項目介紹
　　寧東供水水源工程是寧東能源重化工基地非常重要的基礎設施項目，對有效改善銀川周邊的生態(tài)環(huán)境，促進“大銀川”的建設，具有非常積極的作用。寧東供水一期工程供水對象由能源重化工基地和生態(tài)項目兩部分組成。工業(yè)用水量為13570萬m3，日均37.1萬m3/d；生態(tài)項目供水設計流量2.0m3/s，用水量2400萬m3。自銀川黃河大橋下游1000m處的黃河右岸取水，設計流量7.8m3/s，其中工業(yè)供水 5.8m3/s，生態(tài)供水 2.0m3/s，泵站年運行小時數(shù)為6840h（285d），供水量為14280萬m3/s。工程布置二級泵站和管道，將黃河水輸送到設在鴨子蕩調蓄水庫（總庫容2053萬m3）。二級泵站累計凈揚程145.52m，累計總揚程174.2m，共安裝水泵7臺，總裝機容量27150kW，總運行容量19150kW，總運行軸功率15252.8kW。輸水線路總長25.07km，一、二泵站之間管道長5.68km；二泵站至隧洞進口管道長17.42km，采用DN2200的PCCP壓力管道。在管道出水池至水庫之間布置隧洞1座，長1.8km。

      根據整個寧東供水一期水源工程的項目劃分，共由以下部分組成：
      ⑴ 金水源（一）泵站
      ⑵ 紅山石（二）泵站
      ⑶ 輸水管道工程
      ⑷ 鴨子蕩水庫工程
      ⑸ 寧東供水一期水源工程（一～二泵站）供電工程
　　2004年9月4日，寧東一期供水工程通信及綜合自動化項目開標。2004年9月29日，寧夏寧東水務有限責任公司與西安航天自動化股份公司于銀川正式簽訂了“寧夏寧東能源重化工基地及生態(tài)移民一期供水工程通信及綜合自動化合同文件。2005年6月13日，寧東調水工程全線自動化系統(tǒng)初步調試完成投入運行，全線二臺機組并聯(lián)運行成功。2006年8月21日通過自治區(qū)水電工程質量監(jiān)督中心組織的單位工程驗收，評為優(yōu)良工程。
      系統(tǒng)方案與特點

      梯級泵站輸水綜合自動化系統(tǒng)由通信系統(tǒng)、泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、變電站綜合自動化系統(tǒng)等組成。

      系統(tǒng)采用采用開放式分布式實時控制系統(tǒng)結構，調度主機、操作員站及現(xiàn)地LCU采用雙機冗余配置，骨干網絡采用SDH環(huán)型二纖通道保護網絡，控制局域網采用100M工業(yè)級光纖環(huán)形以太網，系統(tǒng)采用64位計算機系統(tǒng)。

      通信系統(tǒng)：以SDH傳輸技術為主，結合PBX及以太網交換技術，為用戶提供豐富的多種業(yè)務通信平臺，滿足當前和今后業(yè)務的需求。以各級泵站（中心）為節(jié)點，組成骨干網絡，各節(jié)點間隔接入，形成環(huán)型二纖通道保護網絡。采用155M（622M或更高） MSTP傳輸平臺，支持TDM業(yè)務和IP數(shù)據業(yè)務傳送。骨干網可以在一個機架上提供2M到155M的各種TDM接口，同時也提供10/100M接口用于構架IP數(shù)據網絡。

      語音解決方案
      語音采用PBX方式，調度中心安裝128門（或更多）程控數(shù)字交換機，通過綜合數(shù)字復用終端利用SDH 2M接口將各級泵站電話接入調度中心交換機，同時還可以為各級泵站提供低速數(shù)據接口，交換機統(tǒng)一從調度中心接入公網，采用一號信令系統(tǒng)，SDH傳輸網絡提供互連鏈路。

      數(shù)據傳送解決方案
      低速的測控數(shù)據，可以占用TDM的64kb/s雙向通道傳送。對外接口可以是RS-232、RS-422、V35、G703、模擬音頻接口（使用Modem）。中高速數(shù)據可以占用TDM的N×64kb/s至N×2Mb/s通道傳送。測控數(shù)據一部分經接入網到（分）中心落地，經（分）中心對應的信息處理系統(tǒng)篩選和處理后向調度中心上報。

