199页Word智慧水务平台建设方案

业务需求分析

3.1 主要业务描述

（1）调度中心主要业务描述

配套工程调度中心为一级调度机构，同时也是水务集团原水供水的统一调度中心。

调度中心是配套工程全线水量调度的总负责单位，负责全线供水计划和调度计划的制定、工程技术管理、运行管理、水量监控、工程安全监测、水质监测、工程防洪、信息化系统管理、财务与资产管理、水费征收等。调度中心可对各现地站机电设备实现远程监控。

（2）分调中心主要业务描述

曹庄泵站、北塘水库、王庆坨水库、柴辛庄泵站、引滦信息管理分调中心5个分调中心建设工程运行分调中心、工程安全监测分调中心和水质监测分调中心。主要职能是协助调度中心进行水量调度，协调和制定用配水计划；负责所辖段水量水质监控、工程安全监测、工程防洪、信息化系统管理、工程技术管理、水费征收、财务与资产管理等。分调中心对各现地站机电设备运行常规下只进行监视，不直接控制，在调度中心授权下可对所属各现地站机电设备实现远程控制。北塘水库分调中心兼有容灾备份中心的职能，配置专用的备件恢复软件及总调度所需的存储及监控硬件设备，当调度中心事故时及时切换到备份系统，接管调度任务。

引滦信息管理中心和自来水集团2个分调中心则负责完成各自的来水、需水和运行等信息的采集，实时共享满足管理信息系统工程需要。

（3）现地站主要业务描述

现地站不具有管理职能，是泵/闸站监控的基本监控单元，是水量调度指令的直接执行者。不同类型现地站运行方式不同。现地站分为两类：闸站、泵站。现地站归属管理所管理，其业务范围是本泵/闸站。主要业务内容为：

1）执行常规或应急调度指令，现场监视调度指令执行情况，并上报下达指令单位，直接执行调度中心下达指令的情形要抄报分调中心。

2）监测本泵/闸站的水文信息、运行状况和告警信息；存储本泵/闸站监测数据；控制本泵/闸站的闸（阀）门启闭；接收处理各种传感器采集的监测数据；根据日常调度指令或应急调度指令进行闸/阀门、泵组操作；对本泵/闸站历史数据进行查询统计；对本泵/闸站监控系统进行运行管理，完成调度中心授权下的泵/闸站远程控制。

3）通过数据测量控制单元把联入本单元的各类传感器的数据按照规定的间隔采集上来，并按照规定的要求发送到安全监测中心、分调中心，以便对工程的安全状况进行评估。

3.2 业务需求分析

业务如下图所示。

图2.32管理信息系统工程业务需求

的业务主要有四个方面：征迁、工程建设、工程运行管理和综合业务。

（1）征迁

征迁业务主要体现在征迁文档管理方面。

根据对业务组织结构的分析，征迁业务主要由征迁办负责。

（2）工程建设管理

工程建设管理业务主要体现在工程招投标管理、工程合同管理、进度计划管理、工程采购管理、资金预算及拨付管理、工程质量管理、工程安全管理、工程设备管理、工程文档管理、工程建设综合管理等方面。

根据对业务组织结构的分析，工程建设管理主要由集团负责。

（3）工程运行管理

工程运行管理主要体现在调水、水质监测、安全调水、自动化调水和综合会商五方面的业务。

1）调水

核心任务就是将把水库的水输送到配套工程沿线各水厂。为此，需要全面开展水量调度业务，包括年内水量分配方案的编制、实时水量调度、水量统计和水费计算以及水量调度评估等。

根据对业务组织结构的分析，调水相关业务由水务集团负责。

2）水质监测

的作用主要是补充生活用水，兼顾生态用水。的目标之一是调水必需达到三类或更高的标准，对于不符合标准的水不调。调水水质始终备受社会关注，也成为成败的重要因素。为此，整个工程为了保证调水质量，需要开展完善的水质监测分析业务。

根据对业务组织结构的分析，水质监测相关业务由水务集团负责。

3）安全调水

安全调水是的重要目标之一。主体工程采用的是管道及暗涵输水，同时利用于桥水库、尔王庄水库、王庆坨水库、北大港水库（东线）、北塘水库进行外调水的储存和调节，输水线路上的建筑物（泵站、水闸、水库）的安全以及冰期输水的安全是工程运行管理的重要保障，需要全面收集工程运行信息，准确分析判断、及时预警，以保障工程的安全运行。

