智慧水利泵閘站標準化建設規程探究

何建華，林彩熒

（1.東莞市水務局，廣東 東莞 523000；2.東莞市運河治理中心，廣東 東莞 523000）

0 引言

目前水利工程運行維護中心管理的地區面積比較大，觀察泵閘站的情況，很多時候位于比較偏的地點，所以進行管理時具有難度，經過很長一段時間的發展，人們加大投入泵閘站自動化監控的方面，提升業務管理的效果，但是距離智慧形式的管理水平還很遠，因此需要展開更深次的研究，探究標準形式的建設規程，推動智慧水利的水平提升。

1 智慧水利概述

通過分析近幾年的發展情況，信息通信技術發展的越來越明顯，以物聯網為主，將人們原來的產業形態改變，改善了人們的生活方式，衍生出大規模的新型產品等，促進全球發展成為數字化經水平。政府對于物聯網產品發展的前景抱有很大的期待，不斷推入物聯網，建設生態化的新階段。水利部早在2019 年就進行了有關內容的修訂，制定總體的“智慧水利”建設目標，借助現代化的技術方式，保證建設的全面性，為水利信息提供處理方式，建立基礎感知的體系，為了保證環境的穩定，將保障支撐環境建設全面，保證水利綜合的業務得以劃分細致，實現細致的管理，利用科學化的策略，平衡管理的水平，搭建智慧水利的管理體系，保證其具備更加深層次的感知功能，促進整體之間互相聯結、互相暢通，促進高效的管理水平。智慧水利的主要部分是物聯網，利用現場的數據獲取大量的圖像，展開狀態的采集，從而進行細化的分析，正確計算處理等，對實際場地進行動態的監視，實現遠距離的控制，利用智能的形式進行決策，促進各個流程的優化處理，保證各個業務得高效的處理，促進數據的互通。建設智慧水利工程項目，主要是為了更好的處理業務的管理，可以具備充足的技術手段，保證運營方案得以改進，擁有適合的數據作為基礎，促進處理效率提升。圖1 為智慧水利。

圖1 智慧水利

2 智慧泵閘站系統具有代表性的結構

針對于智慧形式的泵閘站，它的系統具有典型的結構，主要是云、管、端，屬于標準化的架構，應用了新型的信息技術，可以發揮監測的功能，針對于泵閘站，可以隨時查看各類的環境，檢查設備的狀態，及時的獲得安防信息，從而展現出動態的展現形式，及時的進行故障提示。關于泵閘站，分析它的智慧化管理模式，主要應用了集中的監控，從而準確的找到異常情況的位置，實現高效率的管理，保證數據得到良好的處理，實現正確的輸送過程，減少一線人員工作的難度和壓力[1]。分析智慧水利的應用平臺，主要涉及眾多子系統，從而進行系統化集成處理，實現了人機交互數據，可以直觀的了解現場，獲取到物聯網的信息層面的應用內容，利用級別劃分的模式，發揮自動的功能，展開數據的篩選，動態的管理現場，對于安全管理進行整體分析，展現智慧形式的支撐作用。

3 智慧泵閘站標準化建設規程研究

3.1 自控系統整合及完善的規程

智慧泵閘站標準化建設規程的研究，需要重點的突出“智慧”這兩個字，而體現出泵閘站標準化建設的首要內容就在于建設出自控系統整合，這一系統是建設智慧化泵閘的關鍵內容，同時也是這一研究的核心所在。這一部分的研究重要原因在于部分泵閘站在修建的過程當中使用部署自控系統，常規存在的問題是由于缺少合理的布局，沒有合理的標準規范來進行數據采集以及格式方面的調整，所以進行自控系統的設計就顯得很有必要，在數據內容采集與格式方面都需要有相應的標準進行統一來改變現狀，從而在最大程度上規范后期新站智慧泵閘與老站泵閘智慧化改造。

泵閘的建造的過程當中，還要利用自控孤島系統和豎井都要依據規范標準進行改造，在這一標準當中，較為重要的在于盡可能利舊的情況當中，根據統一的參數就可以進行后續的改造，并且能夠在轉出協議規劃基礎當中進行整合。泵閘站所以建立起的自控系統標準規范應該需要達到6 個主要的規范，同類型的泵閘站都要遵從統一的功能規范、遵從統一參數采集點配置規范、遵從相似主要設備配置規范、遵從統一PLC地址編碼規范，并且還要保障所以的自控系統遵從一致的轉出接口協議規范、遵從一致的工控安全防護規范，如圖2 所示。

