“智慧大藤峡”顶层设计

黄鹏嘉，王广铭，王之龙

（1.广西大藤峡水利枢纽开发有限责任公司，530200，南宁; 2.水利部珠江水利委员会珠江水利综合技术中心，510611，广州）

大藤峡水利枢纽开发有限责任公司（以下简称“大藤峡公司”）高度重视信息化建设，全面推进，成效明显。但是，出于对信息化的迫切需求，前期主要采用“急用先建”的模式。 随着新兴技术的高速发展、 业务需求的不断增加，基础设施整体支撑能力不足、数据资源融合及贯通程度有限、 业务应用协同共享不够、 智慧化程度不高等问题逐步凸显，难以实现以全生命周期管控为核心的水利工程智慧化目标。

为突破大藤峡信息化发展过程中面临的瓶颈， 强力支撑工程建设、水电运营、企业管理，实现企业业务绩效和战略目标，大藤峡公司站高立远、超前谋划，开展“智慧大藤峡”顶层设计， 强调设计对象定位上的准确、结构上的优化、功能上的协调、资源上的整合；从战略高度和发展全局明确提出未来三至五年 “智慧大藤峡”建设的总体思路、顶层架构和重点内容，为大藤峡公司信息化建设提供科学依据和指导，为把大藤峡工程打造成精品工程、阳光工程、廉洁工程、生态工程、智慧工程、标杆工程提供必要支撑。

一、“智慧大藤峡”内涵与特征

围绕大藤峡水利枢纽的功能定位和全生命周期管理需求，高度融合运用信息化新技术，实现大藤峡全面感知、全域互联、全程智控、全景可视，逐步提升大藤峡工程建设和运营全过程、全方位、全要素智慧化管理的水平，打造水利行业标志性工程和国内一流现代企业。

全面感知：实现工程建设、运行及公司运营所涉及工程、设备、人员、环境等全要素状态信息的实时感知。

全域互联：实现全部办公/生活场所、全部工程节点、全部测控终端的互联互通，实现与水利部门、电力部门、航运主管部门的网络互联。

全程智控：实现工程设计、施工、运行、 调度及企业运营等全过程、全生命周期的精细化业务管理与自动化控制， 实现数据驱动条件下即时、科学、高效的辅助决策，自动预判风险、自主分析决策、自我演化升级，形成企业智慧管控能力。

全景可视：实现大藤峡工程要素、业务要素和环境要素的三维可视化展示，构建大藤峡全景视图。

二、总体思路

“智慧大藤峡” 建设的总体思路是倾力打造 “一三一”智慧工程，即1个智慧赋能平台、3 个智慧业务板块、1 个智慧决策中枢。

智慧赋能平台：是大藤峡的“智慧之根”， 从基础支撑层面打通数据边界与应用边界，统一标准、互联开放、全面感知、资源共享，为大藤峡新一代信息系统建设与运行注入智慧基因，并以此为各大业务板块实现智慧赋能。

智慧业务板块：是大藤峡的“智慧之源”，包括智慧建设、智慧运营、智慧保障三大业务板块。 后期随着工程建设的不断推进，业务板块将随业务增长动态变化。

智慧决策中枢：是大藤峡的“智慧之钥”， 面向大藤峡公司高层领导综合决策的需要，构建工程关键信息全景展示、 企业运营态势与风险分析、电力营销优化决策、综合会商与应急指挥等专题服务，为领导决策提供智慧化支持。

三、顶层架构

以大藤峡公司业务应用为核心，设计“智慧大藤峡”顶层架构，如图1 所示，从下至上分为5 层：采集感知层（业务量化）、数据资源与支撑平台层（统一平台）、业务应用层（协同应用）、决策层（综合决策）、界面层（统一入口）。

四、建设内容

1.智慧赋能平台

全感知物联网：建设覆盖“人、事、物、能”等的天地一体感知体系，建设物联网平台， 实现对信息的自动采集与汇聚， 实现全时空智能化监控和管理。

大数据中心：按照“一张图、一套库、一数一源”的原则，对数据资源进行统筹规划，基于大数据技术体系搭建数据资源管理平台，实现所有数据资源的统一集中管理和服务。

一体化平台：以分布式、服务化为原则，搭建资源共享、业务协同、技术一致、安全可控的“互联开放式架构体系”，为业务应用提供统一支撑平台。

基础运行环境：按照“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的原则，构建全域覆盖、三级分区的计算机通信网络， 并实现与有关水利、电力、航运部门的网络互联，实现信息的高速传输；建设南宁基地标准化机房和桂平前方营地、武宣营地一体化机房； 建立以南宁基地为主节点、桂平前方营地和水利部珠江水利委员会中心机房为备份节点、 武宣营地为接入节点的计算存储架构和资源环境； 建设完备的安全防护体系和统一运维管理系统；建设覆盖南宁基地、桂平前方营地、武宣营地并支持移动视频会商的视频会议系统， 实现与有关水利、电力、航运部门的视频会商接入。

