河南省南水北调配套工程运行管理系统建设与应用

河南省南水北调配套工程运行管理系统建设与应用

孙高阳

焦作市南水北调工程建设中心   河南焦作454150

摘要：运行管理系统是南水北调工程实现安全调水、精细配水的重要手段，它在合理分配该区域水资源和充分利用南水北调项目的经济和社会效益方面发挥技术支撑作用，文章简略介绍河南省南水北调配套工程总体建设情况，重点探讨河南省南水北调配套工程运行管理系统的建设原则、建设目标、建设成果，应用效果。

关键词：南水北调配套工程；运行管理；水量调度

前言

河南省南水北调配套工程上接南水北调中线工程河南段总干渠，下连各受水区城市水厂，担负着承上启下的输水任务，是南水北调工程发挥效益的关键所在。工程通过南水北调中线工程总干渠1号至39号分水口门，向河南省南阳、平顶山、漯河、周口、许昌、郑州、焦作、新乡、鹤壁、濮阳、安阳11个地市的91座城市水厂供水。工程总投资150亿元，铺设输水线路超过1000千米。工程主要包括：泵站工程、管道工程及其阀井、镇墩等附属工程；穿(跨)越铁路、公路、河流等交叉工程；各级调度中心、管理站等管理设施工程。

目前工程已经从建设阶段转变为运行管理阶段，为了保证工程安全、可靠、稳定的运行，确保南水北调工程安全、供水安全、水质安全，需要建立一套集信息采集、数据传输与处理、工程维护、水量调度为一体的运行管理系统，以达到南水北调水资源高效利用的目标。

一、运行管理系统建设原则

根据河南省南水北调配套工程建设的基础条件和运行管理的实际需求，确立该运行管理系统的原则为：集中控制、分级管理；统一技术规范、统一规划实施；充分利用现有工程设施、合理利用公共资源；分期实施，边建设边改进；高度安全性和可扩展性。

二、运行管理系统建设目标

(1)建立覆盖主要输水线路的基础信息采集系统，实时测量输水线路瞬时流量及累计流量、实时监测各类节制闸门开启状态、监测泵站及管理站工程设施和电器设备运行状态、定期检测输水线路及阀井的运行状态、实时接入外部水质、气象、水情信息。

(2)建立连接省、各地市、各县区、各泵站和管理站的多层通信系统和计算机网络系统，为输水线路工程维护、水量实时监测、节制闸门远程监测和水资源统一调度等运行管理工作提供可靠的通信保障及统一、快速的信息传输网络平台。

(3)建立覆盖主要输水线路的视频监控系统，实现对工程关键部位的远程视频监控及突发事件取证。

(4)建立南水北调中线工程河南段及南水北调中线工程河南省配套工程工程信息数据库，为运行管理工作提供数据支撑。

(5)通过通信网络、计算机网络、数据处理等技术，在省级调度中心和市级调度中心建设集信息汇总处理及反馈、水量远程调度管理、水资源优化配置等功能为一体的应用平台。

三、运行管理系统建设成果

(1)基础信息采集系统

现各受水区所有输水线路已安装首末端流量计，实现累计水量和瞬时流量的实时统计；省级调度中心通过电动提升闸门实现分水口门的开启、闭合和过水量调节，可实时采集水位、流量、流速、闸门开度等数据；市级调度中心通过电动蝶阀实现输水线路的开启和闭合，可实时采集流速、流量等、阀门开度等数据。在此基础上省市两级管理机构均可实时监测各项工程设施运行参数，并实现调度指令远程自动控制。

（2)通信系统和计算机网络系统

现省级调度中心与各市级调度中心之间，市级调度中心与该市输水线路所属的泵站、闸站、管理站之间借助公共通信资源已建立起树形通信系统，省级与市级、市级与市级之间可实现通信互通；省、市、县、泵站、闸站、管理站之间借助公共计算机网络资源已建立起封闭的网状计算机网络系统，各级管理机构和人员可在系统内根据自身权限实现计算机网络互通。

