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1、引额供水工程管理信息系统介绍引额供水工程管理信息系统介绍额河建管局 周小兵 2010年9月 1管理信息系统的需求分析2系统的总体结构及功能3已建成系统介绍4逐步完善的高级应用5几点体会1、管理信息系统的需求分析通过需 求分析制定总 体规划分步分 阶段实施高级应用软件的 开发使用达到现 代化管理 的目标四大背景 1、工程环境特殊，客观上要求实现远程自动化管理。 2、工程规模巨大、技术复杂，必须提高管理的科技水平 。 3、长距离线性输配水工程安全、稳定运行的迫切需要 。 4、大型供水工程现代化管理的必然趋势。635水利枢纽喀腊塑水利枢纽顶山隧洞西水东引总干渠小洼槽倒虹吸乌伦古河渡槽引额济乌工程50
2、0水库沙漠明渠三个泉倒虹吸引额济克 戈壁明渠额河建管局“635” 水利枢纽全景枢纽为大（枢纽为大（2 2）型）型等工程，水库总库容等工程，水库总库容2.822.82亿亿mm3 3。由粘土心墙坝、导流兼泄洪排。由粘土心墙坝、导流兼泄洪排 砂隧洞、发电引水隧洞、发电厂房、溢洪道、总干进水闸、升压站等建筑物组成。最大坝砂隧洞、发电引水隧洞、发电厂房、溢洪道、总干进水闸、升压站等建筑物组成。最大坝 高高70.6m70.6m，坝顶高程，坝顶高程650m650m，正常蓄水位，正常蓄水位645m645m，电站总装机，电站总装机32MW.32MW. 运行中的总干渠总干渠工程北起总干渠工程北起“ “635635
3、” ”水利枢纽，南止顶山节制退水闸，渠线全长水利枢纽，南止顶山节制退水闸，渠线全长133.6km133.6km。主体。主体 工程包括：引水明渠、白山嘴隧洞、博塔玛依隧洞、乌伦古河渡槽及其他建筑物工程包括：引水明渠、白山嘴隧洞、博塔玛依隧洞、乌伦古河渡槽及其他建筑物. . 渠道设计流量渠道设计流量68m68m3 3/s/s，加大设计流量，加大设计流量75m75m3 3/s/s。顶山隧洞：顶山隧洞： 洞长洞长15km15km，洞径，洞径5.2m,5.2m,设计流量设计流量47m47m3 3/s/s，是目前国内已建成的最长的软岩隧洞。，是目前国内已建成的最长的软岩隧洞。小洼槽倒虹吸由进口段、玻璃钢管
4、身段、出口段组成，全长小洼槽倒虹吸由进口段、玻璃钢管身段、出口段组成，全长5.6km5.6km，管道工作压，管道工作压 力为力为0.46MPa0.46MPa，其直径为，其直径为3.1m3.1m，双沟双管，是全国口径最大的玻璃钢管道。倒虹吸工，双沟双管，是全国口径最大的玻璃钢管道。倒虹吸工 程设计流量为程设计流量为30.5 m30.5 m3 3/s/s，加大流量为，加大流量为35m35m3 3/s/s。小洼槽倒虹吸戈 壁 明 渠戈壁明渠：长度戈壁明渠：长度120.6km120.6km，设计流量，设计流量30.5m30.5m3 3/s/s， 加大流量加大流量35 m35 m3 3/s/s 三个泉倒
5、虹吸，跨度三个泉倒虹吸，跨度11km11km，最大工作水头，最大工作水头160m160m， 采用预应力钢筒砼管和钢管组合方案，双管并行，管采用预应力钢筒砼管和钢管组合方案，双管并行，管 径径2.8m2.8m2.7m2.7m，设计流量，设计流量30.5 m30.5 m3 3/s/s，加大流量，加大流量 35 m35 m3 3/s./s. 三个泉倒虹吸沙漠明渠工程，长沙漠明渠工程，长166km166km，设计流量，设计流量47 m47 m3 3/s/s “500”水库“ “500500” ”水库总库容水库总库容2.822.82亿亿mm3 3， 注入式平原水库，均质土坝，最注入式平原水库，均质土坝，
