智慧泵站在南水北调邓楼泵站中的应用

智慧泵站在南水北调邓楼泵站中的应用

陈志坚

深圳市东深电子股份有限公司 广东深圳 518057

摘要：随着智慧时代的来临，智慧水利也正在改变水利建设的新格局，采用自动化、信息化、互联网+、物联网、大数据、云计算、AI人工智能、BIM、GIS等技术，建立智慧化的站级或调度级监控及运营管控综合系统，集成泵站自控、安防、巡检、运维、资产、算法模型等多种应用数据，实现泵站及输水管线的全自动化运行、无死角监控、数字化运维、全生命周期资产管理以及一体化的安全管控，使其能够经济可靠的运行。

关键词：智能诊断、智能分析、决策支持

1、系统设计背景

邓楼泵站是南水北调东线工程的重要泵站，隶属山东，为大（Ⅰ）型泵站Ⅰ等工程。 邓楼泵站主要机电设备包括4台315ZLQ33.5-3.57型立式机械全调节轴流泵、配套4台TL2240-48型同步电动机，3用1备，泵站总装机功率8960KW。在邓楼泵站的二期改造中，如何将智慧赋能，开创智慧泵站先河，让邓楼泵站变成真正意义上的智慧泵站！

通过升级改造，实现泵站信息采集全面、准确及稳定；泵站机组现地及远程自动化控制；基本统一机组开机流程及控制界面；视频监控系统全部数字化；计算机网络分两张网布设；中控室环境统一风格，统一大屏幕、操作台等；开发智能运行信息化系统，实现机组运行状态监测与智能诊断、泵站运行经济性智能分析、调度辅助决策支持及泵站信息展示平台等功能。总体上实现“远程控制自动化、业务管理信息化、调度决策智能化”的目标。控制自动化方面要实现“现地、中控室、调度中心”三级控制，达到“少人值班、少人值守”的目标；在业务管理信息化方面要满足泵站业务应用需求，实现泵站业务数字化、管理信息化和数据共享的目标，调度决策智能化方面的目标。

系统界面图

2、泵站智能运行信息化系统

邓楼泵站智能运行信息化系统采用一体化平台，综合基础自动化监控系统、智能诊断系统、智能分析系统、决策支持系统、操作票系统、视频监控系统、物资管理系统等。 系统采用B/S架构，通过浏览器操作，在南水北调东线干线供水及各管理处均可使用。

2.1设计原则

（1）提高GIS的交互效果：地图跟随、视角切换、店面交互效果

(2)提供基础平台的智能化：平台自身状态、操作记录、运行日志、服务状态等；

(3)智能应用：AI识别、移动APP管理、物资管理二维码

(4)决策支持：经济运行计算、调度决策支持、检修决策支持

(5)智能分析：泵站运行分析、故障分析、经济运行分析、性能分析；

(6)建立IOT平台，通过我们的智能感知终端，数据直接采购到到云端，用户可以轻量化建设项目，节省项目投资。

2.2设计思路

泵站智能运行信息化系统包括设备状态监测与智能诊断系统、泵站级性能计算和分析系统、调度辅助决策系统及邓楼泵站信息展示平台。泵站智能信息化系统为包含各功能子系统的统一平台，采用统一界面、统一登录、实现一平台全方位服务功能。

泵站智能运行信息化系统开发包括需求分析、概要设计、详细设计等过程，每一个过程都应组织评审，评审后的成果作为下一阶段软件开发工作的基础。泵站智能运行信息化系统用户界面应具有以下特征:

（1）界面元素布局合理，表达准确；

（2）用户可以非常快速的使用，客户体验感很好；

（3）对输入错误有较强的容错性以及一定的启示和帮助；

（4）数据动态实时显示，给决策者提供及时的决策依据；

（5）用户界面应采用菜单式总控界面，调用各种对话框采集信息，使用丰富的输入控件来获取数据，用户界面需使用方便、操作简单，实用性强。

2.3系统架构

1、技术架构

系统主要采用目前主流的B/S结构，三层式模式的特点在于具有广泛的信息发布能力。

客户不需要投入太多的资源，就可以承担大量的末端访问，客户端用户只需要有浏览器就可以了。后期如果需要扩容容量，也不需要有额外的投资，这从成本角度考虑，是非常划算的。而且开发周期也非常短，可以有效节省时间成本。

