甘肃兴电灌区信息化试点建设及其成效作用（拓万虎）

时间：2022-02-20 15:02:39 浏览量：次

1.甘肃兴电灌区信息化建设目标任务

甘肃兴电灌区信息化建设目标是以水利信息化建设为核心和重点，加强电子政务建设，推进水利现代化进程。通过采用信息化管理技术和手段，提高对水资源的调控能力、水工程的自动化水平和水管理的信息化水平，从根本上摆脱水利行业设施老化、技术落后、管理薄弱的状况。推进水利管理方式的转变，不断提高水利行业现代化管理能力和水平, 通过灌区信息化建设，确保灌区工程安全、实现水资源的优化配置与高效利用、促进现代化灌区建设。

兴电灌区信息化最终目标是实现灌区管理的现代化。建立一个以信息采集系统为基础、以高速安全可靠的计算机网络为手段，以决策支持系统为核心的现代化灌区管理系统。就是要充分利用现代信息技术，深入开发和广泛利用灌区信息资源，包括信息的采集、传输、存储和处理等。提高信息采集和加工的准确性以及传输的时效性，做出及时、准确的反馈和预测，为灌区科学供水、优化配水和合理用水提供基础保障。有效地提高灌区管理的快速反应能力、科学决策水平和管理效率，提升灌区管理的效能，促进灌区管理工作的健康发展，从而为整个行业的信息化建设奠定基础。实现灌溉用水信息管理现代化、灌溉工作及灌溉设施管理现代化以及灌区行政事务与附属设施管理现代化。综合应用现代高科技手段管理灌区，将渠系配水实时精确监测控制，准确计量，达到合理分配，有效节约和高效利用；将泵站提水、渠道及建筑物输水实时监测控制；采用计算机网络统一管理。实现泵站、变电站、渠系闸门的远程及就地自动控制；所有提水、输水、配水指标实时监测；气象、墒情、水情、水质、社会、环境、农作物种植等情况的有效监测；电量、水量、水费等经济指标的准确计量；采用业务查询系统，为公众提供信息服务，为管理决策提供支持。

兴电灌区信息化管理系统采用分层分布式集散结构。其项目工程建设的任务为：建设信息化管理中心总站1个，设为管理层；在全灌区8座提水泵站、3座配电变电站和9个渠系配水管理水管所，建设泵站监控子站8个，变电站监控子站3个，水管所监控子站9个，设为现场监测控制层；建设专用光纤传输网络线路98km，将总站与所有子站联接成星形结构的局域网。

2.兴电灌区信息化建设主要内容

水管所及干支渠监控管理子站系统

田间斗渠口配水用水管理系统

输水渠系主要建筑物监测管理系统

泵站、变电站监控管理子站系统

信息中心总站管理系统

专用光纤传输局域网络系统

灌区基础数据库管理系统

电子政务和公众服务系统

泵站提水流量自动化调节系统与灌区斗口自动控制系统等。

3.兴电灌区已建成信息化系统情况

3.1 已建成的工程量及完成投资

近几年，在水利部和省水利厅的关怀支持下，在中国灌排中心的帮助指导下，该灌区在信息化建设试点项目实施中取得了阶段性成就。按照年度投资计划及实施方案，已建成1个调度中心管理总站、6个泵站监控子站、1个变电站监控子站、2个水管所监控子站、办公大楼局域网及57.289km光缆传输网络。完成调度监控与信息化管理系统；泵站、变电站监控系统；视频监控系统；闸门监控系统；光纤通信网络系统；灌区基础数据库管理系统等部分工程，完成投资629.28万元。《2008年度信息化实施方案》已通过甘肃水利厅及水利部专家组的评审，项目正待实施中。

已建成的系统有机应用高新技术（包括：计算机网络与数据库技术、光纤通信技术、现场总线技术、先进测控技术、优化调度与决策技术等），在原有提水设备和工程设施上实现了计算机管理与控制，是一个典型的先进技术与传统设施巧妙结合的示范项目。达到兴电灌区高扬程多梯级提水、多渠系输水和多网点配水的远程自动监测控制，减轻工作人员劳动强度，实现少人或无人值守。建成一个集中管理、分散控制、各部门相对独立、具有远程和本地监控功能的，集行政管理、调度运行、生产及经济指标考核、数据存储等于一体的信息化管理系统。在运行管理中几乎全部代替了人工工作，先进实用，有推广价值。