6、最 大坝高大坝高28m28m。坝长。坝长17.6KM.17.6KM.喀腊塑克水库总库容喀腊塑克水库总库容24.1924.19亿亿mm3 3，碾压，碾压 混凝土坝高混凝土坝高123.5m123.5m，电站装机，电站装机140MW140MW 。 工程管理机构为局（额河建 管局）、处（6 个）、站（12 个）、所（22个） 四级运行管理机构框图（1）内部通信专网 解决语音、图像和数据传输的问题，为信息化管理和自动监控构建数据传输平台。（2）计算机网络 将建管局信息中心、各管理处信息分中心及各管理站所通过网络互联起来，为信息的交互、存储、综合利用、展现提供平台。（3）工程安全监测 解决重要工程运行工况
7、数据的采集、传输、分析、诊断、预警及启动处理方案，确保工程安全的实时监控。（4）水雨情及水质实时监测 解决水量的精确计量和沿程水位水质变化情况的监测预警问题，了解掌握供水工程区域的降雨情况。（5）闸门远程自动控制 解决在总控中心和分控中心启闭闸门和多闸联动的问题、解决倒虹吸管输水过程中前池水位与出口闸门的闭环控制问题。（6）动力环境远程监控（7）图像监控 通过需求分析，确定系统要解决七个方面的问题引额供水工程管理信息系统规划框图信息系统总体层次结构图2、信息系统总体结构及功能信息系统总体结构图系统内外网划分示意图3、已建成系统介绍 3.1 通信系统 3.2 计算机网络系统 3.3 数据中心 3
8、.4 工程安全监测系统 3.5 水雨情及水质自动测报系统 3.6 闸门远程监控系统 3.7 无网电区供电系统 3.8 动力环境监控系统 3.9 远程图像监控系统 3.10 水电站自动化及集中控制运行3.1 通信系统引额供水通信系统是为工程建设期及运行管理 而建的通信系统，通信系统为供水工程提供话音调 度、市话及为供水工程管理信息化系统提供宽带数 据传输平台，为计算机广域网络的构架提供了物理 传输通道。通信系统由交换系统、光传输系统、HONET接 入网系统、开关电源系统、接地系统及市话电缆6 部分构成。系统目前已建成2个交换局、2个远端模块交换 局、29个ONU通信站、4个PCM通信站、7个无通
9、信设 备站，共计44个站点。敷设通信光缆670公里。“635”通信中心（交换局）喀腊塑克通信机房（远端交换模块）三个泉通信机房（ONU通信站）无人管理所（ONU通信站）无人管理所（ONU通信站）通信光传输系统组网配置图通信系统引额供水工程在工程沿线无任何公网通信资源可以利用的情况下，结合管理机构设置及供水工程特性，采用当前主流技术及先进的设备，建成了集语音、数据、图像为一体的多网融合的长距离供水工程专网通信系统。成功的解决了超长距离单链路通信网的时钟同步、网络安全、梯次传输容量等重要的技术问题，充分满足了信息化系统的多级组网结构、传输带宽、数据安全、网络接口、子系统接入接口等业务需求。作为水利
10、工程的通信专网，其规模之大、功能之全、传输距离之远等，均为当前国内工程之最。3.2 计算机网络系统计算机网络总体结构示意图引额供水工程信息系统计算机网络系统是一个面向实际生产应用的计算机传输网络，是整个信息化工程的基础设施。网络建设的总体目标就是建立一个集中管理、安全规范、充分共享、全面服务、大容量、高速度的综合数据传输平台。计算机网络系统三个泉管理处下属站所各业务系统接入示意图多专业子系统的高度集成内部通信 专网工程安全 监测供水信息化系统计算机 网络水雨情水质实时 监测 闸门远程 自动控制动力环境 远程监控图像监控会议电视 办公自动化水电厂监控 子系统已建6个专业子系统接入了206套不同型
11、式的测控装置 （LCU、RTU，DAU、MCU等），集成到统一的应用平台， 实现了局、处、站所的三级管理计算机网络系统计算机网络系统的建设为建管局内各种信息的充分共享、综合利用提供了条件，有效的克服了多专业、多部门在管理上各自为政、分散决策，重复建设、沟通不畅等问题，实现了设备、网络、各专业信息等多种资源的充分共享，为建立一个结构完整、功能齐备、适用便捷的管理信息系统打下坚实的基础。3.3 数据中心建管局数据中心结构框图计算机网络系统和数据中心实现了设备、网络、各专业信息等多种资源的共享。建管局数据中心数据采集交换示意图信息系统界面示意图3.4 工程安全监测工程监测系统数据传输网络图建成了全线
