智能泵站技术研究

智能泵站技术研究

郭振璐

山东省调水工程运行维护中心蓬莱管理站 山东烟台 265600

摘要：随着信息技术的快速发展，人们对泵站使用管理的需求不断提高，泵站智能化的发展也存在一个不断探索、丰富、创新和完善的过程。近年来，人工智能、物联网、云计算、大数据等新一代信息技术日臻成熟，新原理、新材料的智能传感技术不断进步，对于大型跨流域引调水工程而言，开展关于智能泵站技术、技术体系和过程应用的研究和实践，持续提升泵站运行管理的集约化和智能化水平已经是当务之急。

关键词：泵站;智能;物联网;云计算;大数据

引言

远距离、跨流域调水工程作为影响农业生产、人畜饮水、工业用水等多个领域的重要工程，其对于电气设备的应用非常之多，如果按照传统电气自动化控制系统来进行设备管控，不仅会耗费较多的人力资源，同时还具有一定的危险性。而通过对智能化技术的应用，则可以实现对泵站电气自动化控制系统的全面、有效优化，在保证电气设备安全稳定运行的同时，为水利单位的人力资源优化调整提供重要支持。

1对泵站进行更新改造的重要性

调水工程通过跨流域的水资源合理配置，增加了水资源的承载能力，为促进沿线地区经济、社会与资源环境的协调发展提供了有利的保障。对调水工程泵站进行改造，能有效提升缺水地区城市和工农业用水供给，进而促进经济增长。因此对存在问题的泵站进行更新改造，不仅保障泵站持续稳定工作，降低运行成本，更能改善生态环境状况，缓解水资源短缺对城市发展的制约，进而保障社会和经济的稳定。

2智能泵站技术研究

2.1大数据及其挖掘技术在智能泵站中应用功能

大数据及其挖掘技术可提高对能耗、调水量的预测精准度，能够快速识别运行过程中存在的安全隐患，指导检修，可以提升泵站业务的关联分析能力和泵站的自动化程度。通过其大数据存储、计算服务，可以形成泵站大数据平台，建立全新的引水业务的良性生态圈。

(1)支持多种参数接入。智能泵站中有很多种参数接入，利用大数据强大的存储技术可很好的实现多参数数据的存储、管理和应用，提升对泵站运行的感知度，在复杂水文气象条件下，缩短泵站调度的响应时间，提高泵站运行的效率。

(2)监测运行状态与诊断故障。运用大数据技术实现历史数据的存储和处理分析，能够实时对泵站的运行情况进行监测，出现故障及时诊断，可解决原泵站存在的响应速度慢、文件处理复杂等劣势问题，能够更好地服务于预防型维护。

(3)地理信息系统与移动技术融合。有效地结合地理信息系统技术，对天、空、地一体的空间大数据进行探索和研究、结合移动技术，对泵站巡检时拍摄的照片和视频进行处理、分析和研究。

(4)运行数据挖掘。根据泵站自动化技术的发展趋势，未来泵站的日常维护人员可通过大数据的计算、分析和挖掘技术便捷地获取泵站运行数据并对数据进行处理分析，掌握泵站的日常运行规律，日积月累形成经验规律，结合实时监控系统和运行调度系统，可对泵站的故障进行综合诊断，生成指导性文件，实现故障实时预警并自动推送给重点用户，减少或避免运行管理人员的重复劳动。

(5)运行数据分析。运用大数据技术对零散的数据进行分析和整理，进而能够形成合理的联动方案，通过执行联动方案的一体化管控平台和各个子系统之间进行联动信息的交互，实现泵站监控、操作、巡检等子系统的统一行动，提升泵站运行管理人员的工作效率，使得泵站运行更加的安全和可靠。

(6)用户行为分析。通过大数据技术实现对用户行为的记忆与分析，提高智能化程度，能够帮助用户很快地对智能测点进行归类，生成归类报告，自动推荐给用户，同时也可以根据用户选择相符的站点，以此来提高业务工作效率，改善人机交互的友好性。

2.2神经网络

在泵站机组的设计、试验和运行当中，通常都需要通过专门的测试来确定设备工况性能，并制作相应的性能曲线，为机组设备的在线监测、自适应控制提供重要支持。但由于性能实测方法的成本较高，而基于模型机器数据或设备少量实际数据进行换算由很容易受到假设准确性与测试条件的限制，因此，为保证泵站机组设备性能曲线的完整性和可靠性，通常还会利用神经网络技术来在有限离散数据下对泵机组展开大范围连续测试。在人工神经网络技术的支持下，可以根据泵机组设备特征来建立BP神经网络，用于对个性设备性能参数的计算，同时采用LM算法、带动量项算法等算法对所建网络进行训练，并将训练样本数据进行归一化线性变换处理，这样随着训练样本的不断增加，所建神经网络的预测能力也会随之得到提升，即便不进行实测，也同样能够保证性能曲线的预测准确性。

2.3对泵站的机电设备的更新改造

首先，对主水泵的更新改造。主水泵在泵站的运行中对供水起着非常重要的作用，不仅决定着泵站其他设备型号的选择，还对泵站运行成本有着很大的影响。其次，对电机的更新改造。电机是泵站的主要设备之一。随着供电技术的不断进步，异步电机被广泛地应用于一些规模较大的水泵机组。电机选择是否合理，直接影响着泵站机组的安全运行及运行效率。因此，泵站的更新改造中，电机的更换和安装也是关键的部分。电机更换完毕后，与旧有设备的安装和密封也是一项新的挑战，需要多次调试与试运行。以满足泵站更新改造后的要求。再次，泵站电气设备及辅助设备的更新改造。对泵站运行中，使用不规范的电气设备进行统一的更换，对于一些个别零件存在问题的电气设备，结合设备的具体情况进行零件更换；对于泵站的辅助设备，在遵循可用性的原则下采用与之相应的改良方式进行更新。

2.4泵站建筑物的更新改造

当泵房整体稳定，但地基应力和抗渗稳定性不满足国家相关标准时，应认真地进行排查分析，选择合适的加固方法 ；泵站的地基出现渗透性破坏的，应对造成破坏的原因进行分析，然后选择合适的方式对泵站进行加固或者重建。对泵站建筑进行地面结构加固的主要方法有 ：增加截面法、钢筋混凝土替代法、粘钢巩固法、使用纤维复合材料加固法以及增加建筑物支撑点的加固方式等。而对地下结构进行加固的主要方式为 ：扩展加固法、桩基加固法、灌浆加固法、高压喷射注浆法等。

结语

智能泵站的建设目标是紧跟新兴技术，特别是信息技术的发展步伐，在降低能源消耗的前提下，持续优化系统架构，不断改进系统功能和性能，提高泵站主设备运行可靠性和水的利用率，提升运行保障、安全管理和应急响应能力，促进泵站向一体化、智能化高效运行和安全管理模式转变。

参考文献

［1］中国灌溉排水发展中心．泵站更新改造实用指南［M］．北京:中国水利水电出版社，2009:1－5．

［2］水利部水利水电规划设计总院，中国灌溉排水发展中心．全国现代灌溉发展规划［Z］．(2014－8)．

［3］智慧水利总体方案编制工作组．智慧水利总体方案［Z］．(2019－6)．

［4］中国灌溉排水发展中心．泵站计算机监控与信息系统技术导则:SL583－2012［S］．北京:中华人民共和国水利部，2012:6－7．

［5］吴亚林．物联网用传感器［M］．北京:电子工业出版社，2012:94－100．