3.2 已建项目的实际效果

3.2.1 已建成信息化管理系统的技术创新

兴电灌区作为全国大型灌区信息化建设试点项目，研究开发的管理系统成功应用后，彻底解决了多梯级、高扬程电力提水灌溉工程的泵站之间距离远、地处偏僻、通信不便、基础设施相对落后、提水扬程高功率大、调度方式比较复杂等管理方面的突出问题。实现了应用高科技信息技术远程管理泵站运行和渠系闸门监控，提高现代化管理水平。系统具有地域分布广、关联级数多、涉及技术领域广、实用性、经济性、可靠性要求高等特点。主要的技术创新体现在：

1) 实现了由不同的信息网络（现场总线为主的测控网络、工业控制以太网络、光纤通信网络、计算机管理信息网络）组成的大型分布式控制系统，系统设计测控范围广、功能强大。

2) 利用先进的测控技术实现了大量异类信息的采集与设备监控。信息采集点数目多，种类杂。系统采用不同的信息采集单元，完成复杂的信息测控任务，并用现场总线网络把各个单元联系起来，由功能强大的工业控制计算机进行协调、监控，并与调度中心通信。技术先进，实时性强，测控电路采用全隔离、全浮空的差动输入方式，可靠性高、抗干扰能力强。

3) 系统融合了先进的设备与技术实现图像、声音等多媒体信息的传输与处理。在泵站安装视频工控主机、视频采集卡，高清晰度摄像机、云台控制器、视频解码器，完成视频图像实时采集，构成泵站的图像监视系统。系统信息经光纤局域网络进入调度运行管理层后，在中心监控总站和相关科室及领导，实现对泵站设备运行工况、人员工作情况的远程实时监视。

4) 在先进的软件平台上开发了功能强大的控制组态软件、系统调度与管理软件。各子站工控机、调度主机、维护工作站采用Windows 2000 Professional 操作平台，服务器安装Windows 2000 Server 平台，应用软件系统平台采用美国Intellution公司的FIX7.0工业通用组态软件，数据采集和控制部分及数据接口采用高级编程语言Visual Basic6.0。整个软件系统功能强大、可维护性强、软件平台化设计，系统结构灵活多变，软件开放性强、操作简便、易于升级和扩容。

5) 对原有主控设备的改造设计巧妙、构思新颖，新系统与原有设备结合紧密。所增加的测控单元以及对主控设备的保护单元都是对原有设备的功能的补充和完善，使整个系统虽然没有增加大量的设备和投资，但性能却极大改善，功能更加强大。

6）系统具有灵活性和开放性，能平滑升级和无缝扩容。在后续项目实施中，增加和完善社会经济效益管理考核、业务查询、电子政务、公众服务等系统。大大提升信息化管理水平。

3.2.2 兴电灌区信息化建设试点项目实施后获取的功效

兴电灌区信息化管理系统的成功应用，为精确考核提水耗电量，准确计量水量，精确计算水费收入，提高流量变化的应变能力、改善供水的及时性和准确性以及水资源的优化配置创造了条件。达到农作物适时适量供水，保证灌区农业增产、农民增收及工农业生产和社会经济可持续发展。

1）确保泵站提水和闸门配水在预定流量下运行，达到调度运行总体优化和水资源优化配置。泵站提水量在同等条件下达到了最大。闸口利用监测设备能准确测量流过渠道的流量、精确计量水量，避免了肉眼观察的误差，通过自动控制闸门的开度能够准确地按照调度分配计划合理供水。年节水285万m3，节约水费68.4万元。

2）保证了输水渠道和建筑物的安全运行。系统中的渠道水位和前池水位监测装置实时监测运行水位，让工作人员能及时发现因杂物堆积到拦污栅前形成较大落差，从而造成水头损失。同时还设高限水位和超高限水位两级越限值，达到双重保险。当水位达到高限值时及时告警，促使调度值班人员提前采取措施，确保水位不致超越高限。当水位达到超高限值时，系统将会自动启动一台备用机组，或调度员远程启动一台机组进行调节,当水位抽到高限值以下时自动停止该机组。这样就有效地防止了以前由于高水位运行造成的跨渠事故和溢水造成的冲毁渠堤及边坡滑坡事故。每年可节省损失费用25万元左右。

