diào)度提供決策工具。服務(wù)及后臺管理功能包括系統(tǒng)消息機制及應(yīng)用服務(wù)中間件功能、第三方接口及系統(tǒng)二次開發(fā)功能、軟件版本管理、系統(tǒng)管理與監(jiān)控等。通過服務(wù)及后臺管理功能，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)第三方應(yīng)用的功能和數(shù)據(jù)接入，并對軟件實施高可靠性的系統(tǒng)及版本管理。

水調(diào)自動化系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)、計算和存儲資源，將宜昌、成都及昆明三地的業(yè)務(wù)進行整合，通過搭建云計算架構(gòu)和大數(shù)據(jù)中心，提供系統(tǒng)智能化解決方案及可視化展示、大數(shù)據(jù)管理等新功能應(yīng)用，提高系統(tǒng)多業(yè)務(wù)協(xié)同能力和應(yīng)急處置能力，建立統(tǒng)一的水調(diào)自動化系統(tǒng)平臺，使其具備支撐梯級水庫智慧調(diào)度的功能。水調(diào)系統(tǒng)構(gòu)架見圖6。

2.4 三峽梯級電調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)

三峽梯級電調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)按照“調(diào)控一體化”運行管理模式設(shè)計和建設(shè)，具有數(shù)據(jù)采集與處理、安全運行監(jiān)視、智能報警、運行調(diào)度、操作控制和管理等功能，同時負(fù)責(zé)接受上級調(diào)度系統(tǒng)下達的各項指令，向上級調(diào)度傳送所需的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了梯級電站的遠(yuǎn)程全面監(jiān)視，同時具備遠(yuǎn)方控制、調(diào)節(jié)能力。

目前，三峽集團所屬梯級水電站所產(chǎn)生的清潔電能源源不斷地輸送到華中、華東、華南和西南地區(qū)，惠及11省2市。

2.5 水資源決策支持系統(tǒng)

在滿足防洪、航運、發(fā)電、供水、生態(tài)等綜合需求條件下，以實現(xiàn)流域水資源利用綜合效益最大為目標(biāo)，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)、能夠滿足金沙江下游-三峽梯級水庫群綜合運行管理需求的梯級水庫群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度管理應(yīng)用系統(tǒng)，提升水資源利用效率。

圖6 水調(diào)系統(tǒng)構(gòu)架圖

水資源決策支持系統(tǒng)包括水庫群調(diào)度模擬、河道演進仿真、聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度和預(yù)報調(diào)度效益綜合評估等4個模塊。水庫群調(diào)度模擬、河道演進仿真以長江上游流域控制性大型水庫為對象，通過建立水庫調(diào)度規(guī)則，模擬上游水庫未來調(diào)度運行的可能情景，分析上游水庫群調(diào)蓄對金沙江下游-三峽梯級電站的影響，能開展徑流模擬計算及其河道演算。優(yōu)化調(diào)度模塊綜合考慮防洪、供水、航運、生態(tài)等水資源綜合利用需求和電力市場需求等約束，能快速高效分析計算滿足不同調(diào)度目標(biāo)的最優(yōu)方案，實現(xiàn)梯級電站綜合調(diào)度最優(yōu)化。預(yù)報調(diào)度效益綜合評估模塊可基于長系列數(shù)據(jù)，對長中短期預(yù)報成果及梯級水庫調(diào)度的結(jié)果進行評估，根據(jù)評估結(jié)果推薦未來時段或指定情景下的預(yù)報模型和調(diào)度方案，提出優(yōu)化建議。水資源決策支持系統(tǒng)功能見圖7。

圖7 水資源決策支持系統(tǒng)功能圖

系統(tǒng)通過對各功能模塊進行集成，實現(xiàn)方案編制、評估、實施和反饋的一體化功能，具備流域全信息集成、跨區(qū)域聯(lián)合調(diào)度、多模型多方案對比決策、場景綜合應(yīng)用、可視化展示等功能，有力提升聯(lián)合調(diào)度競爭力。

2.6 調(diào)度通信網(wǎng)