为了保证长期、稳定、持续、按时、按量的调水，输水设施的工程安全非常重要。为了达到安全调水的目的，需要全面开展工程运行维护业务。

根据对业务组织结构的分析，安全调水相关业务由管理处和管理所负责。

4）自动化调水

自动化调水是现代调水工程的重要建设目标之一，也是的重要建设目标之一。按照现地站采用“无人值班，少人值守”的运行方式，阀泵站远程监控、阀泵站视频监视及安防监控的业务的开展是必需的。

根据对业务组织结构的分析，自动化调水相关业务由调度中心、分调中心和现地站负责。

5）综合会商

当工程发生险情、遇特大洪水、特大干旱等紧急情况或者工程出现重大事故、重大水污染等突发事件时，以及用户特殊需求时都需要进行综合会商。

综合会商首先对出险情况进行决策会商，如果出险情况属于管理信息系统工程能够解决的情况，则进行应急调度；如果出险情况属于管理信息系统工程无法应付的重大险情，则进行人工应急处置。

根据对业务组织结构的分析，应急调水分两种情况：

①管理信息系统工程能够解决的情况

会商决策后由调水中心负责应急调度，排除险情。

②管理信息系统工程不能解决的情况

会商决策后由分管领导指挥排除险情，险情排除后管理信息系统工程恢复正常运行。

4、功能需求分析

4.1 总体功能需求

（1）水量调度功能

管理信息系统工程需要水量调度的全部功能，包括：当地来水情况汇总、用户需水统计分析、年内水量分配方案的编制、实时水量调度、水量统计和水费计算以及水量调度方案评估等。而对于年内水量分配方案的编制需要依靠水量分配模型，对于实时水量调度需要水量调度模型，对于水量调度方案评价需要依靠调度评价模型。

（2）水质信息监测与管理功能

水质信息监测与管理在固定监测站、移动监测站、实验室采集的信息基础上对水质进行评价分析。水质评价分需要水质评价分析模型提供支撑。

（3）工程安全信息监测与管理、水情信息监测与管理和工程管理功能

工程安全信息监测与管理在渗漏、位移、沉降、变形等传感器采集的信息基础上对工程安全情况进行综合分析。

由于工程建设过程中不可能在所有工程部位都预埋传感器，因此，需要人工对工程进行巡查，管理信息系统工程在人工巡查的基础上进行工程管理。

工程中的建筑物以及引水渠（暗涵）都有防洪需求，水量调度也需要了解本地来水情况。水情信息监测与管理功能一方面采集工程沿线水情信息，一方面从水文局、气象局、防汛等部门获取相关信息，为水量调度和工程防洪提供支撑。