圖2 智慧泵閘站中的“花樣”泵閘站

3.2 物聯網應用的規程

依托于計算機技術的快速發展，現階段的泵閘站系統能夠與物聯網相連接。泵閘站在現有的有限自動化控制網絡與傳感器的基礎之上，又重新的覆蓋了范圍更加廣的無線物聯網采集傳輸網絡，在這一系統當中，所使用的是成本更加低廉但是靈活度更好的組合傳感器，能夠將有線與無線相連接，并且在泵閘的工作當中，能裝備到每一個流域當中，并且可以實現廣泛的連接。其功能在于可以利用全面感知、邊緣計算、場景應用等方面的結合，建立起多維度的生命周期管理系統，從而實現多個方面的結合。規范的主要內容在6 個重要的方面，主要在于泵閘當中非關鍵參數的采集，也就是對于實時性與可靠性要求出現疏忽的檢測點，監測傳感器是否能夠實現供電正常，滿足外電供應難或者降低監測成本過高的情況；在水文監測當中，還要考慮到降雨信息、水位信息以及流量信息等多個方面的信息；對于水環境進行監測，拓展對于泵閘站上下游水質的監測與物聯網監測應用的規范性；工程運行監控當中，還要注意對于上游與下游中閘門、大壩、堤防等物聯網監測應用的規范；地質災害監測當中，需要考慮到上游與下游的滑坡、泥石流等監測的規范性；在人員物資定位方面，需要保障人員定位、設備資產管理等都要實現智慧化管理轉型[2]。

3.3 先進技術應用的規程

所謂的先進技術也就是當下大力開發的AI 技術，這是近幾年一來最為具有潛力的開發項目，所以需要在實際建設當中為可能出現的新技術進行基礎配置保障，保障泵閘站的技術能夠具有前瞻性，并且可以緊跟時代的發展步伐。主要的建設規程在3 個重要的部分，也就是對于監控視頻的機器視覺＋AI 診斷分析、泵閘站無人化的智能機器人系統以及水系沿線巡檢的無人機＋MR 應用等技術。依托于機器視覺傳達的方式將物聯網監測與機器視覺與AI 技術相互結合，就能夠實現對于圖像與物聯網數據進行融合，創建出可視化的物聯網傳感器，有效的診斷出即將發生的不良情況以及潛在的風險，能夠有效的發揮出AI 技術在泵閘站當中的智慧化管理當中的價值。

3.4 融合泛在網絡的規程

在泵閘站的建設當中而言，其中重要的工作在于設備與裝置具有很高的實時性以及可靠性，所以就需要使用有線傳輸網絡，但是在這一過程當中也會具有一定的局限存在，其中最為主要的問題在于居于高昂的建設成本[3]。對于有線＋無線的融合方式，這樣有利于對于成本的控制，減少在設計的過程當中利用有線覆蓋當中的耗材，實現泵閘站當中簡單小范圍有線連接、大范圍泛連接的物聯網化、智慧化的網絡轉型升級。在進行泵閘站智慧化管理的過程當中，還要考慮到上下游的水系檢測、日常巡查等網絡建設與選用標準，如表1所示。

表1 有線＋無線傳輸通信網絡成本優化

3.5 系統及信息安全的規程

關于智慧泵閘站，應用比較多的是各種網絡承載，比如數據的監測、指令的制約、視頻信號的采集等，這些成果都是借助不同的網絡承載完成的，所以整個信息傳輸的階段，才可以保證信息的安全，提升智慧形式系統的穩定，保證整個體系得以有效運行。智慧形式的系統涵蓋到面比較廣泛，從安全的角度出發，結合應用、物理等層面，進行各個層面的規范研究：首先對于物理安全，涉及設備以及維護的層面，重視具有高敏感度的界限，執行安全防范的措施和方式。其次，對于網絡的層面，應該及時的做好備份工作，保證信息得以恢復，同時應該展開大面積的檢測，防止病毒的侵入，保證網絡運行水平處于規范性。對于應用安全，會對用戶進行訪問的管理，對身份展開鑒別，限制使用不安全的程序[4]，圖3 為某地水利泵閘站。

圖3 某地水利泵閘站

3.6 智慧大腦的規程

對于智慧大腦，它具有比較強的能力，比如PaaS，具有全面的功能，應用API 接口時，可以體驗到它的開放友好性，和標準形式的系統和設備連接時，基本上可以比較完美的完成。關于智慧大腦，它主要對于彈性擴容方面具有協同性，達到了泵閘站接入的容量需要，有助于系統架構的設計，安排傳感設施，保證其處于規范的水平。智慧大腦的組成部分有很多，包含了各個類別的系統，涉及各種各樣的數據，同時需要很多服務作為支撐，借助傳輸網絡，將上傳的數據接收，從而展開一系列的處理工作，包括抽取、展示等，促進監測、智能于一身的系統規范，圖4 為傳感設施。

圖4 傳感設施

3.7 運維保障的規程

對于智慧泵閘站，將組織機構建設完全非常重要，需要完善的規章制度作為基礎。利用科學的思想，合理的設置和規劃運維崗位的人員，依據目前已經具備的人員，應用廠商呈現的技術支持，保證各個組織機構簡化。促進各個部門之間可以良好交流，保證執行工作時可以協同進行，展開平時的運維工作，將職責細致的劃分，落實到每個人身上。對于一線的人員，應該定期展開培訓，制定對應的規章條例，確保智慧化系統得以科學開展[5]。

4 結語

為了發揮水利管理的便捷性，促使其逐漸發展成為智慧的形式，需要建設智慧化的水利泵閘站，編制出標準形式的建設規程，并不斷改進泵閘站技術，實現集中形式的管理，促進數據的合理采集，規范網絡接入方式，保證使用期間可以規范輸送數據，同時合理存儲數據，保證功能達到標準的狀態，實現管理的規范性。