标准规范体系：通过制订相关技术规范和管理制度，有效解决“智慧大藤峡” 建设过程中技术和管理问题，保障信息化建设顺利开展和信息系统长效运行。

2.智慧业务板块

智慧建设：围绕大藤峡枢纽工程建设的业务主线， 以工程施工安全、质量、进度、投资、环保和关键保障要素管理为重点，进一步实现工程全方位业务数据量化和标准化，形成由绿色施工、精品建造、阳光建管共同组成的工程建设管理应用板块，实现工程建设全生命周期的智慧化管理。

智慧运营：围绕大藤峡公司生产运营的业务主线，实现对电厂、大坝、船闸、鱼道、库区防护工程等设施设备运行状态的实时监控，开发电力生产管理、船闸管理、鱼道与增殖站管理、库区运行管理等应用系统，形成由经济运行、科学调度、智能运维共同组成的生产运营应用板块。

智慧保障：围绕大藤峡公司内部管理的业务主线，实现公文、财务、人力资源、物资、档案、安全生产、党群、后勤服务、 园区等一站式业务管理，为大藤峡枢纽工程建设和公司生产运营提供智慧化保障。

图1 “智慧大藤峡”总体架构

3.智慧决策中枢

工程关键信息全景展示：在三维可视化平台的基础上，制作并发布不同专题应用的三维场景， 实现真实图像、视频、监测数据与物理模型、地理空间模型的多源信息融合， 为决策者提供形象化、直观化、交互式的全景展示。

企业运营态势与风险分析：从企业发展战略和经营目标出发，建立企业运营状态与风险管理体系模型，通过识别、 预测和处理企业的运营态势， 深化公司运营风险管控机制，及时对企业运营水平进行预警评估，有效保证企业安全稳定运营。

综合会商与应急指挥：按照应急指挥和会商的需求，将会商指挥所需的各类信息通过组织加工处理后，形象直观地展现给决策者，让决策者快速了解会商主题事件发生的前因后果，满足决策者对信息时间、空间变化的了解，进一步提高制定决策方案的科学性。

电力营销优化决策：基于对电力营销业务和管理数据的流程监控和历史数据挖掘，结合当前发电市场规划、电力市场、发电成本等，通过多层结构的深度学习，输出并分析各时段市场边际电价， 为决策者提供及时、科学的报价决策依据，为企业提供最大的经济效益。

4.典型工程实践

大藤峡水利枢纽安全智能监测系统遵循“智慧大藤峡”顶层设计理念，开展典型实践，能够对水工建筑物及其基础的安全度和稳定性进行快速、准确的评价，及时捕获可能危及水工建筑物安全的各效应量值异常现象及因素， 并提出决策建议，有效保障大坝施工和运行安全。

系统覆盖1 座主坝、2 座副坝和1座通航建筑物以及围堰等临时设施等全部水工建筑物。 针对各监测对象类型，采用不同的监测方法，主坝以渗流监测（扬压力）和变形监测为主，土石坝为变形监测和渗流监测（浸润线），永久船闸为渗流、应力应变和变形。目前，工程共有各类测点（包括传感器、表面变形测点、 内部变形测点等）5 000 多个，几乎涵盖了目前水利水电工程所使用的全部监测仪器类型。

系统总体架构由现场监测站、监控管理站和监控中心站组成，通过分布式网络连接。 不仅具有安全监测数据的存储、检验、整编及资料分析功能，还可自动对安全监测数据进行误差分析与整编，可生成各类表格和图线（过程线、分布图），可进行安全监测资料综合分析，可自动生成各类简报、月报、季报、阶段性报告和年报。

下面以#25 坝段基岩的直线变形监测为例，分析大藤峡水利枢纽安全智能监测系统典型监测成果。

为了监测大坝基岩的直线变形情况， 沿#25 坝段上下游齿槽的建基面垂直钻孔安装2 套基岩多点位移计。上游齿槽仪器编号25M1-1～25M1-4、下游齿槽仪器编号为25M2-1～25M2-4。

#25 坝 段 上 游 齿 槽25M1-1～25M1-4仪器历史测定最大垂直位移在0.74～2.11 mm 之间变化，2019 年4 月17 日测得垂直位移为0.63～1.88 mm， 反映为压缩变形，压缩变形量不大；下游池槽25M2-1～25M2-4仪器历史最大变形在1.45～2.12 mm 之间变化，2019 年4 月17 日测得基岩变形为1.29～1.75 mm， 引起基岩压缩变形的原因是上部荷载增加，基岩变形压缩微增。

总之，通过监测表明，#25 坝段基岩变形不大。

五、结 语

本文参考借鉴“智慧企业”“智慧工程”建设的新理念、新思维进行“智慧大藤峡”顶层设计，改变原有传统信息化建设思路，打破数据壁垒和信息孤岛，建立灵活、可拆卸式的微服务架构，提出“一三一”智慧工程总体思路，构建全面感知、全域互联、全程智控、全景可视的发展新格局，对于“智慧大藤峡” 建设具有重要的指导意义。 安全智能监测系统的典型实践也说明了顶层设计的重要作用，对其他水利水电工程的智慧化建设有一定的参考价值。