（4）安防监控和自动控制功能

在阀泵站开度仪、水位计、流量计、压力计等采集的信息基础上，对阀、泵进行现地和远程控制，阀、泵远程控制需要控制模型的支撑。安防监控作为自动控制的辅助功能。

（5）综合会商功能

当发生险情时，需要决策会商，根据会商结果，进行应急水量调度或应急处置。

（6）辅助功能

包括网站功能、三维展示功能、综合信息服务功能、移动信息服务功能、财务资产管理、人力资源管理、计划合同管理、工程档案管理、日常办公功能等。

综上所述，管理信息系统工程需要的功能如下：

（1）信息监测与管理功能，包括水质信息监测与管理、水情信息监测与管理和工程安全信息监测与管理功能。

（2）水量调度功能。包括年内水量分配方案的制定、实时水量调度、应急水量调度、水量统计和水费计算以及水量调度评估功能。

（3）工程管理功能，包括工程管理和工程档案管理功能。

（4）综合会商功能，包括决策会商、应急水量调度、应急处置。

（5）综合服务功能，包括三维展示功能、综合信息服务功能、移动信息服务功能、财务资产管理、人力资源管理、计划合同管理、工程档案管理、日常办公功能。

（6）应用交互功能，包括对外联络的外部网站和对内提供服务的内部门户功能。其中外部网站已在单项工程中建成。

（7）自动控制与安防监控功能，包括安防监控和自动控制功能。

4.2 信息监测与管理功能需求

4.2.1 水质信息监测与管理功能需求

为确保供水安全，必须对输水工程水质进行监控，及时发布水质信息，预警水污染，进行水质保护。需要在输水沿线布置水质监测站网，建设水质信息采集、传输和应用系统，该系统能提供输水工程水质状况，对重要暗涵（管道）段水质进行自动监测，对突发水污染事故进行快速监测，并及时预报水质演进与变化，为水资源管理与保护提供全面、及时、准确、可靠的水质信息。

（1）监测站网管理

通过布设监测站网、建立固定实验室、自动监测站、移动实验室等，采集用于水质分析评价的数据。

输水工程监测站网管理主要是对站网历次变更时间、变更缘由、变更情况、变更成果、有关文件等内容进行管理；对固定监测、自动监测、动态监测等各类站网进行规范化管理，将整个监测站网进行有机整合，形成对整个输水工程监测站网情况的全面表述，以满足对不同类型监测任务的站网需求。集成GIS功能，实现在地图上浏览工程监测断面监测情况，点击监测断面查询相关属性信息。能够全面、综合反映输水工程各类水质监测站网情况。

（2）水质监测数据管理

包括固定实验室监测数据、水质自动监测站监测数据、移动实验室监测数据等，通过自动与人工监测相结合的方式，获取日常监测和应急监测信息，为水质安全的预警预报提供基础支持。

（3）水质监测数据评价功能需求

水质评价是根据选定的评价标准、评价方法和评价项目对目标区域的水质进行评价，主要包括水质评价和评价结果统计分析两方面内容。评价种类包括不同水质标准、不同区域、不同时段的水质评价。

（4）水质监测资料整汇编功能需求

资料整汇编主要是参照《水环境监测规范》（SL219-98）规定的格式与要求，结合工程进行修改，每年对输水工程水质站网监测的各类原始监测数据进行整汇编，完成输水工程资料审查和监测断面信息、水质监测等成果表的编制，形成整汇编数据库。在此基础上根据不同业务服务对象、不同技术标准分别对固定监测、自动监测、移动监测进行不同的数据处理分析，并将年度成果提供有关部门使用，以满足业务生产的需要。

（5）水质信息查询功能需求

包括水质监测站网信息查询、监测成果查询、评价结果查询、发布信息查询、整编资料查询、水污染信息和水质相关资料查询等功能。

（6）水质信息发布功能

水质信息发布主要是对固定实验室、自动监测站获得的监测数据的评价结果进行统计、分析，编制水质日报、旬报、月报、年报，进行水质信息发布，满足管理需要和用户的知情权。水质信息发布包括：水质信息的编制、审批流程和发布。

（7）水质预警管理功能

包括：预警指标管理、预警值设定、预警级别设定。

4.2.2 水情信息监测与管理功能需求

为满足输水工程防洪和了解本地来水情况，必须对输水工程水情进行监控，及时发布水情信息，预警防汛。需要在输水沿线布置水情监测站网，建设水情信息采集、传输和应用系统，该系统能提供输水工程水情状况，对重要暗涵（管道）段水情进行自动监测，对突发水情事故进行快速监测。另外，需要接收处理水文、气象、防汛等部门的相关信息。

（1）监测站网管理

通过布设监测站网、建立自动监测站、移动实验室等，采集水情数据。

输水工程监测站网管理主要是对站网历次变更时间、变更缘由、变更情况、变更成果、有关文件等内容进行管理；对自动监测、动态监测等各类站网进行规范化管理，将整个监测站网进行有机整合，形成对整个输水工程监测站网情况的全面表述，以满足对不同类型监测任务的站网需求。集成GIS功能，实现在地图上浏览工程监测断面监测情况，点击监测断面查询相关属性信息。能够全面、综合反映输水工程各类水情监测站网情况。

