蜀河水电站水情自动测报系统优化改造

杨号

（大唐蜀河水力发电厂 陕西 旬阳 725721）

摘 要：蜀河水电站水情自动测报系统自2012年4月建设投入运行以来，应用遥测、通信和计算机等技术，有效的提高了蜀河水电站洪水调度的水平，做到了实时自动采集雨、水情信息、及时的了解掌握上游安康水库及区间水雨情信息；及时准确地做出了洪水预报。目前随着计算机科学技术的发展，以及现有设备的老化、维护费用高、系统自身存在缺陷等情况，结合水库调度工作中日常使用水情自动测报系统的经验提出了水情自动测报系统的优化改造方案。

关键词：水情自动测报系统；优化改造；服务器；主备；

1. 工程概况

蜀河水电站位于陕西省旬阳县境内的汉江上游干流上，坝址在旬阳县蜀河镇上游约1km处，距旬阳县城51km，距上游已建的安康水电站约120km，距下游已建的丹江口水电站约200km，是汉江上游梯级开发规划中的第六个梯级电站，是陕西汉江投资开发有限公司开发建设的第二个水电站，主要承担陕西电网的调峰、调频以及事故备用等任务，工程规模为二等大（Ⅱ）型。

2. 项目背景

蜀河水电厂水情自动测报系统于2012年4月由北京中水科水电科技开发有限公司开始建设，2012年6月投入运行。系统从实用性、安全性、可靠性、稳定性出发，采用先进的技术，建立满足蜀河电厂防汛调度和生产需要的具备一定先进性的蜀河水情自动测报系统。系统包括1个中心站、7个水位雨量遥测站、1个水位站、9个雨量站。系统采用多信道信息实时采集，主备信道自动切换确保系统安全可靠。蜀河水情自动测报系统主要功能有：多信道信息实时采集及处理功能；系统监测及报警功能；数据实时监视和管理功能；水文预报功能；水库调度功能；水务计算功能；WEB浏览功能；主备信道自动切换功能；信息交换功能；权限管理功能；值班管理功能等。系统通过防火墙，实现与机组、闸门、工业电视监控系统等其他相关系统的数据交换和共享；通过计算机网络或数据光纤等通道，实现与省调（路由器、防火墙）的数据通讯；实现各级防汛部门、水文气象部门、办公网和外网连接等的数据通讯。以上数据通讯均满足电力系统安全防护的要求。

3. 原系统设备状况及存在的问题

水情自动测报系统自建设连续运行已经9年，期间随着水调自动化业务量的增大，数据库服务器已不能承担目前访问量，各硬件设备也逐渐老化，服务器故障频发、性能低下、异常修复时间长，可靠性方面也跟不上了当前的计算机发展水平。其次系统网络设计时没有考虑网络安全防护的要求，部分二区设备同三区设备进行了直接连接，不符合《电力二次系统安全防护总体方案》。

为全面解决当前水情自动测报系统硬件设备隐患，保障水情系统长久稳定运行，满足当前电厂安防要求，当出现某个设备故障后能通过备份设备及相应的预案迅速恢复。蜀河水力发电厂进行了水情自动测报系统优化改造。

3.1数据库备用服务器已损坏

原系统在二区配置了两台型号参数相同的服务器和一台磁盘阵列，一套RoseHA软件，两台主机之间通过心跳网络连接组成双机热备系统，保证二区数据库的稳定。当一台服务器出现故障时，心跳网络信息就会产生变化，RoseHA软件捕捉到这种变化后就会控制系统进行主机切换，启动备份机接管主机之前的所有工作内容。

由于其中一台数据库服务器硬盘、主板频繁报故障，且已经购置不到与之型号、参数相同的服务器，导致该数据库服务器双机热备系统功能已丧失。只能当一台普通数据库服务器使用，意味着当这台服务器出现故障后整个水情自动测报系统将无法运行。

3.2服务器总体配置落伍

原系统配置的服务器都是4G内存，硬盘大都在150G左右，CUP还是单核系列，只支持32位操作系统。随着水调业务的增长及计算机的更新换代，原系统的配置已无法支持水调系统平台软件的升级改造。相关模块损坏后也很难配到适应的零部件。

3.3缺少网络安全设备

随着计算机、互联网技术的快速发展，水情测报系统网络上连接省调部门、水利部门、下连接各流域电厂，各水利部门又通过互联网互相联通，这样复杂的网络机构，所以网络安全也就成了水情自动测报系统不得不重视的一方面。电力系统也在不断提高应对网络攻击的能力。逐步提高了对发电企业网络接入的安全考核。

原系统仅配置了一台网络防火墙，用于防护外单位跟电厂之间的通讯安全。缺少在二区与三区之间部署正反向隔离设备，缺少在遥测站无线网络与系统网络之间部署防火墙。

3.4缺少备份设备

原系统没有配置备份设备，数据库服务器的热备功能也因为其中一台服务器的损坏而失去功能。

遥测站采集到的数据只接入一台采集服务器，当该采集服务器损坏后将无法接收遥测数据。

另外上传数据服务器、遥测采集服务器、应用服务器等没有安排备用机，当其中有服务器损坏时，将失去该服务器运行的系统功能。

3.5网络结构不平衡

原系统的网络设计没有充分考虑各分区业务的数量与系统资源消耗量。在业务最多的三区仅部署了一台服务器，用来接收上游安康数据信息、采集蜀河机组信息、水情测报系统网站业务，所有业务集中在一台服务器上，且没有备用服务器，一旦该服务器资源消耗完很容易出现整个水情系统的崩溃。

