關(guān)于亟待加強都江堰灌區(qū)工業(yè)用水信息化建設(shè)的思考

楊才俊

(四川省都江堰管理局工業(yè)用水管理處，四川 都江堰，611830)

都江堰是向供水區(qū)提供生活、生產(chǎn)、生態(tài)用水為主，兼顧防洪、發(fā)電、旅游等多目標(biāo)綜合服務(wù)的大型水利工程。隨著灌區(qū)社會經(jīng)濟的發(fā)展，都江堰灌區(qū)內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)迅速發(fā)展，其工業(yè)供水也達到了一個新的階段，工業(yè)供水在整個供水體系中占據(jù)了相當(dāng)重要的地位。目前，除向成都、青白江地區(qū)工業(yè)生產(chǎn)供水外，灌區(qū)內(nèi)其他地市的供水需求量也在不斷擴大，工業(yè)用水信息化建設(shè)將促進科學(xué)用水、管水，充分利用有限水利資源，增強水利工程管理單位的服務(wù)能力。實現(xiàn)都江堰工業(yè)用水信息化是當(dāng)前迫切需要高度重視的一個首要問題。

1 都江堰工業(yè)用水信息化系統(tǒng)的現(xiàn)狀

都江堰水利工程修建于公元前256年，它引岷江之水自流灌溉川西平原，哺育出美麗富饒的“天府之國”。都江堰管理局是四川省水利廳直屬的水利事業(yè)單位，承擔(dān)著都江堰灌區(qū)工程規(guī)劃、建設(shè)、管理和供水的任務(wù)，其中工業(yè)供水是灌區(qū)財政收入的主要經(jīng)濟來源。目前，成都市大型的工業(yè)企業(yè)及供水企業(yè)相繼投資建立了流量監(jiān)測設(shè)備，但是只能提供現(xiàn)場抄表讀數(shù)，不能滿足遠程監(jiān)控的要求，其局限性突顯在時效性的不足上。人為因素為主的監(jiān)測結(jié)果存在一定的差異，變幅時小時大。

都江堰管理局工業(yè)用水水量計費自動化系統(tǒng)于2009-2010年期間建設(shè)完成，就是要將原先各個分散的計量信息通過遠程信息采集及通信傳輸至中心站，并提供信息發(fā)布、計費等功能，實現(xiàn)供水計量的實時監(jiān)測。工業(yè)用水水量計費自動化系統(tǒng)是為都江堰成都工業(yè)供水中心設(shè)計，集成用水計量及業(yè)務(wù)辦公等一系列功能的綜合管理系統(tǒng)。它是灌區(qū)水利信息化建設(shè)的一個重要組成部分，也是灌區(qū)水利信息化建設(shè)的一項創(chuàng)造性成果，計量信息今后將接入到都管局中心。2010年7月通過水利部科技推廣中心驗收，控制中心設(shè)在都江堰成都工業(yè)供水中心，負責(zé)接收成都地區(qū)和青白江地區(qū)12個用水戶共計24個流量計，通過GPRS方式傳輸上來的實時流量數(shù)據(jù)。系統(tǒng)將原先各個分散的計量信息通過遠程信息采集及通信傳輸至中心，并提供信息發(fā)布、計費等功能，實現(xiàn)供水計量的實時監(jiān)測(系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖1)。

圖1 工業(yè)用水水量計費自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)基于GPRS的數(shù)據(jù)傳輸過程：遠程終端數(shù)據(jù)通過RS232或RS485輸入到GPRS Modem，GPRS Modem將數(shù)據(jù)組合成TCP/IP包，通過GPRS把數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器，完成遠程數(shù)據(jù)的采集。同理服務(wù)器的控制指令和數(shù)據(jù)通過GPRS傳送到GPRS Modem，GPRS Modem分拆TCP/IP包，然后將數(shù)據(jù)通過RS232或RS485發(fā)送給終端設(shè)備，完成遠程控制調(diào)度。由于GPRS Modem是基于TCP/IP協(xié)議的完全透明的傳輸數(shù)據(jù)，終端設(shè)備直接與Modem的RS232串口相連，使用非常方便。

青白江的11個流量計由水科院負責(zé)通過GPRS傳輸數(shù)據(jù)，只需在成都中心站部署服務(wù)器端程序接收數(shù)據(jù)，該服務(wù)端程序用java編寫，根據(jù)水科院提供的數(shù)據(jù)報格式把數(shù)據(jù)接收下來并入庫，通過觸發(fā)器把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Web平臺所使用的數(shù)據(jù)格式，并用數(shù)據(jù)同步程序把數(shù)據(jù)寫入Web平臺的數(shù)據(jù)庫表中，以實現(xiàn)對水量數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)控。