（2）水情数据管理

包括内部信息接受处理和外部信息接受处理。

内部信息信息接受处理主要指接受处理各个管理管采集的水情信息。

外部信息接受处理主要指接受处理防汛、水文、气象部门的相关信息。

（3）水情信息查询功能需求

包括水情监测站网信息查询、监测成果查询、防汛信息查询、水文信息查询、气象信息查询等功能。

（4）水情信息发布功能

水情信息发布主要是对水情数据进行统计、分析，编制水情日报、旬报、月报、年报，进行水情信息发布，满足管理需要和用户的知情权。水情信息发布包括：水情信息的编制、审批流程和发布。

（5）水情预警管理功能

包括：预警指标管理、预警值设定、预警级别设定。

4.2.3 工程安全信息监测预警功能需求

（1）监测功能

接收处理分调中心的工程安全监测数据，并能够对每支传感器设置其警戒值，如测值超过警戒值，系统能够以各种方式自动进行报警。

除了自动采集的数据自动入库外，也应提供人工采集的各类监测数据和资料输入功能，并能方便地入库。

（2）显示功能

显示建筑物及监测系统的总貌、各监测项目概貌、监测布置图、过程曲线、监测数据分布图、监控图、报警状态显示窗口等。

（3）操作功能

在监控主机或工作站上可实现监视操作、输入/输出、显示打印、报告现有测值状态、调用历史数据、评估运行状态；根据程序执行状况或系统工作状况发出相应的音响提示；整个系统的运行管理（包括系统调度、过程信息文件的形成、进库、通信等一系列管理功能，利用键盘调度各级显示画面及修改相应的参数等）；修改系统配置、系统测试、系统维护等。

（4）综合信息管理功能

能够从事在线监测、数据库管理、监测数据处理、图表制作、图文资料管理等工作。

（5）综合评判与信息发布功能

能够对建筑物性态进行离线分析及安全评估，确定结构的异常程度，能对建筑物的安全状况进行预测预报，并对各建筑物的监测数据和分析结果进行发布。

（6）报警功能

系统在发生故障时，能以屏幕文字或声音方式示警。建筑物结构发生异常时可以发出相应的报警信息。

（7）对上报的信息进行校对并输入永久数据库。

（8）具有监测数据处理、分析和存储功能。可以建立历史、实时数据库，存储各建筑物重要的数据信息，对工程的安全状况进行综合评判，确定建筑物的结构异常程度，并对建筑物的安全状况进行预测预报等。

（9）对结构异常的建筑物，进行辅助决策和会商，提出处理意见和制定安全应急预案。

（10）发布各建筑物的数据及分析结果信息。

4.3 水量调度功能需求

水量调度要求功能完善，塑造的工作流程简单、合理、规范、清晰，符合行业习惯。功能划分合理，用户实体间工作界线清晰、责任明确。

智能调水功能需要包括以下功能：

（1）水量调度日常业务处理功能；

（2）年内水量分配方案编制功能；

（3）实时水量调度功能；

（4）应急水量调度功能；

（5）水量计量及水费计算功能；

（6）水量调度方案评价功能。

4.3.1 水量调度日常业务处理

水量调度日常业务处理功能主要完成水量调度日常业务处理工作，为水量调度方案编制、综合决策会商提供基础支持。

水量调度日常业务处理功能的总体要求是功能全面，即涵盖水量调度日常业务管理工作的业务内容，包括基层数据收集、信息录入、汇总上报，水量分配方案报批、调度方案和指令生成、下发，实施情况的监视分析，水调发布信息数据准备等。

4.3.2 年内水量分配方案编制

年内水量分配方案编制功能是：调度中心根据水务局有关部门提供的可供水量和沿线水厂提供的用水需求，依据水量分配规则，运用水量分配模型，平衡水厂与水源部门之间的供需矛盾，制定科学有效的年、月、旬配水计划。

年内水量分配方案编制功能依据水量分配规则，调用水量分配模型，会商决策滚动编制以月为步长的年方案、编制以旬为步长的月方案和以天为步长的旬方案。年内水量分配方案编制功能应既能适合工程运行初期的水量分配管理，又能适合多年运行之后，随着分配模型参数的率定精度的提高、工程管理经验的积累，满足水量分配和调度的精细管理要求。