      以太網組網方案
　　MSTP 155M SDH傳輸平臺提供10/100 M以太網接口，使骨干節(jié)點間以高速連接，將各（分）中心局域網互連起來，組成完整的信息系統(tǒng)。各（分）中心配置以太網交換機，支持VLAN劃分。
      視頻傳輸方案
　　在調度中心、各級泵站的重要地點設置攝像機、云臺等，經距陣切換、數(shù)字壓縮后通過通信網傳輸至調度中心。通常圖象遠距離傳輸采用編解碼的傳輸方式，在分辨率為720 × 576時每路圖象占用帶寬為2M。
      計算機監(jiān)控系統(tǒng)：由基于計算機控制的調度中心監(jiān)控系統(tǒng)和各級泵站監(jiān)控系統(tǒng)組成。每個計算機監(jiān)控系統(tǒng)由網絡交換機、服務器、各應用系統(tǒng)工作站和PC機組成局域網，通過155M MSTP傳輸平臺的10/100M以太網接口構架的IP數(shù)據主干通信網進行整個輸水系統(tǒng)信息交換，構成梯級泵站輸水系統(tǒng)計算機通信網，實現(xiàn)信息共享。
      調度中心監(jiān)控系統(tǒng)：由雙機冗余的調度管理主計算機、雙機冗余的調度員工作站、通信服務器、工程師/編程員站、仿真培訓終端、模擬屏和DLP大屏幕投影系統(tǒng)、電話告警計算機系統(tǒng)、數(shù)據備份與存儲系統(tǒng)、辦公自動化網絡系統(tǒng)等組成。
      泵站監(jiān)控系統(tǒng)：采用開放式分布式實時控制系統(tǒng)結構，在不同處理器上具有支持應用程序和聯(lián)合數(shù)據庫的能力。監(jiān)控系統(tǒng)由站控級（集中控制級）和現(xiàn)地控制單元（LCU）組成，采用100M工業(yè)級光纖環(huán)形以太網。站控級設置雙機冗余的操作員站、通信服務器、模擬屏、GPS對時等設備；現(xiàn)地控制單元包括機組LCU（每臺機組一套）、泵站公用LCU、變電站LCU，采用雙機冗余的PLC為核心控制器，并設置LCD觸摸屏、SOE專用模塊以及智能I/O裝置，支持多種通信協(xié)議。

      系統(tǒng)功能
      # 在泵站控制級和調度中心遠方監(jiān)視和操作整個輸水系統(tǒng)；
      # 全線輸水的最優(yōu)化調度；
      # 全線輸水量控制；
      # 全線輸水流量平衡控制；
      # 全線輸水經濟運行；
      # 對包括事故在內的特殊情況的分析和處理；
      # 輸水系統(tǒng)的開機控制；
      # 輸水系統(tǒng)的停機控制；
      # 單泵站APC（自動抽水控制）和單泵組APC功能；
      # 自動水質監(jiān)測（泥沙含量自動在線監(jiān)測）；
      # 收集系統(tǒng)運行統(tǒng)計資料并提供相應報告；
      # 接收工程觀測的有關信息以便輸水調度采取相應的措施；
      # 供水過程在線和離線仿真、測試，并提供完善的培訓功能；
      # 梯級泵站視頻監(jiān)控；
      # 梯級泵站語音通信與生產調度；
      # 與消防系統(tǒng)通信；
      # 與水資源調度系統(tǒng)的通信；
      # 與水情預報系統(tǒng)通信；
      # 與管理中心MIS系統(tǒng)通信；
      # 運行管理
      創(chuàng)新點和效益
　　通過對寧東調水工程全線自動化系統(tǒng)從項目確立至工程運行驗收全過程的研究、討論、分析、總結，利用所得出結論形成了當前寧東調水工程全線自動化系統(tǒng)的實際成果。
　　寧東一期供水工程通訊及綜合自動化系統(tǒng)工程在水務業(yè)界具有相當程度的樣板性，應用了國際上最先進的自動化技術，充分體現(xiàn)出我國引水工程自動化的較高水準。在考慮采用先進技術的同時還要考慮技術的成熟性。系統(tǒng)的配置與選型，網絡的型式與網絡的結構，符合計算機發(fā)展的趨勢并是當前的主流產品。配置高檔次產品，以保證在今后相當長時間內不需要更新?lián)Q代，在較長時間內，保持系統(tǒng)的技術先進性，保護工程的一次性投資。并在以下方面取得了創(chuàng)新性重要成果。
      1) 64位計算機集群控制技術
　　寧東一期供水工程中兩座泵站、一座水庫和調度中心四個節(jié)點的計算機系統(tǒng)均采用64位計算機，組成四個64位計算機集群，實現(xiàn)供水全線的自動控制、運行監(jiān)視、優(yōu)化調度和生產管理。計算機采用64位SMP結構的SUN Blade2500工作站，該工作站采用高端計算機主流技術的64位RISC處理器，運行Solaris 9 UNIX操作系統(tǒng)，具有高性能、多任務、多用戶特點,支持多顯示器圖形解決方案。配套開發(fā)的64位實時監(jiān)控軟件，采用分布式數(shù)據庫管理系統(tǒng)，具有強大的異地數(shù)據備份、災難恢復功能和分布式操作控制功能。應用技術達到國際先進水平。
      2) 基于UNIX操作系統(tǒng)平臺的64位實時監(jiān)控軟件技術
　　MOSAIC（MITS Open System Architecture for Instrumentation and Control） 是LogicaCMG公司推出的實時監(jiān)控軟件，為了滿足寧東一期供水工程64位計算機集群控制系統(tǒng)的要求，進行了適應性開發(fā)，使其將企業(yè)的關鍵性運行系統(tǒng)與企業(yè)的其它信息系統(tǒng)有機地融為一體。