2、系统框架

2.4系统功能模块

（1）设备状态监测与智能诊断系统

本系统通过读取机泵相关部位的振动、摆度、温度、电流、压力、流量等状态参数，进行在线监测并记录，结合设备运行过程量参数、工况参数等的变化，可有效地分析发现并消除故障早期隐患，显著提高机泵运行的安全可靠性，大幅度降低维修费用，实现泵站优化调度和高效经济运行。机泵振动监测系统针对泵站项目做整体规划，并为自控系统提供接口。

（2）泵站性能计算和分析系统设

利用现有的数据，开发数据模型，把泵站的损耗、性能的参数代入数据模型中，得到泵站运行的最佳数据和结果。

（3）调度辅助决策系统

全面、准确了解泵站设备基础数据与运行状况，具备辅助决策各台机组的负荷分配功能，为泵站的工作效率、能量消耗、安全调度以及优化标准提供相应依据，协助运行人员进行优化调度控制，提高泵站级的调度运行水平，实现经济效益最大化。主要功能包括“一站式”决策支持模块、检修决策支持系统模块、调度决策支持系统模块等。

（4）泵站信息展示平台

泵站信息展示平台在泵站实现运行信息与数据总控图展示功能，将泵站的设备运行实时工况数据、设备报警信息数据、视频监控数据等在总图集中展示，总控图要求实现多屏联动功能，灵活切换，实时在线掌控泵站现场环境和设备运行状态。

（5）动态视频系统

动态视频子系统可以将终端采集的视屏信息，传送到视频服务器中，然后再将的视频信号发送到泵站的办公网络中。

最终用户可以通过浏览器来浏览自己关注的视屏信息，捕捉视频图像的异常情况，做出处理。

（6）水位雨位量信息监测系统

系统采购B/S结构，利用GIS技术，实时显示泵站的水位雨量信息，用户可以更直观的进行水雨情信息的监测。

（7）数据库采集系统

数据库主要包含监控与调度系统专用的实时、历史和预测的水情、工情信息、地理信息数据和属性数据、泵站的运行参数、运行结果等数据；也包括系统运行过程中所需查询的各种文档资料，如工程的调度规则、有关政策法规和历史文档、各种图片和照片等。数据库要实现对上述各类信息的有效管理和数据更新，实现数据库的动态和实时更新。

（8）基础系统管理

系统管理子系统是一个重要而通用的辅助子系统。

1）用户管理2）日志管理3）权限管理4）数据维护

（9）移动APP系统

移动版信息管理系统主要是实现跟移动端相关的业务功能，包括移动办公，移动地图查看，移动巡查，移动问题上报等相关内容。

1）办公业务；2）在线会商；3）值班提醒；4）在线监控；5）数据实时监测；6）历史监测数据查询；7）报表信息数据查询；8）预警信息查询

3、结束语

总而言之，泵站智能运行信息化系统实现了邓楼泵站节能增效目标，对邓楼泵站各个业务系统进行整合和数据管理。实现了真正意义上的智慧泵站，赋能了智慧水利！

参考文献：

[1] 杨选辉\郭路生\王果毅.《信息系统分析与设计（第2版）》 清华大学出版社 2019

[2] 刘明堂\胡万元\陆桂明.《水利信息监测及水利信息化》中国水利水电出版社2019

[3] 中华人民共和国水利部 《水利水电工程技术术语标准》水利水电出版社 2017；

[4] 顾颐，张海红. 《决战数字化运营：策略与实战》， 电子公司出版社，2018

[5] 廖正伟,胡彦华,丁陈. 《智慧水务研究与实践》，科学出版社，2018

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