水利泵站运行智能化技术的研究

水利泵站运行智能化技术的研究

赵庶涵，姜睿涛

天津市水务综合行政执法总队

摘要：现阶段，水利工程泵站在现代基础设施中具有核心地位，是水资源管理的重要组成部分。它确保水从源头流向终端用户，为居民、工业和农业提供稳定供水，特别在干旱和缺水地区作用显著。随技术进步，泵站实现了自动化和智能化运行，提高效率，支持能源节约和可持续发展。简而言之，泵站在水资源管理、生态保护和经济发展中发挥着不可或缺的作用。本文章分析了水利泵站运行智能化技术要点，以期为业内相关工作人员提供一定的参考。

关键词：水利泵站；智能化；技术研究

水利工程作为基础设施的重要组成部分，直接关系到国家的经济和社会发展。然而，传统的水利工程管理面临着许多挑战，如管线长，供水设施分散等，导致整个水利工程管理效率低下、维护困难等。泵站是整个水利工程中不可缺少的动力系统，对泵站进行更为精细化的管理，是提升整个水利系统管理水平的主要手段之一。随着近些年智慧水务建设的蓬勃发展和物联网技术的应用普及，智慧泵站平台应运而生，将更智能化的信息系统应用于泵站管理中，为水利工程管理带来了全新的机遇和更先进的解决方案。智慧泵站平台利用自动化、数据分析和智能化技术，实现了对水利设施的实时监测、故障预警、远程控制和运行优化。这一平台通过收集大量的数据并进行精准的分析，使决策者能够更好地了解工程运行状态，预测潜在故障，并根据实际情况进行远程调整。与传统的人工管理相比，智慧泵站平台大大提高了管理的科学性和高效性，有效地减少了人为因素对工程运行的影响。

1.中国目前的水利泵站运营状况

中国目前许多水利泵站的操作和状况分析仍然是以人工为主，而技术人员也主要是依靠经验来制订调度计划。但因其专业水平的高低、各泵站的实际工作状况存在着较大的差别等诸多原因，导致了泵站在使用和管理中存在着种种问题。尽管中国主要的大型泵站均已陆续引进了智能控制技术，但由于其研究工作相对滞后，其在实际工程中的运用仍需提高，其智能控制体系的构建较为单一。在数据处理上，多数仍局限于数据采集、统计、展示、查询和存储等单一的功能，缺少对数据的分析和判断，无法根据采集的数据对水利泵站的运行状况做出准确的预报，缺少对水泵房的风险预警的能力。此外，目前水利泵站智能技术在精细化、精准化上的运用还需要进一步改进和优化。

2.智能技术在水利泵站中的应用方案

2.1.技术的实施思想

建立一个水利泵站的智能监控体系，必须完成两个主要的功能：智能评断和智能调控。在这两大功能系统之下，还包含了大量的子功能模块，以此来实现对水利工程的精细化、精细化控制和风险预警。其中，智能决策体系是指通过对水利项目运营进程中的各种数据进行采集，将这些数据作为基础，对信息进行集成与深度分析，从而能够对水利工程的实际运营状况以及今后一段时期的可能工作状况进行分析，从而提出相应的调度调控措施，为相关部门的决策制定提供借鉴。

2.2..技术的实现路径

2.2.1.建立智能辩识体系

构建智能研判系统需要先建立水利泵站的关键信息标准化模型，首先要确定水利泵站的核心信息规范化模式，确定要收集的数据类型和收集目标；为保证资料的全面性、完整性和准确性，建立了一套完整的站点资料收集系统。同时，要确定收集的标准，建立收集和保存的标准，确保各种信息可以被高效地标识和连接。另外，本项目还将研究出一套基于大数据的智能决策方法，对智能体系中的数据进行自动的挖掘，并按照其特点对其进行归类，对其进行智能的分析，从而为智能判断打下坚实的基础。其中，智能评断系统的关键技术构成有如下内容。

(1)智能化的研究。在此基础上，利用智能分析算法，全面地分析了前期利用挖掘技术收集到的数据，发现了可以体现出水利泵站软硬件工作特点的各种参数，并将这些参数与预先设定的安全值进行比较，从而判定该装置及系统的工作状况。在这些分析方法中，包含了各种各样的数据分类方式，分析的内容也非常丰富，例如趋势分析，机值分析，起止分析，综合计算，相关性分析，线性拟合分析，专业分析，数值建模等。

