综合自动化科研项目建议书-杨红军-杜海波

—1—内蒙古自治区水利科研专项经费项目建议书项目编号：项目名称：综合自动化工程在三座店水利枢纽的应用研究行业主管部门：内蒙古自治区水利厅项目承担单位：赤峰市三座店水库管理局联系人：杨红军联系电话：[phone]E-mail：[e-mail]二O一六年五月二十日—2—填写说明1．本建议书为申请自治区水利科研专项项目的主要文件。各项内容必须认真填写，表内栏目不能空缺，无此项内容时填“/”。2．项目编号不填写，由水利厅统一编写。3．“项目名称”要简洁、明确，字数不超过20个汉字。4．“项目基本信息表”的“内容摘要”包括项目的目标、工作内容及预期成果。5．建议书总篇幅建议控制在8000字以内。6．书面申报材料一式五份，A4纸打印。—3—项目基本信息表项目编号项目名称综合自动化工程在三座店水利枢纽的应用研究所属行业水利经费概算50万元实施周期2年所属领域□能源■资源□环境□农业□材料□制造业□交通运输■信息产业与现代服务业□人口与健康□城镇化与城市发展■公共安全与其他社会事业项目与《纲要》的衔接性□明确列入《纲要》领域优先主题■基本属于《纲要》领域优先主题的范畴□其他（请说明）项目定位□应急性□培育性■基础性创新类型□原始创新■集成创新□引进消化吸收再创新项目完成时的应用类型□形成自主研发能力□形成规模生产能力■局部试点示范■较大范围推广应用内容摘要（500字以内）赤峰市三座店水利枢纽工程是内蒙古自治区“十五”期间最大的水利建设项目，是一座以城市防洪、供水为主，兼顾生态农业灌溉和发电等综合利用的国家大(II)型水库。三座店水库综合自动化系统工程于2015年11月开始实施，目前工程正在实施中，计划2016年6月底全部完成。三座店水库承担赤峰市城市防洪、城市供水任务。2011年水库被确定为一级水源保护区，是赤峰市城市发展的基础性工程。因此，水库的综合自动化系统工程在今后水库运行管理中的作用和地位十分重—4—要。本项目主要研究内容和预计取得的成果为：1.根据工程建设资料和目前已经实施及将要实施的综合自动化工程，总结整理一套完整的基础数据和资料作为研究的基础；2.对不同年份的自动化成果进行对比分析；3.探索自动化管理系统的升级空间，为今后水库的长远发展奠定基础；4.分析自动化管理和原始人工管理的利弊；5.探索将大坝外部观测实现自动化观测、一级水源区监控系统一并纳入综合自动化系统中，该项内容将是本项目的创新点；6.探讨将泥沙监测纳入综合自动化系统的可行性；7.初步形成一整套成熟的水库综合自动化系统管理模式，并将成果推广到相关领域。项目承担单位的建议建议牵头承担单位：赤峰市三座店水库管理局协作单位：内蒙古农业大学水建院、北京泰豪智能工程有限公司建议项目负责人姓名唐瑞华出生年月1965.12职务/职称局长/高工手机号码[phone]电子邮箱[e-mail]—5—一、项目立项的必要性及需求分析1．项目立项的必要性近年来，世界信息技术飞速发展，特别是以计算机及网络为代表的计算机信息网络技术及其应用系统在全世界的迅速推广和应用，使人们获取、交流和处理信息的手段发生了巨大的变化。全社会的信息化发展也将给水库信息化建设带来了机遇。水库综合自动化系统是当前国家水利信息化建设的一个重要方向和应用，是体现水利信息化深层价值的重要手段。随着经济建设的发展，水利工程失事造成的危害性更加突出，作为水利工程管理的必要组成部分，建立先进的综合自动化水库管理系统成为实现水利现代化的一个重要内容。水库工程安全管理是水利枢纽工程管理的一项重要任务，是确保水库大坝安全，发挥工程效益的必要措施，水库综合自动化是在保证水库大坝安全运行的基础上，对水库的综合利用、最大限度的发挥社会和经济效益提出的更高要有，实现水资源优化调度，发挥水库的最大功效。自治区现有水库？座，其中大型水库？座，中型水库？座，小型水库？座。相对于南方经济发达地区的水库，我区水库的综合自动应用集成度不高。