上海郊区水利设施运行管理自动化改造需要注意的问题（刘静森1,王培兴,陈健,黄海雷）

[关键词]水利设施 自动化建设

[中图分类号]TV212+TP27

[文献标识码]C

1．概述

建国以来，上海市郊建成了一大批水利工程设施，这些设施在防洪、除涝、供水、灌溉中发挥了巨大作用，为保障人民生命财产安全、促进经济社会的快速发展立下了汗马功劳。进入新世纪，按照上海市“四个率先”和“四个中心”的建设要求，上海市水务现代化发展要求随着时代的进步不断提升，新的历史条件下，“安全、资源、环境”相协调、“生态、科技、效益”相统一成为领跑上海市水务现代化发展的总体要求。

水务信息化是水务现代化的基础和重要标志，是上海市水务发展总体要求的具体体现之一。根据《上海市水务局信息化规划》，市水务系统拟用5到10年的时间，配合“数字上海”的建设同步推动“数字水务”，形成以三个平台（数据平台、网络平台、应用平台）为基础的水务信息化框架体系，实现水安全、水资源、水环境、水景观的系统化管理、自动化监测、实时化调度、科学化决策、网络化办事、规范化服务。

按照这个新要求，我市原有已建水利工程设施的运行管理模式大都已经跟不上水务现代化发展的节奏。因此，为了满足科学、合理、充分、有效的调度现有的水利设施（包括水闸、泵站等）已达到防汛、除涝、控制水源、改善水环境的目的，有必要按照计划，逐步对现有的水利设施的运行管理模式进行改造和升级，使其适应适应自动化综合调度的要求。

2．水利设施运行管理自动化改造进展情况

市水务系统高度重视市郊水利设施运行管理的自动化改造工作，提升郊区小型农田水利工程的管理水平，早在1986年，上海市即近郊蔬菜喷灌工程中采用单片机控制，实现了定时定量自动化灌溉，2003年起又在金山区钱卫镇农业节水增效示范区开展现代化节水灌溉自动化控制的研究，多年来，上海市先后建成了金山区钱卫镇、新农镇、兴塔镇、金卫镇，松江区五厍现代农业园区、叶榭镇、青浦区香花镇胜利圩区泵闸自动化监控等多个试点项目。

经过多年探索和不断地总结经验，市郊水利设施运行管理自动化建设水平不断提升：上世纪90年代，市郊水利设施自动化管理水平还停留在相对简单的封闭园区自动化灌溉技术上；到新世纪初，个别区县已经在小范围圩区内成功开展远程泵闸监测试验；2004年开工建设的上海市水闸泵站计算机自动控制系统开始了我市较大规模群闸群泵远程控制试验, 到2006年该系统各子项目陆续建成，作为其中子项目之一——松江（新浜镇）泵闸计算机监控系统更实现了多年来水利设施自动化改造只监不控的历史性突破，也标志着上海市水利设施自动化运行管理改造工作迈出了一大步；2005年，在松江（新浜镇）泵闸计算机监控系统的基础上，上海市水务局继续追加投资，通过向原监控系统嵌入圩区水文调度模型、新增智能调度平台等途径，将原系统的功能从简单的远程监控一步升级到代表当前自动化控制领域先进水平的智能化决策、自动化控制阶段，2007年上半年，该系统完成所有建设内容并顺利通过系统内专家组验收，该项目的成功建成为奠定上海市水利设施运行管理自动化建设在全国的领先地位夯实了基础。

3．需要注意的几个问题

尽管上海市近年来在郊区不少区县陆续开展了不少水利设施运行管理自动化改造试点工作，但是同遍布市郊6200平方公里土地上的大量水利设施相比，这项工作才刚刚起步，还有漫长的路要走。这些已建成的试点项目，正好为下一步大面积开展此项工作积累经验。总结近年来开展的自动化建设项目取得的经验和教训，有几个问题应该引起决策者和建设单位的高度重视。