12、重要建筑物的安全监测系统。共纳入了应力应变、 温度、渗流渗压、变形等自动化测点686个，人工测点1826个。 保 证了工程的安全运行。工程安全监测顶山隧洞自动化采集系统网络结构图3-4-3 三个泉倒虹吸自动化采集系统网络结构图工程安全监测钢管管道接缝开合度仪脉冲压力传感器工程安全监测“500”水库自动化采集系统网络结构图3.5 水雨情及水质自动测报系统水雨情及水质自动测报系统总体结构图建成了集全线37 个测站(水位39 个断面、雨量33 站、水质1站、 气象1站）的水 雨情及水质自动 测报系统水位、流量自动测报系统超声波水位 计安装箱全线雨量柱状图雨量自动测报系统顶山水质在线监测站的系统结构图
13、 水质自动测报系统顶山水质自动化监 测站实时在线监测。监测参数为：水温 、浊度、PH、电导率 、溶解氧、CODmn、总 磷和叶绿素a3.6 闸门远程监控系统 实现了大 型倒虹吸 进口水位 与出口闸 门的联动 。34处110孔闸门的局、处、站所三级远程监控系统，闸门远程监控系统闸门远程监控系统结构配置图闸门远程监控系统监控站 LCU 柜闸门远程监控系统卷扬机闸门监控系统控制操作图液压启闭闸门监控系统控制操作图引额供水工程具有闸站分散（沿程513km），监控数量大 （34个闸站110孔闸门）、类型多（启闭机有卷扬式和液压 式，水库有表孔闸和深孔闸，渠系有节制闸、退水闸和分水 闸），控制要求高（倒虹
14、吸进出口闸门需联动）等特点，本 系统很好的实现了局、处、站三级监控，其实用性、实时性 、可靠性和安全性均满足了长距离供水工程要求。闸门远程监控系统引额供水工程穿越准噶尔盆地腹地，中间有240km无电 网区段。本系统研发建成了太阳能与智能远程监控柴油发电 机组合的供电系统，用太阳能解决通信和控制负荷用电，用 油机解决闸门启闭及工程维护动力负荷用电。3.7 无网电区供电系统无网电区供电系统无网电区电源远程监控系统结构拓扑图无网电区供电系统无网电区电源监控系统结构拓扑图无网电区供电经试验及反复论证，最终采用太阳能与智 能监控柴油发电机组合的供电方案，为实现在戈壁沙漠地区 建设高度自动化管理的无人管理
15、所奠定了基础。国内调水工 程中首次成功地应用该技术方案，在远程控制技术及运行的 可靠性方面有了重大突破。与建设网电相比较，节省直接投 资近5200万元，同时规避了沙漠无人区建设网电存在的技术 难度；成功地解决了电力负荷特性复杂对电源品质要求高等 技术难题，大大降低了维护和运行成本。无网电区供电系统引额供水工程渠道全长约513公里，沿途分布有用电负 荷点40多处，设有33个通信站和信息系统监控站，其中16 个为无人值守所。因工程的环境特殊性，了解掌握全线主 要设备的动力及环境情况，对保证安全可靠的供水运行十 分重要。动力及环境监控系统建设的目标及任务是建设北 疆供水工程动力设备、通信设备、测控设
16、备、计算机网络 设备电源参数和环境量的远程监测系统。对交流配电系统 、通信电源、电池组、动力设备、太阳能供电系统和柴油 机发电机系统运行参数和环境因素进行实时远程监控，实 现集中管理、无人值班、少人值守的运行管理方式，最大 限度的提高电源可靠性、供电稳定性、维护及时性，降低 系统维护成本，为北疆供水工程的安全运行提供有力的安 全保障。3.8 动力环境监控系统动力环境监控系统动力环境系统整体结构图本系统的视频监视对象有91个，其中野外工程点 68个，室内设备点23个。根据工程运行管理的要求， 采用四层（监视点、管理站、管理处、建管局）结构 配置和三级（局监控中心、处监控分中心、管理站分 控台）控制组网技术方案，成功地解决了长距离供水 工程多级视频监控的问题。3.9 远程图像监控系统远程图像监控系统图像监控系统结构及组网图远程图像监控系统图像分中心系统结构及组网图3.10 水电站自动化及集中控制运行 实现水电站的计算机控制高