(3)视频监控系统

现已分类建成针对工程设施、电器设备运行的安全监测系统及针对安防工作的电子围栏系统。两系统均具有根据需要实时对一或多个工程设施的有关数据、环境参量、现场画面进行实时图像监控功能；同一点位的实时画面与标准画面发生出入时，按系统既定策略进行声光告警，并将告警信号回传至市级监控平台的主动告警功能；对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深进行调整的云台操作功能；通过在常规巡视路径预设多个摄像头并自动联动，实现对重点工程设施和电气设备远程巡视的功能。两系统均将实时监控画面集成于市级调度中心监控平台，再由市级调度中心上传于省级调度中心后台服务器，省级调度中心可以根据运行调度实际需要随时调取各地市监控信息。

（4）工程信息数据库

已建成包含河南省水系基础数据、南水北调中线工程总干渠河南段基本工程数据、受水区各地市配套工程的输水线路、阀井、镇墩、泵站、管理站、水厂等工程设施的详细工程数据、1:2000地形图等方面的省级工程数据库，并将该数据库整合至智能巡检系统。市级管理机构可通过智能巡检管理系统提交工程数据信息更新申请，省级管理机构审核后更新至数据库，工程巡检人员可通过便携式巡检仪现场调阅权限内工程信息，便于工程巡视。

（5）应用支撑平台

现已建成集OA办公、水量调度、工程管理为一体的运行管理平台，为各个子系统提供通用的、共性的、统一的开发和运行环境，利用通用的应用组件实现不同应用系统之间的有效资源共享和相互联系，实现应用系统的统一布局和管理，确保稳定性和可扩展性。该运行管理平台主要分为以运行管理人员移动设备平台为主的人机接入层，以基础信息维护管理平台为主的系统支撑层、以省、市两级管理机构可视化展示平台为主的系统应用层。移动设备平台通过便携式巡检仪及智能巡检系统为各类无法自动化监测的数据提供接入口，基础信息维护管理平台采用B/S架构，实现各类自动化数据接入、数据收集、数据分析，为可视化平台提供基础数据支撑。可视化展示平台采用B/S架构，根据运行管理需求，将工程设施监测信息、视频监控信息、外部接入信息、运行人员在岗信息等数据经后台服务器分析整合后以图表、动态效果图等形式直观呈现在省、市两级调度中心。

四、运行管理系统应用效果

该系统极大的提高了工程运行管理的效率和水平：基础信息采集系统不仅提高了信息采集的完整度和准确度，更是节省了大量的人力；通信和网络系统为全省各级管理机构提供了稳定便捷的沟通交流渠道；视频监控系统实现了各类工程设施和电器设备的全天监测，为工程运行巡查维护、突发事件响应、工程安全运行提供帮助；工程数据库为各级管理人员提供了便捷、详细、准确的数据支撑；运行调度管理平台自动化接入、收集、分析、处理各类运行管理和工程维护数据及信息，实现水量调度自动化、工程维护信息化。

综合来看，该系统应用效果良好，系统稳定性和安全性满足工程运行管理需求，在提高工程运行管理水平、水量科学高效调度、工程安全维护方面稳步发挥着重要的支撑作用，有效的促进了各项工作智能化、规范化、制度化。

结束语

总之，该调度运行管理系统采用传感、通信、网络、计算机控制处理和数据库分析等现代先进技术，大大提了高南水北调中线工程河南配套工程的自动化、信息化水平，大幅减少运行管理人员数量及工作量，优化了水资源配置，充分发挥了南水北调工程的经济和社会效益。

参考文献：

[1]吴建华.水利工程综合自动化系统的理论与实践[M].北京：中国水利水电出版社，2006:15-28.

[2]黄会勇.南水北调中线干渠水量调度模型研究及系统开发[D].北京中国水利水电科学研究院.2013：1-2.

[3]诸葛梅君，陶付领.南水北调中线干线工程智能安防系统研究与设计[J].人民黄河，2020，42（12）：119-122.

[4]李永泰.南水北调东线江苏段水资源联合调度信息系统[D].南京南京大学.2018：13-15.

[5]江苏省邮电规划设计院有限责任公司，等.南水北调东线第一期工程江苏段调度运行管理系统初步设计报告[R].江苏江苏省邮电规划设计院有限责任公司.2011：48-52，132-133.