3．1自动化设备的稳定性问题。

从目前已经开展的水利设施自动化建设项目实践情况来看，用来实现水利设施远程控制的自动化仪器大都直接采用在工业控制上广泛使用的标准设备。这些设备的共性是精细复杂、对工作环境和维护人员的素质要求较高，而水利设施一般都分布野外，工作环境比较恶劣，由此导致自动化仪器频发故障。以目前开展的水利设施自动化建设中被广泛使用的硬盘录象机为例，该设备主要收集探头视频数据进行压缩、存储并能够通过路由设备同监控中心实现双向数据交流，是实现远程监控的关键设备，该设备对工作环境的温度、湿度要求较高，尤其是对输入电流、电压相当敏感，而郊区的闸站一般无控温、控湿条件，其接入电源的质量不高，电压起伏较大，这就极易造成设备故障甚至损坏，此类实例在工程实践中屡见不鲜；再以光纤收发器为例，该设备在以光纤信号为通讯方式的远程控制系统中广泛使用，主要负责光电信号的转换，但是目前市场上的主流产品的极限工作温度不超过60℃，而在大部分没有空调的闸站管理房内，在高温季节，该设备的周边温度轻易就能超过工作极限温度而导致烧机情况的频频发生。诸如此类的例子还有很多，这些设备往往价值不菲，而使用数量也比较大，如果不引起足够重视，将极大增加项目建成后的后期维护费用。因此，在今后开展类似建设项目时，建设单位在招投标阶段就应该要求投标单位具备承接现有自动化仪器适应性改造能力。

3．2建设标准和目标问题。

据统计，目前上海市郊共有圩区361个，灌排泵站7909座，水闸1666座。这些水利设施在郊区6200平方公里范围内星罗棋布，但是单体设施体量较小，各处水利设施因其所处的地理位置不同对经济社会发展所起的作用也不一致：部分位于圩区外围的水利设施由于担负圩区整体安全，其重要性和安全要求明显高于圩区内一般水利设施。有鉴于此，上级管理和决策层在提出水利设施运行管理自动化改造项目时，因针对施工对象对经济社会发展的重要性差异，提出相适应的建设标准和改造目标，切不可一味求高、追新。例如，在对关乎人民生命财产安全的圩区外围闸泵自动化改造过程中，应该按照“安全、稳定、可靠”的总体要求，制定较高的建设标准，尤其要在招标文件中强调技术方案的可靠性、稳定性和安全性，确保改造后的系统在多种恶劣条件同时发生时的正常运行。对此类水利设施的自动化改造目标，能“控”是第一要素，“无人值守”、“智能化”等较高的自动化控制目标可以视具体情况作为参考目标：对具有示范意义的个别泵闸可以作为建设目标，使其具备相应能力，但不可放弃人工干预；对大部分泵闸而言，应根据实际情况，将主要建设资金用在购置高可靠度的设备和建设方案的优化上。一些比较先进的自动化控制项目在立项时应该选择水文条件较好，防汛压力较小的圩区非重点水利设施上开展试点工作。

3．3高科技设施的防盗问题。

水利设施运行管理自动化改造必然要购置大量自动化仪器设备，这些设备价值不菲，大量安装于地处荒郊野外的泵闸管理房内很可能要引起盗贼的眼红。从目前工程实践来看，这种担忧不仅仅在工程运行过程中普遍存在，许多工程从建设开始就一直深受其扰。不少工程在建设过程中屡屡发生线材被偷，光缆被剪的情况；在工程建成后，又常常发生电机被盗，设备被毁等恶性案件，这种问题得不到解决，我市水利设施管理现代化进程必将受到严重牵制。分析目前水利设施自动化改造工作出现的失盗问题，上级决策层在接受相关单位的水利设施运行管理自动化改造申请时，就要严格考核其安全保障能力，没有此项能力的建设资金又偏紧的项目暂时不予审批；在项目招标中，要对投标单位提出安全设计方案，在标书评审时，专家组要严格把握安全设计方案的可行性和有效性；在建设过程中，建设单位要督促承建单位规范施工，确保施工现场人员、设备的安全；在建成后的运行维护中，设施管理部门要制定严格的工作制度和值班制度及自动化运行闸站的巡查制度。只有从各个环节抓起，不给盗贼以可乘之机，才能将设施防盗工作的隐患消灭于未然。