　　監(jiān)控軟件采用全分布式的通訊結構，使數(shù)據采集、處理和顯示能隨意地在網絡上的任何地點同時進行，進而也改進了系統(tǒng)的層次化和可靠性。可在 LAN 和 WAN 上對不同地方的相同的數(shù)據庫進行實時和同步的更新以保證數(shù)據庫的完整性，使得數(shù)據庫的安全性得到了極大的改進。它包括數(shù)據庫管理系統(tǒng)、圖形用戶界面和服務管理器，尤其適用于關鍵性的操作、控制和輔助決策系統(tǒng)。
　　服務管理器在系統(tǒng)中起著協(xié)調所有過程和確保系統(tǒng)的高可靠性及容錯性的作用。分布式數(shù)據庫管理系統(tǒng)允許應用軟件將數(shù)據分布到各個控制中心，遠程工作站和微機上。在故障發(fā)生和故障恢復重新啟動的過程中，能保證任何應用軟件運行之前數(shù)據庫恢復到同步狀態(tài)，使系統(tǒng)具有強大的分布式的操作控制和災難恢復功能。此類64位監(jiān)控軟件在國內引水工程中首次應用。

      3) 部件熱插拔技術
　　系統(tǒng)設計中大量采用了支持熱插拔功能的部件或設備，如CISCOC 3745路由器的熱插拔功能可在最大限度降低對網絡可用性影響的前提下更換和維修網絡模塊、可實現(xiàn)RPS的聯(lián)機更換和維修、可對風扇托架進行聯(lián)機更換；HP部件熱插拔技術應用使得服務器具有硬盤、擴展PCI-X插槽、電源等部件熱插拔功能；TSX Quantum系列PLC的熱插拔功能保證了其所有模板的聯(lián)機更換和維修。熱插拔技術的應用大大縮短了設備平均維修時間（MTTR），提高了系統(tǒng)的可用性和可靠性。
      4) 基于SDH的MSTP（多業(yè)務傳輸平臺）技術
　　以往的梯級輸水工程中較多的采用傳統(tǒng)的SDH傳輸設備，提供單一的TDM業(yè)務。本項目中采用基于SDH的多業(yè)務傳送平臺（MSTP）(Multi-Service Transport Platform)，支持TDM業(yè)務和IP數(shù)據業(yè)務傳送，并提供統(tǒng)一網管，組建骨干通信網絡，實現(xiàn)語音、圖像、數(shù)據的實時傳輸。
　　語音采用PBX方式，調度中心安裝128門程控數(shù)字交換機，通過綜合數(shù)字復用終端利用SDH E1通道將各泵站電話接入調度中心交換機，交換機統(tǒng)一從調度中心接入公網，采用一號信令系統(tǒng)，SDH傳輸網絡提供互連鏈路。
　　視頻圖像信號采用數(shù)字壓縮技術通過SDH E1通道實時傳輸，圖像分辨率為720 × 576。視頻控制信號采用RS422協(xié)議，通過SDH設備低速數(shù)據接口，由SDH傳輸網絡提供互連鏈路，組成星形網絡。
　　MSTP 傳輸平臺提供10/100 M以太網接口，使骨干節(jié)點間得以高速連接，將各（分）中心局域網互連起來，組成完整的信息系統(tǒng)。采用多業(yè)務平臺MSTP的技術，保證了通信系統(tǒng)的先進性。
      5) 光纖自愈環(huán)網技術
　　為了減少運行環(huán)境相對惡劣的泵站（水庫）計算機監(jiān)控系統(tǒng)局域網線路破損造成的網絡通信中斷故障，計算機監(jiān)控系統(tǒng)局域網采用工業(yè)級交換機組成100M光纖自愈以太環(huán)網。工業(yè)級交換機采用內部冗余24VDC電源設計，無風扇工業(yè)級結構設計，MTBF >171000小時，可以實現(xiàn)容錯冗余環(huán)，發(fā)生故障時反應時間（切換時間）< 500 ms。環(huán)網自愈技術，大大提高了現(xiàn)場級局域網的可靠性。