为科学合理的用水、配水、防洪、抢险提供实时数据和决策支持功能。水库的综合自动化系统工程在今后水库运行管理中的作用和地位十分重要。赤峰市三座店水利枢纽工程是内蒙古自治区“十五”期间最大的水利建设项目，是一座以城市防洪、供水为主，兼顾生态农业灌溉和发电等综合利用的国家大(II)型水库。总库容3.052亿m3，正常蓄水位724m。—6—工程建设内容主要有主坝、副坝、泄洪冲砂洞及发电引水系统，其中主坝最大坝高52.4m，坝顶长614.4m；副坝最大坝高4.5m，坝顶长490m；泄洪冲砂洞左岸洞全长329.66m，右岸洞全长421.77m；电站厂房内设400KW水轮发电机2台，1600KW水轮发电机1台，电站总装机容量2400KW。赤峰市三座店水利枢纽工程于2005年7月开工建设，2009年8月1日通过了下闸蓄水验收，2011年主体工程全部完工。三座店水库承担赤峰市城市防洪、城市供水任务。2011年三座店水库被确定为赤峰市一级水源保护区，是赤峰市城市发展的基础性工程。三座店水库综合自动化系统将为水库的运行及日常管理提供科学、先进、安全可靠的技术平台，系统将整合三座店水库大坝安全监测子系统、闸门控制子系统、水雨情自动测报子系统、电站自动控制子系统、视频监控子系统和办公自动化子系统。采用统一平台，全面、直观、系统的将各子系统相关数据信息及成果展现给会商决策人员。2．项目的需求性分析（1）项目具备条件：三座店水库现已建成工程安全监测子系统、闸门控制子系统、水雨情自动测报子系统、电站自动控制子系统、视频监控子系统和办公自动化子系统等。目前，已实施的各系统间没有进行有效集成，各子系统独立运行。（2）项目的需求性：目前三座店水库已经建成的各个子系统之间没有实现数据共享和互连互通，水库管理者要分别访问多个系统才可获得所需数据。并且需要大量的时间来对各个系统的数据进行综合分析，才能得出水库运行需要的数据，对枢纽工程运行决策提供数据支撑，系统的运行维护工作量大，并且—7—对水库管理人员水平要求较高。如果一个环节出现问题，将影响整个防洪调度运行的及时准确性。（3）项目社会效益二、项目目标及主要任务1．主要目标本次自动化系统建设内容是在整合各子系统资源的基础上，采用成熟技术和产品，汇集各子系统采集的相关信息，构成赤峰市三座店水利枢纽工程建设管理局综合自动化系统，形成集安全监测、闸门控制、水雨情自动测报、电站自动控制、视频监控和办公自动化等综合管理功能于一体的信息化系统。根据水库信息化建设要求，按照以数据为中心设计开发原则，系统采用不影响各子系统的独立方式运行。各子系统在实现其应用功能的同时将本系统加工、处理后的数据成果通过统一的数据库接口发布上传到其对应的数据库中去。系统将最大限度的综合各子系统的应用成果，以系统化的方式将各子系统信息有机结合，对水库的工作管理、控制运用、会商决策形成全面、有力的支持。2．研究与开发任务与内容三座店水库综合自动化系统工程主要包括三大系统即工程监控系统、办公自动化系统、信息中心会商系统。该系统又包含现地测控单元、电站中控室、安全监测中心、调度指挥中心为对象的以下三个层级，即就地测控层级、中间层级、指挥调度层级。就地测控层级和中间层级包括：1.工程安全监测子系统，该系统—8—所有设备已经实施完成，能够实现现地监测和向外传输接口的安装调试；2.电站自动控制子系统，该系统已安装完成，待调试；3.水雨情自动测报子系统，该系统已实施调试完成；4.闸门控制子系统，该系统已实施完成，可以实现对左右岸泄洪冲沙洞出口弧形工作门液压启闭机的微机监控和远程控制；5.视频监控子系统，提供了大坝、现地各闸门、电站工作工况、水情信息等各方面的视频信息，为监控中心提供控制调度的视频反馈信息，实时掌握各部位的运行工况。指挥调度层级暂时设在现场办公区，包括1.信息中心会商子系统，位于管理局附属楼内，该系统正在实施中；2.办公自动化子系统，位于管理局主办公楼内，该系统正在实施中，包括决策办公室设备、值班室设备、工程资料管理设备、防汛调度会商室设备等等；3.