3．4输入输出数据的标准化问题。

按照上海市水务系统建设“数字水务”的要求，将来，分布于市郊各地的若干水利设施自动化控制项目都将纳入全市水务设施综合调度平台。目前，各地已建水利设施自动化改造项目的施工单位各不相同，技术方案千差万别，输入输出数据格式各异，这种情况将极大地阻碍将来的分系统整合。因此，在市郊水利设施运行管理自动化改造项目尚未大规模铺开前，制定出一套规范化的数据输入输出规范尤其重要而迫切。目前，上海市防汛信息中心已经着手此项工作的调研，并对各地已经接入市防汛信息中心的自动化系统的数据交换提出了一些统一的规范要求。这项工作目前刚刚起步，实际操作中还可能遇到各种各样意想不到的问题。就目前已经碰到的情况来看，在自动化系统标准化问题上有三方面问题尤其需要引起足够的重视：一是涉及水文调度的雨量计要经过水文部门率定、水位计、高程参考点要与市级防汛部门引用数据的参照点一致；二是分系统内部设备引用IP地址码段要符合上级部门的分配要求；三是分系统控制软件内部涉及数据输入输出的模块要按照IT领域通行标准编程，以便于后续维护、升级人员的运行、改造之需。

3．5日常维护及费用问题。

多年来，在上海市郊建成的多个水利设施自动化控制项目来看，维护的难度往往高于建设的难度。其难点着重表现在三方面：一是运行经费不足；二是维护人员素质不高；三是设备更换费用居高不下。不少地区的政府主管部门或因重视程度不够，或因财力不足，对辖区内水利自动化项目支持力度不够，不少地区在完成一次性基建投入后无法申请到后续运行经费，而导致系统最终瘫痪；不少基层水利设施位于边远城镇甚至荒郊野外，其恶劣的工作条件让不少高学历人员望而却步，由此造成不少门外汉操纵高科技设施的尴尬局面；一些地区在实施水利设施自动化改造时一味追新、求高，将建设标准制定过高，建设过程中购置的价值高昂的设备一旦发生故障，其更新费用无法承担，由此也造成了不少浪费现象。针对这些情况，在下一步推进水利设施自动化改造工作中，各级政府主管部门在接受立项申请时，要按照自身财力情况量力而行，优先批准那些具备后期运行保障能力的项目先行建设；对地方财力困难，而建设热情较高、工程实施必要性较强的地区，应在项目立项前，同地方主管部门制定好详细的运营维护机制和费用分摊机制。建设单位在施工过程中，要加强督促承建单位同步抓好后期运行维护人员的上岗前培训工作，系统建成后，还要与承建单位签订一定期限的技术服务合同，以确保系统的长效运行。

4．结语

随着市郊一批水利设施运行管理自动化建设试点的陆续建成，下一步，全市水务现代化建设进度必将大大加快。这项工作科技含量较高，单位投资较大，一旦全面铺开，个别问题的疏忽极有可能造成巨大的人力、财力的浪费，因此，我们应该抓住每一个试点项目的建设机会，认真总结建设经验，不放过建设过程中发现的每一个小问题，尽最大可能，确保全市水务现代化加速推进过程中少走弯路。

5．参考文献

[1]宋元胜,邓华,王根喜.泵站自动化典型设计[J].中国水利,2007,(01):p64.

[2]袁阿华,张金仁.水电站微机保护监控综合自动化系统技术总结[J].中国农村水电及电气化,2006,(06):p49～53.

[3]孙洪滨.对水利工程自动化管理的思考[J].治淮,2004,(03):p23～25.

[4]周小庆,唐鸿儒.泵站自动化技术研究[J].水利水文自动化,2003,(04):p35～38.

来源：上海市水利管理处