供水泵站的智慧化运营管理和技术探索

李剑辉 戴宏鑫 谢婧怡 梅祥军 赵斌龙 曹梦辉 杨博文

摘要：当今时代的信息技术正在以前所未有的速度蓬勃发展，从而衍生出了各种新型产业，也改变了各种传统管理模式，智慧城市就是最具代表性的一种新型城市管理形态。智慧城市是基于先进的信息技术发展而来的，即利用发达的信息技术在城市之间形成一套完整的服务系统，从而使人们对城市的管理更为便捷。利用智慧水务综合服务平台系统管理水资源，是水利工程管理的新思路。新的通讯信息技术的发展为智慧泵站实施提供了技术支撑，降低了搭建难度和成本。通过该平台，用户可远程获取大量信息数据，并对数据进行挖掘分析，依靠大数据来决策，提高管理效能，解决目前区域内水资源分配的各种弊端。

关键词：水利工程;智慧化;管理技术

目前我国已经具备规模化的水利工程设施，也具备开展水资源科学化管理的条件，能够有效实现水资源优化配置。水利工程管理主要包括了人力资源管理和水资源管理两个方面。在新时代背景下，现代水利工程管理要进行精细化管理，实现公平合理决策，这就对数据平台提出了一定的要求，需能够及时掌握水资源分布的數据信息和预测数据，为决策提供重要的依据，而智慧水务综合服务平台 就能够满足水利工程管理的相关要求，它能够实现人与物、人与人、物与物之间的有效连接，从而形成物联网。

一、智慧水务综合服务平台

我国水资源丰富，但人均占有量少，且水患较多，同时人们节水意识淡薄，浪费严重，随着经济的发展和水资源开发活动增多，水资源保护压力越来越大，提高水资源的使用效率迫在眉睫。我国目前已经有相当规模的水利工程设施，有基础条件开展水资源科学管理，进一步优化配置水资源。水利工程管理包含了水资源和人力资源等管理，新时代背景下，水利工程管理越来越迫切需要大众参与，进行精细化的社会管理，实现公开透明和科学化的决策，这就要求获得水资源分布的实时数据和预测数据，即数据平台的支持。智慧水务综合服务平台作为这样的数据平台，为泵站配备传感器、网络设备、摄像头等，将人与人、人与物、物与物之间相互联系起来，构建成一个物联网。各泵站及各级监控或服务中心、服务工程师、手机APP 等均通过云端与系统连接进行数据交换，实现关键参数检测，同时利用大数据云计算等技术，获得可靠的分析数据和场景预测，接收异常预警及故障诊断，实时获取综合调度和智能控制流量等参数。

二、智慧水务综合服务平台的应用意义

智慧水务综合服务平台在信息交互方面打破了各个区域的信息交流壁垒，增强了区域性联动合作能力，实现了水资源分布数字化，各部分水利工程以网络为纽带，提供上下游的水位和水质情况，分析出可调度的水资源和调度能力。新的水利工程管理工具会改变管理者的管理理念，推动管理体制的创新，提高水资源利用效率，有助于区域性的水利工程合作和发展，使得原有水利工程发挥出更大的社会经济效益。平台实时更新和共享水资源信息，通过现有的水资源数据分析，进行综合决策，加强了水利工程管理的协同工作。平台接入了各个区域的水资源信息，各个区域的信息得到共享，为政府决策提供更加有效的信息支持，根据水利工程泵站配备情况，模拟水位升降情况，水利工程管理趋于精细化和精准化，有助于快速准确地管理和决策，通过平台统一管理调度，制定有效的紧急预案，协调各个区域调水和救灾工作。