2 當(dāng)前工業(yè)用水信息化系統(tǒng)運行存在的問題

目前，工業(yè)用水水量計費自動化系統(tǒng)已運行11年多的時間，信息化系統(tǒng)存在的問題也逐步出現(xiàn)。2019年3月中旬，都江堰管理局工業(yè)用水處對現(xiàn)有主要站點進行了一次排查，對目前系統(tǒng)運行存在的問題進行了梳理，存在問題如下。

2.1 中心站機房現(xiàn)狀

中心站機房主要由兩臺IBM服務(wù)器和一套UPS電源還有若干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。一臺服務(wù)器(IBM X3610)作為Web服務(wù)器，安裝了GIS軟件并導(dǎo)入大成都地區(qū)的電子地圖，為因特網(wǎng)用戶提供訪問系統(tǒng)平臺服務(wù)；一臺服務(wù)器(IBM X3650)作為數(shù)據(jù)庫/通信服務(wù)器，安裝了ORACLE10g數(shù)據(jù)庫并把系統(tǒng)表結(jié)構(gòu)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，部署了GPRS數(shù)據(jù)接收程序，負責(zé)接收成都地區(qū)和青白江地區(qū)12個用水用戶共計24個流量計通過GPRS方式傳輸上來的實時流量數(shù)據(jù)。

中心站機房目前Web服務(wù)器(IBM X3610)已經(jīng)故障，無法正常使用，導(dǎo)致軟件無法登陸；數(shù)據(jù)庫/通信服務(wù)器(IBM X3650)由于缺乏技術(shù)人員維護，數(shù)據(jù)庫故障，已經(jīng)無法登陸。都江堰管理局工業(yè)用水水量計費系統(tǒng)始建于2009年，目前軟件功能已經(jīng)無法滿足都江堰管理局工業(yè)用水管理處現(xiàn)代化移動辦公的需求。

中心站機房硬件方面，由于房屋存在漏水現(xiàn)象，用電存在隱患致空調(diào)設(shè)備無法運行，煙霧報警設(shè)備缺失，中心機房在運行過程中存在較大的安全隱患。

中心站機房運行維護方面，由于缺乏專業(yè)的技術(shù)人員對系統(tǒng)軟件硬件進行巡檢維護，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)軟件硬件故障、網(wǎng)絡(luò)故障、電氣故障等方面的問題時無法快速地解決修復(fù)。

2.2 遙測站點現(xiàn)狀

通過2019年3月份的初步排查，遙測站點現(xiàn)狀除成鐵2個點、成鋼老區(qū)、川化2、3號共5個測點停止運行，南河水位井無法修復(fù)外，其他26個測點可以恢復(fù)上線運行。損壞的成鋼新區(qū)、川化1號、水六廠C區(qū)、郫縣水廠4個測點，被拆除的巨石化工廠可以通過更換采集設(shè)備完成采集數(shù)據(jù)任務(wù)；另外玉龍、青白江水廠3個點、巨石共4個測點新安裝了流量計需要重新接線并采集數(shù)據(jù)；環(huán)境用水點蘇坡支渠傳感器需要重新布線；紅光右支渠需要新購傳感器。

通過對遙測站點的現(xiàn)狀分析主要存在以下問題：

(1)遙測站點的運行維護，缺少有專業(yè)資質(zhì)的公司及技術(shù)人員參與巡檢維護；

(2)遙測站點數(shù)據(jù)傳輸?shù)腉PRS信號，由于欠費導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸停止；

(3)有些遙測站點處于野外，存在極大的損毀被盜風(fēng)險。

2.3 數(shù)據(jù)傳播準(zhǔn)確性方面

各采集終端的數(shù)據(jù)，通過GPRS數(shù)據(jù)卡和專用APN移動專線傳輸至成都中心站。遠程數(shù)據(jù)采集箱串連于用水戶流量計內(nèi)，用水戶流量計約3s采集一次流量數(shù)據(jù)，遠程抄表系統(tǒng)每5min采集一次，所以GPRS計量數(shù)據(jù)與人工抄讀數(shù)據(jù)存在少量偏差。

3 新信息化系統(tǒng)建設(shè)探索

都江堰工業(yè)供水是都江堰管理局財政收入的主要經(jīng)濟來源，因此，都江堰管理局工業(yè)用水水量計費自動化系統(tǒng)必不可少，工業(yè)用水水量計費自動化系統(tǒng)的建設(shè)對工業(yè)用水管理至關(guān)重要。讓有限的水資源得以有效保護、合理配置和高效利用，建設(shè)都江堰工業(yè)用水水量計費自動化系統(tǒng)更應(yīng)注重以下幾個方面。