年内水量分配方案编制功能既能够调用水量分配模型生成全线水量分配方案，进行统一管理模式下的分配方案编制，又能够适应冰期输水和制定分段和局部分配方案，包括在调度中心授权下分调中心编制所辖范围水量分配方案。

4.3.3 实时水量调度

实时水量调度功能是在旬调水计划的基础上编制全线安全可行的水量调度指令。该功能是智能调水的难点及关键所在，决定了能否在保证工程安全的情况下，按计划实时把水输送到沿线各水厂。

实时水量调度工作主要在调度中心，调度中心按照旬水量分配方案调用水量调度模型，生成全线阀（泵）站过流量的调度指令。根据工程的调度稳定性需求，生成的实时调度指令应该是以坦化各分水口的需水流量变化的方法，最大限度延长各控制建筑物的稳定时间，生成的调度指令可精确指导闸站的启闭过程。

在调度中心授权的情况下，分调中心可生成所辖范围内闸（泵）站过流量的调度指令。

4.3.4 应急水量调度功能

运行风险根据成因不同可以分为：建筑物防洪安全风险、工程运行安全风险、工程安全风险、水质安全风险以及突发应急供水风险。应急水量调度功能能够接受自动控制功能反馈的运行险情、工程安全信息监测预警功能反馈的工程安全险情（包括交叉河道引发的工程险情）、水情信息监测与管理功能反馈的工程防洪和本地来水等信息、水质信息监测与管理功能反馈的突发的水质污染险情以及各级管理机构接到的辖区特殊需水要求等，按照各类险情的调度要求，采用相应的应急调度预案，发布应急调度指令，来满足不同水量调度应急险情的要求。

按照不同的出险类型，应急水量调度功能包括：运行险情应急调度方案编制功能、工程安全应急调度方案编制功能、水质应急调度方案编制功能、防洪应急调度方案编制功能和特殊需水应急调度方案编制功能。

4.3.5 水量统计与水费计算

水量统计与水费计算是一个关乎到能否高效率运行的重要工作。水量统计与水费计算应能依据自动控制功能的运行摘要数据，统计分析渠首闸、分水口、退水口的实时水量过程，并对引水过程根据水量损失分摊原则按日、旬、月、年进行引水量分时段统计，统计结果写入水量调度数据库。同时能按照各分水口引水量统计，为水费征收、调度评价、效益分析、信息发布等提供数据支持。

水量统计与水费计算功能应为调水管理提供细致的分口门统计和各级、各时段汇总功能。

4.3.6 水量调度方案评价

功能要求：能利用评价模型和评价指标对年、月、旬水量分配方案进行事后评价。评价内容至少包括输水能力、输水效率、调度效果、用户满意程度、工程安全和维护、用水需求、供水保障率、计划执行情况、水量损失等。评价结果用于为滚动修正调度方案。

性能要求：评价内容、范围明确，评价指标体系内涵清晰、易于量化，判别方法能够弱化随机影响、强化规律影响、淡化干扰因素，评价指标和评价结论以量化为主。

4.4 三维展示功能需求

三维展示系统就是通过利用先进的计算机三维技术、地理信息系统技术、遥感影像技术、虚拟现实技术、计算机图形学、数字控制及管理技术建设一个与配套工程的现实环境相对应的虚拟环境。通过虚拟环境可以对全线渠道、周围环境、各类控制建筑物、水库、河道、实测数据的模拟仿真，为快速提出满足全线安全的水量调度方案提供辅助决策。

三维展示系统从功能上应满足以下要求：

工程环境表现方面，三维展示系统能直观、形象、全面地表现整个工程及沿线周边环境，为全面认识和了解工程提供一个三维可视化的虚拟平台。

工程管理方面，通过三维展示系统，把所有工程按空间地理位置有机组织在一起，并能对工程的特征属性信息进行有效集成，在可视化环境下可以对全线工程进行有效管理。

4.5 综合信息服务功能需求

综合信息服务系统功能定位是实现对各专题信息以及各应用系统处理后的成果查询和统计。结合工程调度运行管理中的主题业务将综合信息服务内容划分工程概要类信息服务、水量调度类信息服务、阀（泵）站监控类信息服务、工程安全类信息服务、工程维护类信息服务、水情类信息服务、水质类信息服务。