晋浩淼

（山西小浪底引黄工程有限公司，山西 垣曲 043700）

1 工程概况

山西省小浪底引黄工程是山西大水网规划中两纵十横的第九横，是自黄河干流上的小浪底水库库区提水，向涑水河流域调水的大型引调水工程，任务是解决运城市盐湖、夏县、垣曲、闻喜、绛县等5 个县（区）的农业灌溉、工业和城镇生活及生态用水问题。工程设计年总引水量2.47 亿m3，其中工业引水量1.16 亿m3，农业引水量1.16 亿m3，生态引水量0.15亿m3。目前已建的主要建筑物包括输水线路、进水塔、泵站、调蓄水库和末端出水池等。

2 系统建设的必要性

根据目前引水干线进度情况和灌区及供水工程批复情况，工程首先发挥的效益为涑水河生态补水，由于小浪底引黄工程水工建筑物多，分布广，输水隧洞距离长，沿线地质情况复杂，为保证全线各种机电设备和水工建筑物的安全、经济运行，保证涑水河生态补水稳定运行，需建设并有效整合泵站、水库、输水隧洞、灌区监控、工程安全监测、视频监控等工程自动化硬件资源。小浪底调度运行管理系统以GIS 数据服务为基础，有效融合各类工程运行调度信息，将工程运行管理、业务管理、输水调度管理、办公自动化有机结合起来，集调度监测系统、工程安全监测预警系统、水情监测报告系统、一张图展示系统、智能化办公系统、水务公开系统、5G 智能化语音、视频、多媒体会议系统、沙盘演示系统、调度中心供电系统、防雷系统、网络安全防护系统等子系统于一体，打通各系统兼容性壁垒，实现了各个系统之间的数据智能化、一体化、规范化，从而建立了一个准确、高效、规范、全面的智能型水利信息自动化系统。

图1 系统结构拓补图

3 系统结构

水利信息自动化系统以光纤网络为载体，通过组建内部工业化自愈环网（详见系统结构拓补图，图1）将调度中心，地下泵站、安全监测站、现地站相连，根据小浪底工程调度控制特点，实现纵向分层、横向分区、集成现有、留有端口的结构。

3.1 纵向分层

纵向上，考虑到调度中心、分中心、现地站在水量调度、自动化控制、工程管理、工程运行等方面各自不同的应用需求系统在纵向结构上分为三层。第一层：调度中心层，即调度中心，负责整个工程调度及管理，全局性的生产决策、办公业务。第二层：分中心层，即垣曲显示控制室，负责所辖范围内具体的供水及管理，接受调度中心层的统一调度。第三层：现地站层（板涧河水库、吕庄水库），包括灌区各泵站、水库闸室、安全监测站及视频点等布设的现地自动化系统。

3.2 横向分区

横向分区指按照计算机等级保护相关规定，将整体系统划分为不同的管理区，考虑系统涉及的业务应用包括计算机监控、供水调度、视频监视、办公自动化、视频会议等各个方面，在横向结构上分为控制区、管理区、外网。控制区是整个工程网络安全级别最高的网络，部署实时性要求最强、安全性要求最高的生产控制系统，在此区的应用系统需实现闸门、泵站、阀门动力环境等各类信息的综合监视、综合报警、综合报表等功能，并实现泵站、阀门、闸门远程控制功能；管理区是整个工程网络用户最多的网络，主要为各种业务处理服务，各业务部署在各类应用服务器上，支撑调度中心、现地泵站、闸站的视频图像监控、综合信息管理、输供水测量、计量及计费管理、隧洞安全管理、运行管理、移动应用、办公管理等系统；外网主要提供互联网接入业务，用于日常下载文件、网上信息查询等。控制区和管理区之间通过网闸实行物理隔离，外网和管理区之间通过防火墙实现安全防护。（横向分区见图2）

图2 横向分区示意图

3.3 集成现有

地下泵站自动化系统正在建设，在系统集成时需实现监控系统和信息化调度系统的接入，将各类信息上传至调度中心，实现统一管理、统一调度。

3.4 留有端口

调度中心为外网的统一出口，在业务内网的汇聚层可利用租用公网等方式与小浪底运城调度中心，省大水网调度中心等调度中心接入，通过单双向网闸等物理互连方式，实现数据交互。

4 系统应用效果评价

4.1 提高了工程安全运行的可靠度

由于工程是涉及水库引调水、多级泵站联合调度、调蓄水库进出水配合、多闸阀站的综合复杂的调度运行模式，因此，信息化灵敏性和快速反应的特点可以充分地发挥出来，当一级泵站发生事故或者故障后都会对前面泵站的供水和后面运行产生较大的影响，信息化系统有信息反馈快，响应时间短的特点。可以充分地提高安全运行的可靠度。同时工程通过现代化网络建立工程安全监测网，可以及时反馈工程运行安全，对工程安全进行合理的趋势分析和预判。避免工程发生重特大事故概率。

4.2 实现工程合理调度运行

小浪底引黄工程调度包含了沿线众多的水工建筑物的联合运行管理，在工程设施日趋完备的条件下，管理设施的改造更显得尤为重要。工程管理系统建立后，可实现引调水工程各级泵站机组优化运行，提高装置效率，节约能源，减少溢流弃水，提高工程水利用率，使工程可以充分利用现代化的设备和管理手段实现工程合理调度运行。

4.3 节约了工程运行的成本

工程建立信息化系统。首先，可以降低运行人员的数量和劳动强度。信息化将工程站点进行了分类，对于有管理站的减少了运行人员的数量和劳动强度，其次对于无人的站点，减少巡检的次数，降低了工程维护的成本。同时，信息化将工程的检修备品和备件可以进行有效统一的管理，降低了工程资金的占用。

4.4 提高了工程事故处理能力

当工程出现事故后的处理能力，是工程安全运行的另一项重要内容，首先信息化系统及时的反馈信息有利于事故处理的时间安排。其次，仿真支持软件可以对一些工程的事故产生预判，提高工程防护意识。可以快速地调取应急预案，及时调整前后泵站、闸阀站的运行。即使在出现特殊事故的状态下，通过视频支持软件可以帮助领导、专家在异地及时了解情况，尽快做出应对方案。

4.5 为现代化水利工程管理奠定了基础

水利信息自动化改变以往工程管理的模式，过去的行政管理为主，分级下达调度运行指令。而信息化系统建立后整个工程将围绕着调度（分）中心进行科学的现代化调度运行管理。有效降低了对于工程运行的行政管理人员、运行操作人员、运行维护人员以及后勤保障人员的劳动强度和工作量。

5 结语

水利信息自动化系统可提高整个小浪底引黄工程的现代化管理水平，增强管理效率，降低管理成本，适应现代水利信息自动化发展的需求，解决了工程供水管理时空跨度的问题，最终可推进小浪底工程乃至整个山西智慧大水网一张图展示。