為支持流域智慧調(diào)控大樓各智慧流域調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸需要、同時滿足調(diào)度語音通信及視頻會商的需求，建設(shè)了流域調(diào)度通信系統(tǒng)，以實現(xiàn)廠站、上級調(diào)度機構(gòu)和三峽梯調(diào)調(diào)度數(shù)據(jù)以及梯調(diào)預(yù)報調(diào)度業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。流域調(diào)度通信系統(tǒng)主要包括傳輸系統(tǒng)、調(diào)度交換系統(tǒng)、融合通信系統(tǒng)。

傳輸系統(tǒng)。為實現(xiàn)調(diào)度數(shù)據(jù)在調(diào)度機構(gòu)和廠站之間的可靠傳輸，建立了以地面光傳輸網(wǎng)通信為主和天上衛(wèi)星通信為輔的跨區(qū)域、長距離(6 700 km)、穩(wěn)定可靠的傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)宜昌、成都、昆明三地調(diào)度調(diào)控中心、6座梯級電站和上級調(diào)度機構(gòu)的穩(wěn)定數(shù)據(jù)交互。

調(diào)度交換系統(tǒng)。調(diào)度交換系統(tǒng)是一套服務(wù)電力調(diào)度運行的語音通信系統(tǒng)，采用電路交換與軟交換雙網(wǎng)雙技術(shù)融合的方式構(gòu)架，遵守電力調(diào)度通信網(wǎng)“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一調(diào)度、分級建設(shè)、分級管理”的管理原則。調(diào)度交換系統(tǒng)提供了電廠、調(diào)控樓調(diào)度大廳以及上級調(diào)度單位間的專用語音通信。調(diào)度交換系統(tǒng)設(shè)備還提供了多套錄音功能，調(diào)度電話錄音會同時保存在電路模擬數(shù)字錄音設(shè)備和軟交換錄音設(shè)備中。

融合通信系統(tǒng)。為滿足公司跨區(qū)域經(jīng)營、生產(chǎn)、辦公和管理的需求，建立了集基礎(chǔ)通信能力和移動辦公能力一體的融合通信系統(tǒng)，實現(xiàn)語音、消息、群組、移動辦公、多媒體會議等功能，為公司提供電話、視頻、融合會議、企業(yè)通信錄、群組等各項融合通信系統(tǒng)功能，可實現(xiàn)設(shè)備故障的專家遠(yuǎn)程診斷、網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)，移動辦公。同時可以減少員工出差的次數(shù)，初步測算每年可以為公司節(jié)省210萬元的成本費用。隨著公司生產(chǎn)經(jīng)營業(yè)務(wù)的不斷擴大，融合通信系統(tǒng)視頻、語音、融合會議等功能應(yīng)用范圍也將持續(xù)拓展。梯級電站通信光環(huán)網(wǎng)見圖8。

2.7 可視化展示系統(tǒng)

為系統(tǒng)全面展示梯級水庫調(diào)度核心業(yè)務(wù)和綜合效益，在調(diào)度大廳研發(fā)了可視化展示系統(tǒng)。系統(tǒng)深度融合大數(shù)據(jù)、云計算、AI、融合通信等前沿技術(shù)應(yīng)用，將信息、技術(shù)、設(shè)備與水資源管理需求有機結(jié)合，支撐對各業(yè)務(wù)過程進行全面表現(xiàn)，提升科學(xué)化決策調(diào)度管理水平。

圖8 梯級電站通信光環(huán)網(wǎng)圖

流域梯級聯(lián)合調(diào)度數(shù)據(jù)“廣度”非凡，涉及防洪、發(fā)電、航運、生態(tài)調(diào)度等多領(lǐng)域綜合性業(yè)務(wù)，信息系統(tǒng)眾多、數(shù)據(jù)資源種類復(fù)雜多樣。通過對水文、氣象、生態(tài)、航運、通信自動化等各領(lǐng)域信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)平臺、前端感知設(shè)備等廣泛的數(shù)據(jù)資源進行總結(jié)提煉，建設(shè)了“氣象水文預(yù)報”、“防洪調(diào)度”、“發(fā)電調(diào)度”、“綜合利用”、“通信自動化系統(tǒng)”等5個展示專題。通過對專題業(yè)務(wù)充分挖掘，將各主題的數(shù)據(jù)指標(biāo)、功能應(yīng)用、交互邏輯等內(nèi)容進行了科學(xué)梳理，從流域大范圍態(tài)勢到具體設(shè)備運維情況，實現(xiàn)了從宏觀業(yè)務(wù)的全面監(jiān)測到微觀具體業(yè)務(wù)的鉆取查詢，實現(xiàn)信息全方位、多角度、多層面的直觀、生動展示。其構(gòu)建了一個智能決策中樞，賦能用戶業(yè)務(wù)管理決策的科學(xué)化、智能化。