      6) 熱備、冗余技術
　　為了確保關鍵環(huán)節(jié)的可靠性，采用熱備、冗余設計以防止隨機失效，主要涉及調度管理主計算機、調度員/操作員工作站、泵站機組LCU、控制電源、骨干通信網絡、計算機監(jiān)控系統(tǒng)局域網。
　　所有調度管理主計算機、調度員/操作員工作站均采用雙機熱備，一臺設為主機，一臺設為從機。監(jiān)控軟件通過不斷地監(jiān)測主、從機的工作狀態(tài)來保證系統(tǒng)高可靠運行，當故障發(fā)生時，相應的備份單元瞬間即可完成自動切換，因此保證了監(jiān)控數(shù)據和狀態(tài)的連貫性，實現(xiàn)無擾動切換。
　　泵站機組LCU的熱備冗余設計包括CPU熱備冗余和輸出通道冗余，當主處理器失效時，熱備處理器能進行無擾切換，后備機將在48ms之內接替主控機的功能，管理遠程I/O，用戶不需任何維護即可繼續(xù)系統(tǒng)運行。輸出通道冗余保證了水泵電機主斷路器的可靠分閘。
　　AC220V、DC220V雙路冗余供電方式確保系統(tǒng)不因控制電源消失而失控。
　　骨干通信網絡利用基于SDH的MSTP傳輸技術，采用二纖單向通道保護倒換環(huán)，局域網采用光纖自愈以太環(huán)網設計，確保系統(tǒng)不因通信線路破損造成的網絡通信中斷故障。
　　熱備、冗余技術在綜合自動化系統(tǒng)中的應用，使關鍵環(huán)節(jié)保證任務不中斷，電源薄弱環(huán)節(jié)得以加固，安全環(huán)節(jié)得以多重保護，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
      7) 遠距離圖像傳輸與控制技術
　　寧東一期供水工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一個遠程監(jiān)控系統(tǒng)，各（分）中心具有本地視頻監(jiān)控功能，同時在調度中心具有遠程監(jiān)控能力，采用數(shù)字多媒體監(jiān)控系統(tǒng)能有效的解決模擬監(jiān)控系統(tǒng)在視頻遠程傳輸上的難題。
　　采用網絡編解碼器對圖象進行數(shù)字壓縮解壓，在SDH通信網上進行圖象傳輸，網絡編解碼器由編碼器、解碼器二個部分組成，經距陣切換后的模擬視頻信號通過編碼器實時轉換成數(shù)字視頻流，經SDH E1接口傳輸?shù)秸{度中心，調度中心由解碼器接受數(shù)據將其還原成模擬視頻信號。采用數(shù)字壓縮技術圖像分辨率達到720 × 576，可實現(xiàn)高品質的圖像在2M線路的實時傳輸。
　　視頻控制信號采用RS422協(xié)議，通過SDH設備低速數(shù)據接口，由SDH傳輸網絡提供互連鏈路，組成星形控制網絡。
　　對工程視頻監(jiān)控的圖象、聲音、數(shù)據、控制信號采用數(shù)字化處理，使其在一條通信線路上即可實現(xiàn)多種信息的遠程傳輸，同時保證了系統(tǒng)對圖象清晰度和傳輸實時性要求。
      8) 多級泵站水錘分析和防護技術
　　寧東一期供水工程具有自身的特點，即：工程布置呈“剛性連接”、輸水管道長、管道布置存在多處局部凸起或變坡等，因此極易在管線中發(fā)生“水柱分離及其再彌合”現(xiàn)象，將可能導致很大的水錘壓力上升，對管線及水泵機組造成極大的損害。
　　通過對各種事故工況的水力過渡過程及水錘防范措施進行仿真計算分析，在管線得四個變坡點設置單向調壓塔、在各水泵出口設置具有快關和慢關的兩段關閉液控止回閥，使得管線中出現(xiàn)的最大水錘壓力得到了良好的控制，水泵最大倒轉飛逸轉速滿足泵站設計規(guī)范要求。事故防范，提高了系統(tǒng)安全性。