三、水利工程智慧水务综合服务平台的应用

1、搭建智慧泵站。智慧水务综合服务平台要求配备传感器、网络设备、摄像头等设备，将人与人、人与物、物与物之间相互联系起来，构建成一个物联网，智慧水务综合服务平台应用分为现场控制层、传输层和应用层，各个层功能各不相同。现场控制层是指各个泵站的现场操作站，主要功能是执行指令和传输数据。传输层是指云服务器，是一种简单高效、安全可靠、处理能力较强的技术服务器，基于互联网向用户和企业提供数据的计算、存储、在线备份等服务，可将水文信息传输到监控中心和调度中心，并传达中心指令给现场控制层。而应用层包括企业异地远程服务监控中心、水利部门调度中心、企业控制中心、工程师站和手机APP 端，主要是实现远程数据分析，并下达相应指令，要求界面友好，易于操作。现场操作站配置包括视频监控系统、水质监控系统、自动控制系统、机组运行状态监控系统等。通过手机APP 登陆到视频监控系统，实时观看现场情况。水质监控系统可以实时监控现有水质，能够提供实时的区域水质情况，传送至智慧水务综合服务平台，可以实现区域内调水，从而将死水变活水。

2、智慧泵站自动控制系统。智慧水务综合服务平台泵站控制系统是由下位机和上位机构成，下位机是执行层，上位机是操作层。下位机的具体功能是控制相关自动化设备，如闸门、电动阀和水泵等;变送各个传感器信号，信号包括设备温度（如定子温度、轴承温度）、上下游水位、水流量和扬程、设备电压等;启动自动保护装置，如超温停机，过载停机等，实现闸门与泵的连锁控制。上位机主要是组态界面，包含各个参数设置和操作按钮、记录报警和历史数据，以及水利工程3D 模型，在模型中实时显示泵站运行情况。机组运行状态监控系统主要监测水泵机组设备是否正常工作，实现提前预警功能，最大限度降低损失，在每台电机安装若干个振动传感器，对机组的振动情况进行数据采集并传输给平台，由后台进行分析处理，将结果反馈给现场的上位机，管理者可通过移动端设备远程查看运行状况。智慧水务综合服务平台将人与人、人与物、物与物之间相互联系起来，实现了数据共享，提供了实时数据和场景预测，异常预警及故障诊断，综合调度和智能控制流量等参数，促进了大众参与和水利工程的社会化管理，实现公开透明和科学化的决策。但是目前很多水利工程的设备陈旧，控制水平不高，如一些地区的电灌站都未实现自动化控制，无法满足农田灌溉自动化、信息化、智能化的发展需求。

在打造智慧水务综合服务平台时，应将水利工程的设备自动化控制等内容纳入进来，实现从底层到应用层一条龙服务。在电灌站纳入智慧水务综合服务平台 时，从其设备自动化改造开始，配备相关传感器和网络设备等，搭建网路设备等。但由于改造费用相对较高，且智慧水务综合服务平台的管理理念还未被广泛接受，泵站改造进展情况还差强人意，未产生很大的示范效果。各地水利工程并未得到相关部门的重视，地区泵站管理比较松散，各个泵站同步改造很难进行，建立泵站监控中心的难度很大。因此打造智慧水务综合服务平台示范项目作用尤其重要，对重点泵站进行智能化改造，作为成果案例推广应用，引起相关政府部门注意，将政府和企业联合起来，引领地区的泵站管理技术变革，共同打造智慧水务综合服务平台，使得各个泵站信息得到共享，管理中心能够实时查看到各个区域的水文信息，利于管理者的统一调配，实现区域联动调水，为保障民生工程、国民经济发展作出更大的贡献。

水利工程系统必须通过有效的管理，才能发挥最大的社会经济效益，现有水资源管理方式已不能适应现代化复杂的水资源需求。基于泵站的自动化和智能化基础，利用智慧水务综合服务平台进行水利工程管理泵站，不仅具备调水功能，还能提供区域水资源的容量、水质等信息和泵站运行诊断功能等，保证工程建筑和设备的完整、安全，处于良好的运行状态，以便充分发挥水资源调度能力，实现区域统一决策调度，更好地发挥防洪、抗旱、供水和环境保护等功效。

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