3.1 信息系統(tǒng)集成化、共享化

針對本次應(yīng)用服務(wù)器中間件產(chǎn)品，我們綜合考慮了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、穩(wěn)定性、安全性、運行效率、售后服務(wù)等因素，選擇符合J2EE規(guī)范的JBoss Application Server作為應(yīng)用服務(wù)器選用的中間件產(chǎn)品。JBoss是一個基于J2EE的開放源代碼的應(yīng)用服務(wù)器，用于實現(xiàn)基于SOA架構(gòu)的web應(yīng)用和服務(wù)，支持EJB 1.1、EJB 2.0和EJB3.0的規(guī)范。

在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計上，要遵循標(biāo)準(zhǔn)的SQL語法規(guī)范，因此，對于數(shù)據(jù)庫沒有特定的要求，能夠支持現(xiàn)今市面上的主流數(shù)據(jù)庫(如：Oracle、SQL Server、MySQL等)。同時，為保證此次系統(tǒng)達到最佳的處理性能，以及從安全性、可靠性、經(jīng)濟性等方面因素考慮，本次系統(tǒng)可采用Oracle作為系統(tǒng)的支撐數(shù)據(jù)庫，以達到和管理局自動化系統(tǒng)并接，共享信息。

3.2 工業(yè)用水水量計費自動化系統(tǒng)應(yīng)科學(xué)實用

3.2.1 實時監(jiān)控窗口

探索建立實施監(jiān)控窗口，能夠?qū)χ攸c用戶用水水量、水位進行統(tǒng)一監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)基于地圖(或GIS)的方式直觀顯示，并支持畫面的無級縮放、動畫展示、狀態(tài)特效等展示功能，方便都江堰工業(yè)用水管理人員直觀、快速了解各重點用戶用水情況。系統(tǒng)接收遠程數(shù)據(jù)采集點的水位、流量數(shù)據(jù)，將采集數(shù)據(jù)遠傳發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，從而實現(xiàn)對所需信息的實時監(jiān)測。

3.2.2 計量科學(xué)準(zhǔn)確

遠程數(shù)據(jù)采集箱串連于用水戶流量計內(nèi)，用水戶流量計約3s采集一次流量數(shù)據(jù)，遠程抄表系統(tǒng)通過技術(shù)手段與用水戶流量計采集時間達到一致，消除GPRS計量數(shù)據(jù)現(xiàn)存的少量偏差。

3.2.3 歷史數(shù)據(jù)的報表生成網(wǎng)絡(luò)確認

主要根據(jù)使用情況選擇的條件顯示用水量日統(tǒng)計表和用水量月統(tǒng)計表的數(shù)據(jù)內(nèi)容，以圖表的形式顯示出來，數(shù)據(jù)查詢采用圖形和表格的方式，使供水管理方對數(shù)據(jù)一目了然。同時能將報表輸出為html格式、excel格式的報表文件，以方便存儲管理。

查詢歷史數(shù)據(jù)采取兩種方式查詢，一種是變量方式查詢，一種是測站方式查詢。歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出靈活，可按需求導(dǎo)出需要的歷史數(shù)據(jù)直接生成報表，分析工業(yè)用水戶水量情況。

3.3 運行維護服務(wù)

都江堰工業(yè)用水水量計費自動化系統(tǒng)投入使用后，必須充分考慮系統(tǒng)運行維護服務(wù)。將系統(tǒng)運行維護服務(wù)外包于第三方有資質(zhì)、有專業(yè)技術(shù)人員的公司進行長期維護，建立報警管理系統(tǒng)，可以使監(jiān)控中心內(nèi)運行人員第一時間獲知運行過程中產(chǎn)生的設(shè)備故障報警和將要產(chǎn)生的生產(chǎn)事故信息報警。當(dāng)運行過程中設(shè)備一旦發(fā)生故障時相應(yīng)的區(qū)域顯示閃爍，并顯示一組設(shè)備報警，提醒專業(yè)維修人員及時到達現(xiàn)場對設(shè)備進行維修、保養(yǎng)。

4 結(jié)語

工業(yè)用水信息化的建設(shè)是都江堰灌區(qū)水利信息現(xiàn)代化的重要一環(huán)。當(dāng)前，最為緊要的是在已有初步建設(shè)規(guī)模的基礎(chǔ)上，運用現(xiàn)代科學(xué)管理水平，對其完善和提升，盡快形成體系化操作流程，使其掌握的工業(yè)用水?dāng)?shù)據(jù)成果切實為灌區(qū)服務(wù)，保障都江堰管理局經(jīng)濟收入穩(wěn)定和可持續(xù)。加強都江堰灌區(qū)工業(yè)用水信息化建設(shè)刻不容緩。