档案管理子系统，目前已经安装完毕，待调试。枢纽工程城区调度中心建成后可以实现远程传输，远程监控和远程调度。系统包括新建自动化系统和整合原有自动化系统两部分。根据以上建设内容分析，并综合考虑水库已有各自动化系统的实施情况以及三座店水利枢纽的未来发展需要，实现“以水利信息化带动水利现代化”，设备及软件系统的应采用市场上技术先进、经过工程应用的成熟产品，并且支持根据工程实际开展定制性开发。经综合比较，软件系统采用长江勘测规划设计研究有限责任—9—公司自主研发的“水库管理一体化信息系统”。工程安全监测子系统升级为自动测量机器人系统，选用徕卡测量系统有限公司生产的TM50测量机器人，实现自动无人24h值守和数据处理的自动化，进一步提高观测精度。3．项目的技术关键、技术难点、创新点(预期成果与考核指标)三、相关领域国内外技术现状、发展趋势及国内现有工作基础1．国内外技术发展趋势与现状、专利等知识产权及相关技术标准情况分析。据有关资料标注，我国近8.6万座水库大坝，目前实现自动化的达到？%。根据科技的发展，引进水库管理自动化，已经引起库区各级政府和管理部门的高度重视。自？？年以来，我国水利行业科技创新层出不穷，水利部和国家防汛办增在？？展开了以水库大坝自动化为主题的全国行研讨会，开展了全国性的学术会议。国外在水库大坝建设上，投入大，自动化程度高，能够及时准确的利用仪器采集的数据进行科学的分析，减低了水库安全隐患，提高了水库运行效率，。—10—该系统是在调研我国30余座中小型水库和南京、北京等国内多家水雨情、安全监测等设备生产和软件开发长江的基础上，集合了国内相关管理软件的优势，采用统一的系统架构和平台，研发的一套集地理信息、水雨情、安全监测、防洪调度、兴利调度、防汛调度、视频监控、综合管理以及系统管理等功能于一体的实用、经济、简洁的解决方案。系统可以独立部署运行，也可以集成不同厂家或水库现有的安全监测、水雨情、闸门监控以及视频监控等信息化系统，解决“信息孤岛”问题。系统基于.NET平台框架、B/S模式（浏览器/服务器模式）进行构建，采用C#语言进行开发，SQLServer2008数据库、.NetFramework4.0、WindowsServer2008、IIS7.0作为系统的运行环境。系统采用分层式架构、模块化思想进行程序开发和部署，系统结构包括数据访问层、业务逻辑层以及表现层，实现“高内聚、低耦合”，大大降低模块之间的耦合性，增强系统的可维护性和扩展性。系统通过数据采集服务将水库的各类工情、水雨情、巡视检查以及视频等数据采集到系统数据库中，并对超出预设范围的数据进行预警提示。基于采集的数据，通过各功能模块实现实时数据监测、实时状态报警、运行状态预警、历史过程查询、专业分析诊断、调度决策支持、图形图表绘制、报表自定义和整编报告生成等功能。针对水利工程的不同管理层级和需求，系统提供三个不同的部署方案以及可供选择的功能模块，其中包括针对大中型水库管理单位的单库部署方案、针对中小型水库的库群部署方案以及移动应用方案，库群部署方案的数据来源于中小型水库数据采集终端以及单库系统数据上传。在各级管理单位均可部署移动应用，真正实现水库实时、立体监控管理。2．国内现有工作基础（主要从国内技术基础、研发力量等方面阐述项目的可行性）。该系统是在调研国内大量水库及行业内多个管理部门实际需求的基础上，集合了国内相关管理软件的优势，采用统一的系统架构和平台，自主研发的一套集基本信息、水雨情、安全监测、防洪调度、兴利调度、视频监控、综合管理以及系统管理等八大功能于一体的经济实用、操作简单、界面简洁的水库管理信息化方案。系统可独立部署运行，同时也提供通过中间件服务、WEB服务、数据库共享等技术集成不同厂家以—11—及水库管理单位已有的安全监测、水雨情、闸门监控以及视频监控等信息化系统，解决“信息孤岛”问题，最大限度地发挥信息化系统的作用。系统已取得软件著作