大屏可視化展示平臺總體結(jié)構(gòu)共分6個層次、2個體系。由下至上分別為數(shù)據(jù)來源層、基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用系統(tǒng)層、用戶界面層、應(yīng)用場景，左右兩側(cè)分別為標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范體系、信息安全防護體系。大屏可視化構(gòu)架見圖9。

3 結(jié) 語

三峽梯調(diào)深入貫徹“抓創(chuàng)新就是抓發(fā)展 謀創(chuàng)新就是謀未來”理念，以提升梯級電站智慧化調(diào)度能力為目標(biāo)，在新建的流域梯級調(diào)控大樓，圍繞調(diào)度核心業(yè)務(wù)研發(fā)并安裝了6大業(yè)務(wù)系統(tǒng)，通過調(diào)度通信網(wǎng)將上級調(diào)度機構(gòu)、廠站和三峽梯調(diào)，以及獨立的業(yè)務(wù)系統(tǒng)融為一體，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的融合通融，業(yè)務(wù)的有機整合，有效提高了工作效率及業(yè)務(wù)智慧化水平，促進了與業(yè)務(wù)相關(guān)方的溝通協(xié)調(diào)，更快地響應(yīng)上級調(diào)度機構(gòu)的調(diào)度指令。形成了梯級水庫聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度支撐平臺，顯著提高了梯級水庫預(yù)報調(diào)度的智能化水平。

圖9 大屏可視化構(gòu)架圖

在2020年梯級水庫調(diào)度過程中，借助智慧系統(tǒng)，三峽梯調(diào)科學(xué)編制調(diào)度方案，高效、精準(zhǔn)執(zhí)行調(diào)度指令，圓滿完成了各項調(diào)度任務(wù)。在2020年長江流域5場編號洪水調(diào)度過程中，金沙江下游-三峽梯級水庫攔蓄洪水330億m3，避免了荊江分洪區(qū)的啟用，避免了60余萬人口轉(zhuǎn)移、約3.26萬hm2耕地和約0.66萬hm2水產(chǎn)養(yǎng)殖面積被淹；溪洛渡、向家壩、三峽、葛洲壩4座電站發(fā)電量2 269億kWh，占全國水電發(fā)電總量近20%，占全國發(fā)電量的3.5%。其中三峽電站年發(fā)電量1 118億kWh創(chuàng)造了新的世界記錄；三峽船閘年貨物通過量達1.4億t，是三峽工程建設(shè)前該斷面最大年貨運量1 800萬t的7倍；梯級水庫向下游補水達300余億m3，在保障長江安瀾，助力長江綠色可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮了核心作用。

三峽梯調(diào)圍繞建設(shè)智慧調(diào)控大樓進行了有益的探索與實踐，取得了一定的成效。為實現(xiàn)更高水平、更深層次的智慧化調(diào)度，全面建成流域智慧調(diào)控大樓，更好地發(fā)揮梯級水庫綜合效益，需要繼續(xù)科技攻關(guān)：一是堅持科技引領(lǐng)、創(chuàng)新驅(qū)動，加大對智慧調(diào)度關(guān)鍵、核心技術(shù)研發(fā)投入，解決人工經(jīng)驗系統(tǒng)化、預(yù)報調(diào)度深度智能化等痛點和難點問題。二是深化數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的全面互聯(lián)互通，并逐步整合成基于同一業(yè)務(wù)平臺的智慧化調(diào)度平臺，實現(xiàn)“實體長江”到“數(shù)字長江”，再到“智慧長江”的轉(zhuǎn)化，為流域梯級水庫智慧調(diào)度提供模擬和決策支持，為長江經(jīng)濟帶發(fā)展、長江大保護和雙碳目標(biāo)實現(xiàn)發(fā)揮更大作用。