3）保证了电气设备的安全运行。系统实时监测泵站电气设备的工作电压、电流、功率、功率因数等参数，通过一次监测设备的精确计算使运行设备的保护值更加精确。同时设定两级越限值，即一级越限告警，二级越限切断故障电源。不但彻底杜绝了原来由于继电保护装置拒动或误动造成的事故损失，而且还有效防止供电电网上经常发生的电压波动引起的电动机惰走事故,导致电压降低和电流剧增而烧毁绕组,以及电网瞬间失电而造成电动机在反转情况下自启动,导致扭主轴和烧毁绕组等事故,年节省费用30多万元。另外，系统的实时监测和调节功能，有效防止电动机长期轻载或超载运行，保证了电气设备在额定状态下运行，如有载高压装置自动调节工作电压、启动同步电动机调节功率因数等等。从而提高了设备运行效率，提高调度运行管理水平，方便调度管理，提高紧急事故的监视和处理能力，保证安全运行。

4）确保主水泵的高效可靠运行。系统实时监测水泵轴承温度、进出口真空度和压力、提水流量、震动窜动等参数，很好地把握了水泵工作性能，不致使水泵由于轴承温度高于设定的越限值而造成事故；也不致由于前池水位低于所设定的低限值，使水泵内进入空气或出水压力不足而造成效率下降。彻底杜绝了以前由于人工管理中的疏忽使水泵长时间低效运行而不能及时发现所造成的损失，按照系统投运前后的测试报告分析比较显示，年可节约各类消耗费用60万元。从而提高了流量变化的应变能力，改善了供水的及时性和准确性；优化了运行方式，达到节约用水，节约能源，降低能源单耗效果。

5）有效防止了水锤破坏。兴电灌区泵站扬程达439.75m,提水流量10 m3/s,各泵站管道长度在496m至622m之间，管径1400mm至1600mm。在多年的运行管理中，由于供电电网发生事故或超负荷崩溃现象频繁出现，经常导致泵站发生突然失电事故，造成压力管道中水流急剧变化，引起压力突然升高或降低，产生剧烈的水锤破坏。由水锤计算可知，水锤压力与阀门特性及其关闭速度密切相关。兴电灌区根据泵站和管道特性参数，经过认真计算，确定了每座泵站关阀时间，选用分两阶段关闭的液压电磁阀控制的缓闭蝶阀。将关阀程序和时间受计算机管理系统控制，不但有效防止了水锤破坏，而且有效控制了管道中压力水的倒流流量和水泵机组的倒转速度，遏制了机组倒转飞车损坏零配件，年可减少损失费用20万元。

6）系统对泵站所有设备状态的监测，有利于及时发现疏漏环节、稳定运行工作点，使泵站在经济高效平稳的工况下运行。实时监测机组的运行、备用、检修状态；开关、隔离刀闸的闭合、断开状态；阀门的开启、关闭状态；电磁控制回路完好、断线状态；信号系统工作状态等；用视频系统监视泵站内外环境状态；机组震动窜动状态；漏水漏油状态；现场人员工作状态等。有效防止了机组低效运行，及时发现安全隐患，增强工作人员的警惕性，确保泵站效率达到最高，长久保持良性运行状态。使能源单耗由原来的4.695kWh/ktm降低到现在的4.5kWh/ktm以下，年节约电量769万kWh，节省电费230.7万元；每年比原来减少渠道和进出水池溢水、事故泄水、故障弃水等外340多万 m3，增收水费81.6万元；由于泵站运行经济，效率稳定在高效区，发现问题及时，故障处理到位，基本杜绝了人为失误和责任事故，同比每年可多提水490万m3，增收水费117.6万元；渠系水利用率同比提高3%，年多供水285.6万m3，增收水费76万元。从而达到节约用水，提高经济效益、管理水平之目的。