(2)智能报表。在经过智能化的计算之后，该软件将会生成一份关于设备电量、工作温度、振动、噪音、位移等多种信息的智能报表。另外，还可以基于单项资料生成相关数据分析报表，全面反映出整个水利泵站的工作状态。报表格式多样，技师可依据报表分析的结论，对软硬件进行精细化维修。

对水利泵站进行智能化分析，旨在对其在实际工作中出现的各种安全隐患进行预警。其预警手段可归纳为三大类：一是短判性的预警。仅对目前装置操作产生的资料倾斜及规范的趋向进行剖析，若在更短期的时间里，预报有可能发生大的跳跃，就会给出警告。二是对远期走势进行判断和早期预警。如果在一定的时间间隔里，对装置及系统的工作状态进行了预报，如果在一定的时间间隔之内，结果有可能超过某个临界值，就会引发此类警报。三是对事故进行早期报警。在系统出现事故之前或者事故已经出现的瞬间，能够及时地给出故障的判断，使得预计的时间不会太早。

2.2.2.结构化的智能化控制体系

首先，利用周边多个测站协同观测，获取实测的潮位信息，并与智能控制系统进行融合，实现对各枢纽控制断面内的不稳定水流模拟，从而实现对各枢纽控制区域内水位的动态演变规律的预测。其次，为了获取全部的实测资料，进而得到更多的工作特征，还必须对相关的数据进行建模；在此基础上，基于优化的调度方法，研究影响排泵站出水端水位变化的主要原因，在此基础上，借鉴以往运行中的运行实践，提出能够达到智能化调度目的的智能调控方案。

(1)水利泵站系统的最优排程模型。本模型要求能够对各水利泵站的各种工况进行调节，从而选出最优的泵站布置方式，达到高效、安全、经济的目的。一般来说，一个水利泵站的最优运行目标是：

2个项目，也就是抽水泵的流量及装置的功耗。本项目拟从下游水位预报、上游水位计算以及以上各项参量的最优计算三个阶段来完成。在此基础上，基于最终的计算成果，对各水利泵站的开机数、叶片角度、各运行状态的维持时间、状态调整节点与调整次数等进行优化设计，实现各水泵站在不同运行方式下的运行调控参数的智能优化，实现各水泵站连续、等流量、等水位运行的目的。

(2)实现了水利泵站的智能化调控。智能泵站的智能调控是一项非常繁琐的工作，在发出控制命令之前，需要通过查询水泵房的过去的工作资料，生成智能的工作经验，并据此做出合适的控制命令。该命令的主要内容仅有两条，那就是单元的起动和停机动作。起止的方式可以分成两种，一种是常规启动和正常关机，它可以由一键启停功能来完成，在这个过程中，没有任何人工的参与，由系统根据预先设定的工作程序，依次进行各个阶段的启停动作。在目前的技术状况下，水利泵站的智能控制系统大多都是使用PLC的控制，这种方法能够最大限度地利用可编程的方式来进行编程，根据不同的需要，开发出各种不同的计算机软件开发出相应的控制语言，使得智能控制技术能够更好地满足工程的需要。第二种类型是失效式关闭，即在系统判定出有问题的情况下，实施一种需要满足一定的条件后，才会被自动地启动，或是通过人工介入的方式来实现。

3结束语

综上所述，智慧泵站平台在未来水利工程中的前景十分广阔。技术的创新和智能化的发展将使得平台更加强大和智能化，多场景应用和数据共享将推动平台的广泛应用，可持续发展和智慧决策将使得平台更加符合时代的要求。未来的智慧泵站平台必将为水利工程的现代化和可持续发展提供持续不断的动力和支持。

参考文献

[1]袁志波,高兴,于洪亮.大型水利枢纽泵站智能化技术研究[J].水利信息化,2021,(02):63-66+75.

[2]张成栋.智能化泵站信息系统技术架构的设计和实现[J].科技创新与应用,2020,(18):103-105+108.

[3]陈瑛.基层水利工程智能化管理机制及运行机制探讨[J].农家参谋,2018,(20):237.