基于泵站自动化实例探索水利信息化技术应用

许卓

本文以中小型泵站自动信息化实际应用为切入点，分析信息化技术在水利水电工程中应用的广泛性和必要性，探讨应用的具体内容，阐述系统的硬件构成和运行效果。

近些年来，随着科技的进步，水利工程越来越多地采用信息化技术进行建设、管理和监测，以大中型泵站、灌区的管理调度最为突出。结合各个不同水利工程的特点，将计算机技术、自动控制技术、网络通信技术、传感技术、云技术和图象处理技术等充分融合，建设一个充分利用现代科技技术，集先进性、实用性和可扩展性于一体的信息化系统，实现随时对水利工程的运行情况进行监督和调度。

一、实例泵站概况

泵站位于甘肃省XX市内，通过提水泵站将河水提至高位蓄水池，实行3万亩灌区自流灌溉。

工程采用闸、站、管线结合的方式，由引水闸、冲沙闸，提水泵站，供水管线构成。其中提水泵站设计流量0.29m3/s，设计扬程370.79米，采用两用一备水泵，设计流量520m3/h，转速1480r/min，配套10kV水泵电机800kW共三台，设置户内10/0.4kV干式变压器一台，以保障厂用电。提水管线共18.63km，布置14个阀门，统一由平台进行监控调度启闭。

二、自动化与信息化现有背景

灌区因处于我国西北地区，管理落后，信息化建设尚未起步。信息技术的应用，能够弥补传统水利工程运行模式中存在的不足和缺陷，能够拓展现代化灌区的功能，让灌区承担起更加多样化的社会责任，推动工程管理向着更加精准且细致的方向发展，实现信息的公开和透明处理，提高水资源利用的效率，避免造成大量的浪费。

目前，泵站信息化层次结构如图1所示。分成现地级、站控级、管理级、调度级4级结构。现地控制是所有单元的基础，它是由现场布置的泵站电机、辅助电机、变压器单元、闸门、阀门等被控对象进行检测和控制。现地控制单元主要由LCU控制屏、微机保护装置、状态检测等单元组成，通过光纤与控制线实现与计算机的连接。站控级主要由计算机、服务器构成。设置人机交互界面和工作站操作台，完成对设备的继电保护、直流系统、动态监测、I/O控制等。管理级通过对泵站数据的检测与上层调度级相连，以便上层信息化管理调度

图1 泵站信息化层次结构

三、实例泵站硬件架构

XX市泵站信息化建设主要由引水泵站阀门监控、中控室计算机监控系统、泵房视频监视系统、闸门监控系统、继电保护、供水管线监控系统以及阀门远程控制、流量数据采集、水表预付费系统组成。

继电保护作用为当电气设备发生故障、异常运行时，保护装置应能快速、准确地切除被保护区域故障，防治事故进一步扩大化。本站主要设置10kV进线微机综保测控装置、10kV站用变微机综保测控装置、10kV高压电动机保护、无功补偿装置保护和低压配电回路保护五项，采用微机保护，能送出电源消失、分合闸位置反馈、弹簧未储能、远方位等信号至监控，能接收远方分合闸命令。闭锁回路。具有通信功能，上公用LCU屏和各个泵组单独的LCU屏。

计算机监控系统为泵站统一调度，自动化运行，数据记录、水量合理分配、运行日志统计，甘肃XX市泵站采用分层分布式结构，共设为两层，即上机位层和现地控制层。网络采用星形连接的以太网。现地控制单元均设置在泵房中，由3套现地LCU控制单元组成，分别监控厂房3台机组及其辅助设备：中控室配置1套公用LCU控制单元监控厂房所有公用设备。泵站计算机监控系统监控对象主要为：水泵机组及辅助机组、泵站公用设备、站用电设备、灌区闸门监控和视频监视系统建设；阀门控制监控。

泵站硬件架构如图2所示：

图2 实例泵站硬件架构

四、信息化在泵站中效用

信息化系统在实例泵站具有便于泵站的日常管理、运行监视、调度等功能实现智能化、网络化效用。提高了灌区的运行效率。实现了对泵站的实时运行数据、累计数据进行储存和管理。增加了抗旱的主动性、提升工程的管理水平。

五、信息化技术在水利水电中的应用内容

本次实例泵站所属水利工程为大中型灌区，主要是以水库、河道等不同水源为基础，以信息的分析，提炼为途径的管理平台系统，建设的目的是为了满足灌区监督和管理的基本需求。而在现代化技术的引导下，灌区管理系统的建设也滋生出了不同类型的子系统，囊括了数据采集和管理功能，雨水情实时监测功能，灌区档案管理功能，灌区地理位置查询功能，预警功能，灌区闸门远程监控功能等多个方面，这些都可以让操作人员获得更加可靠的情报。在具体应用的过程中，管理部门也可以根据实际需求，对此系统进行精简或者是扩充，无论哪一种方式，都能够凸显出信息技术的作用和价值。

除此之外，当今背景下，信息化在水利水电工程中应用较为普遍的内容有以下三项：

1.水情自动化监测系统

大多数水情自动化监测系统的运行，都是以数据的采集为主要目标的，需要对给予范围内的水量、库区和灌区的水位等多种类型的数据进行实时监督，并采集信息进行集中处理和分析。这也就意味着，水情自动化监测系统，必须要具备模块化和智能化的鲜明特征，只有这样才可以满足不同类型数据的处理需求，实现多种应用软件的兼容运行。

2.洪水调度系统

许多水利水电工程都会根据水库洪水预报，来建立相应的调度模型，并通过计算机终端平台，建立系统的数据库，为后续的水文预报和数据采集奠定坚实的基础。而信息的计算、存储和分析输出，也可以结合自动监测化系统的运行。操作人员可以在现代化设备的引导下，掌握技术的使用方法和技巧，及时收集有效的数据，为决策提供强有力的保证和参考。

3.地理信息网上查询

在计算机的支持下，水利水电工程能够把业务的基本数据和水利地形图有效结合到一起，利用数据库的分析和查询功能，让信息处理结果以更加直观的形式展现出来，提高地理信息获取的速度和质量，让水利工程的信息化管理水平更上一层楼。另外，信息技术的应用，也让地理信息网上查询的功能有了拓展和延伸，不同类型的浏览功能依次出现。水利水电的工程管理可以实现空间分析，把不同区域的数据和文件连接到一起，并进行对比和辨析，提供更加准确的决策参考依据。

六、结束语

综上所述，持续性推动信息化技术在水利水电管理中的应用是合理且必要的举动，这是维护社会经济秩序稳定的应有之策，也是提高民生福祉的有效措施。本文通过一处实例泵站，结合大中型灌区系统、水情自动化监测系统、洪水调度系统、地理信息网上查询系统论述了信息化技术的应用内容，并且，从工程实例列出信息化架构组成，有助于设计管理者参考并进行进一步工程信息化优化。