3.5软件功能完善

原系统在建成之初满足了电厂的业务需求，随着业务量的增加，原系统的功能已不满足当前电厂所有业务的需求。需要进行局部升级。原系统的库水位采集采集了两种采集方式：一种是通过实时系统发送实时库水位，一种是通过蜀河坝上遥测站采集。但是数据库只能选择遥测站水位或者遥测站和实时系统水位两者共用，导致行洪期间日报表中水位相差较大，与实际水位不符。

4. 系统优化改造的必要性

4.1增加网络安全设备，提高网络安全性，符合规范要求

根据《电力二次系统安全防护总体方案》的要求，生产控制大区（二区）与信息管理区（三区）之间必须用单向隔离设备进行隔离。生产控制大区之间或信息管理区之间需进行逻辑隔离。本次改造需严格按照该要求执行。

本次改造考虑到三区业务比较繁重，将主数据库部署在三区，应用两台高性能服务器、RoseHA软件构造双机热备系统，保证数据库的稳定性。在三区与二区之间部署一台反向隔离，用来三区访问二区的业务。二区主要用来做上传省调业务。另外在上游安康水库与三区之间也增加一台防火墙。通过增加部署隔离设备与硬件防火墙一方面能符合方案要求，也将大大提高电厂的网络安全防护水平。

4.2通过提高服务器配置，提高系统运行性能

水调值班人员已多次反映在客户端操作时需要等待结果的时间越来越长。测试发现旧服务器的内存比较小，后期增加的几个数据传输功能内存占用长期处于80%以上。导致系统反应变慢，通过增加服务器内存或更换更高性能的服务器可以解决该问题。

4.3增加备份设备，提高系统故障应急处置能力

水情自动测报系统总体来说是一个信息系统，数据是系统最宝贵的部分。数据的采集、传输、存储必须要保证长期可靠。本次改造需要针对原系统存在的隐患，做到了每台服务器都具有备用设备，达到当其中任一设备出现故障时有备用设备或预案进行处理。

4.4完善系统软件功能，提高系统的实用性

水调值班人员在旧系统运行过程中也积累了一些意见与想法。在改造过程中将这些意见与想法都融入系统中，将数据库读取库水位的方式做了调整，可单独选择坝上遥测站水位或者单独选择实时系统采集的水位。保证日报表的准确性，可以给水调值班人员操作带来便利，大大提高系统的实用性。

5. 优化改造方案及实施过程

针对以上存在的的问题，蜀河水力发电厂对水情自动测报系统进行了优化改造。改造分为硬件及软件两个部分。

硬件部分：增加两台高性能的服务器，通过RoseHA软件构成双机主备运行模式，作为主备数据库服务器；新增一台服务器分离出省调上传的程序，（原来的作为备用上传服务器），保证省调上传数据不中断；用一台服务器作为安康接收数据及蜀河机组数据采集，再配置一台用来做备用服务器；增加两台串口服务器（一台备用）及防火墙，将遥测数据通过串口服务器接入，并通过防火墙接入三区，提高安全性并为备份采集提供条件；增加一台反向隔离设备；其余旧服务器配置为对应新服务器的备份。

软件部分：增加一套数据库同步软件（rose系列软件），解决主备运行的数据库的数据同步及自动切换；水情系统程序迁移与调整；网络拓朴图更新；增加数据隔离同步软件。

改造实施过程采取先硬件后软件、先二区后三区，先易后难的顺序进行。充分考虑实施过程新旧项目的平滑过度。实施顺序如下：

（1）二区数据上传服务器替换及上传程序迁移部署，并增设一台防火墙，防止黑客通过省调网络攻击电厂网络，也避免有人在三区误操作攻击省调数据网。

（2）二区数据库服务器替换及数据库软件迁移部署。

（3）三区数据库服务器替换及主备数据库同步软件部署，恢复三区数据库双机热备功能。

（4）增加一台高性能三区通讯服务器，部署数据同步软件。

（5）增加串口服务器，配置备用串口服务器。两者的配置信息保持不变，当主设备有故障时可以直接用备用串口服务器替换。

（6）安装网络防火墙及隔离设备。

（7）配置旧系统服务器，将这些服务器配置为各新服务器的备用服务器。

（8）更新网络柘朴图，编制应急预案处理方法。

6. 优化改造后效果

（1）安全性

系统网络完全符合《电力二次系统安全防护总体方案》的“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”这16字方针。外部的安康数据接入、向省调上传数据首先要通过防火墙，满足防火墙设置的安全策略后才允许数据的传输。数据库服务器也恢复了双机热备的工作。系统的外部边界、内部各模块之间也做了层次分明的网络安全控制。大大提高了系统的安全性。

（2）实用性

系统改造吸纳了水调值班人员的建议和意见，完善了相关软件模块。系统改造还根据实际情况调整了网络结构，使得系统的结构更符合当前用户需求。整个系统运行计算时间大大缩短，提高了工作效率。

（3）健壮性

系统改造增加了数据库服务器、串口服务器、上传服务器等的备份设备。编制了系统发生各种情况下的应急预案。保证当一台设备出现故障时可以通过自动或手动方式将业务切换到另一台。不会因为某个设备或某个单点业务问题导致整个系统的崩溃。

7. 结束语

蜀河水情自动测报系统本次升级改造，通过更换硬件设备、平衡网络结构、优化软件程序，提高了水情自动测报系统的整体性能，确保了数据传输的稳定性与可靠性，提高了系统运行的安全性，达到了预期的效果，为蜀河水库防洪度汛决策提供技术支撑。

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