基于智能化泵站集群平台的水利系统运行研究

水利系统在我国的工业、农业、航运等领域发挥着重要作用!”]。我国是水利资源大国，不仅有优质、丰富的广袤水利资源覆盖，而且有着庞大的水利系统网络对水利资源进行服务和调度。在庞大的水利系统网络中，泵站是非常重要的功能节点，其在日常的排涝给水、灌溉等领域发挥着关键作用“”。随着工业智能化水平的不断提升，智能一体化泵站开始出现在市场中!。我国在近几年的水利系统改造和新建项目中，开始逐渐运用此种一体化泵站。此种泵站的集成化水平较高，在施工安装时，相较于传统的泵站，占地面积小因而施工周期和建设成本较低中。这对于我国庞大的水利系统来说是一项重大利好。此种一体化泵站安装运用后的巡查维护依然采用较传统的人工巡查方式。人工巡查方式对人力资源要求较高，时间灵活性较低，且一体化泵站的地埋方式使得人工巡查难以及时发现潜在隐患，在出现有关故障后也难以快速进行故障排除，从而影响到相关水利系统的正常运转。上述问题将对依赖水利的社会生产活动产生显著的负面影响。由此可见传统的水利系统运转方式和泵站的巡查方式并没有将一体化泵站平台的集约化、自动化程度较高的优势体现出来。随着信息化技术的飞速发展，以互联网为基础，物联网、大数据为主要前进方向的智能网络信息技术理应与一体化泵站平台结合，实现以智能化泵站为基础的新型水利系统运作方式，并使得水利系统安全稳定、智能管控、合理调度、节能高效运行成为现实。

1、智能泵站平台的管理系统构建

水利系统中的一体化泵站平台的管理系统构建主要脱胎于工业互联网技术的管理系统蓝图，其主要包含边缘层、基础设施层、基础平台层、程序层等层级!-小]其中，边缘层主要以安装在一体化泵站上的各种监测设备如信号监测机、流量分析仪以及接受、发送传输网络信号的网络通路、网关系统为主。上述边缘层的主体是泵站智能管理平台的硬件基础，同时也是整个智能水利系统运行的节点基础。基础设施层相当于智能泵站平台管理系统的数据存储器，它会将监测中心与一体化泵站监测仪器间的传输数据进行实时保留，根据需要还可以进行有关功能的数据运算。基础平台层的主要功能是为整个平台提供操作系统和管理软件，以实现实时数据的可视化和可操作性。程序层相当于整个智能管理平台的顶层建筑，其作用是通过结合各泵站的实时监测数据和不同的程序算法，发布场景应用方案，可通过可视化平台、手机的管理软件和网页等进行查看。智能泵站的管理系统构架关系如图1所示。

2、智能泵站平台管理系统优势

智能水利系统中的泵站智能管理系统的关键技术特征在于引入了云计算和大数据等先进数据运算和存储方式这使得整套系统在运行过程中具有数据极速共享、运行可靠稳定的有力优势。云平台的接入使得系统中海量传输数据可以更加迅速地接入云中心，而云的特征使得数据不会受到网络传输带宽、硬盘存储空间等传统问题的制约，这就使得整体系统能够以一种快速稳定的状态工作。

此外，该系统的并行能力较强，可以同时对数百个甚至上千个一体化泵站进行智能监测并完成数据传输和信息交互功能。强大的并行能力也使得平台系统的兼客能力得到了加强。尤其对于早前已经建立完成的未加装智能监测设备的泵站，可以通过改造加装4G网关接口和更改工业互联网通信协议证书使得其及时加入智能化管理系统中!1。这极大统筹协调了新建泵站和已建立泵站的管理关系。

3、系统功能实现要点

3.1远程运行维护

智能管理系统投入使用后，水利系统监管人员和泵站运维人员无需再奔赴现场查看有关监测仪器的数据情况而是可以在监测中心计算机、手机 APp上实时查看诸如流量检测仪、信号管理器、泵体报警系统等的工作状况。如若提前通过系统监测平台发现异常，则可根据具体情况进行预案下的及时处理，如突发故障，系统会以警报方式向监管平台和工作人员进行报警，平台和工作人员在接收到报警信号后可进行远程诊断和修理工作，如果是电气化工作单元模块或者监测程序的故障问题，可通过系统的远程控制实现相关模块和程序的自检工作，如果是硬件问题系统会提示具体的硬件模块以便进行现场的快速修理。

3.2 系统数据分析应用

云平台的加入使得智能监管系统的海量数据有了及时分析并应用的现实某础。对于系统数据分析而言，关键在于各节点的泵站数据能够实现可视化分析操作。系统的计算和可视能力能够实现对每个泵站的固定阶段数据生成报表、统计分析图等形式，以便能对泵站的下一阶段的工作进行具体调整。如在汛期来临之前，可以通过查看以往汛期的泵站工作数量、单元泵站的给排水能力等情况，并结合该汛期的流量程度选择泵站的工作数量和功率。这样既能保证水利系统的功能发挥，又可以最大限度地避免能源浪费 现象。

同时，数据分析还可以为水利系统中风险的筛查以及相关设备的优化等问题提供有力支持，如某个位置的泵站长时间超负载或低于负载工作，这就说明了水流量的异常情况。水流量的异常极有可能是区域内的汛洪、干旱、管道泄漏或堵塞等原因引起。因此可提前判断相关预警情况的发展，及时处理，以防止次生灾害的出现。同时泵站的出力情况数据的集成可用以判断该型号的泵站能否胜任工作，为后续的水利系统建设的设备选型提供数据支撑。

4、智能泵站平台管理系统场景

目前，广东省、福建省等多个省份已经建成了不同类型的智能水利系统下的智能泵站平台。此类平台多运用于城市的自来水厂、市政的给排水管道工程中，以广东省的某自来水厂为例，其对一分厂内的10多台系站搭建了智能管理系统，实现了每个泵站的运行状态监测、流量实时记录，监测数据的实时上传与分析，并达成了所有智能泵站的集中监控效果，具体如图2所示，这极大地节省了人力、物力，提升了泵站的运行效率，进而提升了整个区域水利系统的出力程度。

5、结语

智能一体化泵站的管理系统构建，不仅可提升一体化泵站的工作效能，而且为整个智能水利系统工程的运用提供了坚实基础。我国的水利资源丰富，水利系统的建设体量和更新体量巨大。云技术和大数据等信息技术在水利系统中的应用，使得智能水利系统的智能化程度大幅度提升，