7）项目实施后，减轻了泵站、变电站、水管所运行值班人员的劳动强度，提高了工作效率，降低运行管理费用，精减部分冗员，达到少人值守、少人巡查或无人值守。泵站运行管理人员由16人精减到9人，共有48人调整到自收自支的企业单位，年可减少人员经费144万元。目前在职人员都是经过考试考核择优录用的，由于人员素质提高和先进管理手段的应用，同比年可节约管理经费10万元。

8）拉动灌区经济增长。全灌区年斗口供水量由6196万m3提高到10960万m3，粮食单产由项目实施前的392kg/亩提高到496kg/亩，粮经总产由6369万kg提高到9877万kg，人均纯收入由980元增加到2280元。经济作物亩收入由3000增加到9000元。乡镇企业由原来的23个发展到350个，从业人员7000多人，年产值超过6000万元。

9）促进灌区社会进步。已建成中小学校175所，各级医疗机构89个，建成地面卫星接收站5个，修建乡村道路278公里。使周边贫困山区向灌区移民5969人，干旱山区迁移到灌区的农民逐步脱贫致富。为灌区人民奔向小康社会奠定了坚实的基础。

10）灌区生态环境得到改善。植树造林面积已达3.65万亩，种草0.5万亩，田间林网化建设初具规模，灌区风速由2.0m/s减小到1.2m/s，减少了蒸发量，相对湿度增加17％，有效遏制了沙漠化侵蚀。

兴电灌区泵站监控系统与信息化管理系统的研发和成功运用，不但具有可观的经济效益，而且具有良好的社会效益和生态环境效益。每年可为管理单位创效益 863.3万元，为当地政府节省补贴电费303万元，为灌区农民增加收入22464万元。

该系统经济实用、技术成熟，实现了应用高科技信息技术远程管理泵站运营，提高了电力提灌工程现代化管理水平，使泵站设备安全运行率达到99%以上，保证了安全生产，使水利管理向自动化、智能化、网络化、信息化管理方面发展。研发应用的软件系统和数据库系统专业性强，功能齐全，可操作性强，人机界面友好。系统自动将所有的提水量、供水量、水费收入与能耗数据实时产生报表，有利于发现疏漏环节，进一步提高管理质量。各个基层单位与调度中心之间即是相对独立，又是紧密联系的一个整体；分则能独立运行，合则能协作调整。

3.2.3 信息化项目建设获得的评价及荣誉

兴电灌区信息化项目的成功应用，得到国内外人事的关注和支持，并提出很好评价。如：武汉大学立方科技公司副总陶红来我单位参观后认为“兴电灌区信息化系统先进、经济、实用，易于操作，便于使用，值得学习借鉴”；灌排中心专家组对我们的方案评价是“这个方案深度达到要求了，内容基本上达到要求。作得非常清楚，很难得，一般的都做不到，这是应该称赞的。希望兴电后来居上”；水利部调研组在兴电灌区调研时认为：“兴电灌区的管理及效益，已经不是西部的水平，已经达到了超东部水平，整体走在全国前列”；美国专家霍华德?Ｈ?张教授在兴电灌区进行“水资源咨询活动”时说“你们做的很好，真的很了不起”；中日技术合作灌区参与式项目驻华专家户板?隆一行来兴电看了信息化系统操作演习后说：“这个项目已达到国际先进水平”。

在由甘肃省科技厅组织、甘肃省水利厅主持，国内知名专家参加的兴电灌区泵站监控与信息化管理系统成果鉴定会上。鉴定委员会的鉴定结论为：“兴电灌区泵站监控与信息化管理系统，在多级提水灌溉泵站计算机自动监控和信息化管理领域，整体上达到国际先进水平，具有良好的推广应用前景”。2006年荣获国家大禹水利三等奖及甘肃省水利科技进步一等奖；2007年荣获甘肃省科技进步三等奖。该灌区曾两次荣获水利部颁发的“全国大型灌区精神文明建设先进单位”称号。

兴电的信息化建设与应用得到了社会各界及同行的认可，也激励了兴电人的再奋斗热情。在后续工作中，兴电人将在水利主管部门及各位专家的指导与支持下做得更加完美。

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