淺析我國泵站信息化發(fā)展趨勢

1、精品資料推薦淺析我國泵站信息化發(fā)展趨勢1 、前言“堤防保命、泵站保收”。水利是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)設(shè)施，泵站是水利工程的重要組成部分，是保護和發(fā)展糧食生產(chǎn)的關(guān)鍵，特別是大型泵站承擔(dān)著區(qū)域性的調(diào)水、供水、灌溉、除澇的重任。據(jù)中國灌溉排水發(fā)展中心資料顯示，截止2004年底，全國已擁有大、中、小型固定灌排泵站50余萬座，配套機井418萬眼，各種農(nóng)用水泵593萬臺，機電灌排動力保有量近8000萬kW，超過全國農(nóng)用總動力的25%以上。全國泵站灌排總效益面積達5.3億畝。其中灌溉面積：4.68億畝，排澇面積0.62億畝。全國大型泵站共383處，裝機總功率達449萬kW。其中，承擔(dān)防洪排澇的泵站有269處，裝

2、機總功率222萬kW。幾十年來，國家投入巨資沿各大流域及其它主要河流、湖泊，修建了堤防、涵閘和泵站；在無自流條件的易澇和干旱地區(qū)，興建泵站除澇抗旱；在經(jīng)濟發(fā)達但水資源短缺的地區(qū)，開展以提水泵站為主的水源工程。隨著機電灌排事業(yè)的發(fā)展，特別是大型泵站的建設(shè)，在太湖、洞庭湖、東北平原、江漢平原、珠江三角洲等地區(qū)，形成了大面積旱澇保收、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，多數(shù)地區(qū)已成為我國重要的商品糧棉基地。在西北等干旱缺水地區(qū)還建成了一批高揚程提灌工程，從根本上改變了荒灘旱塬地區(qū)的干旱、低產(chǎn)、貧困面貌，促進了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高。在華南和華東地區(qū)建成了一批跨流域調(diào)水工程，解決了經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)水資源短缺

3、以及如何合理分配問題，促進了整個流域的經(jīng)濟發(fā)展以及和諧社會的建設(shè)。在我國大型泵站比較集中的省份，已初步形成了以大型泵站為骨干，重點中型泵站為主體，小型泵站為補充的調(diào)水、供水、灌溉、排澇工程體系。但是，我國泵站建設(shè)事業(yè)的發(fā)展還很不均衡：大部分地區(qū)還處于傳統(tǒng)手動方式向自動化方式轉(zhuǎn)變的初級階段；部分發(fā)達地區(qū)正逐步從自動化控制方式向信息化管理方式轉(zhuǎn)變，但離最終的智能化管理方式還有很大的距離。2 泵站信息化現(xiàn)狀泵站信息化是水利信息化的重要組成部分，而水利信息又是我國行業(yè)信息化建設(shè)的典型代表?，F(xiàn)階段泵站信息化建設(shè)主要包括泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)三大部分。每個部分的建設(shè)內(nèi)容根據(jù)各個泵站

4、的需求有所不同，單個泵站與梯級泵站和泵群的建設(shè)內(nèi)容也有所不同。2.1 行業(yè)信息化的進程我國的行業(yè)信息化始于1993年，其建設(shè)和發(fā)展以“金”字號工程為代表。時任總書記的江澤民同志當(dāng)年提出在金融系統(tǒng)實施電子貨幣工程，即“金卡工程”開啟了行業(yè)信息化的序幕，隨即又啟動了金橋（公共網(wǎng)絡(luò)）、金關(guān)（海關(guān)）、金稅（稅務(wù)）等，合稱為“四金工程”。2002年國務(wù)院第17號文件更是把信息化建設(shè)提到了前所未有的高度，明確提出“要加快十二個重要業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)”，即：繼續(xù)完善已取得初步成效的上述四金工程，啟動和加快建設(shè)金宏（宏觀經(jīng)濟信息）、金財（財政）、金盾（公安）、金審（審計）、金保（社會保障）、金農(nóng)（農(nóng)業(yè)）、金質(zhì)（質(zhì)檢

5、）和金水（水利）等八個重要業(yè)務(wù)系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“十二金”工程。另外以各部委為主導(dǎo)的行業(yè)信息化建設(shè)如金衛(wèi)（衛(wèi)生）、金交（交通）、金人（人事）、紅盾（工商）等也都積極加快步伐，力爭加入國家級“金字”工程的行列。國家對行業(yè)信息化的重視，尤其是“金水工程”列入12金工程之一，為水利行業(yè)信息化帶來難得的發(fā)展契機。而泵站為主的機電排灌事業(yè)作為農(nóng)田水利行業(yè)的重要組成部分，也積極的在信息化建設(shè)方面進行探索，大型泵站信息和灌區(qū)信息化則是農(nóng)田水利信息化邁出的重要一步。2.2 泵站信息化的定義“什么是泵站信息化”？也許我們很難給泵站信息化下一個非常準(zhǔn)確的定義，因為“信息化”本身就是基于中國語言思維的高度概括性的詞匯，既

6、有豐富內(nèi)涵，也有廣泛的外延。3精品資料推薦我們參照全國水利信息化規(guī)劃綱要對水利信息化的定義來概括泵站信息化的定義：泵站信息化就是充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，深入開發(fā)和廣泛利用泵站信息資源，大大提高信息采集和加工的準(zhǔn)確性以及傳輸?shù)臅r效性，做出及時、準(zhǔn)確的反饋和預(yù)測，為泵站管理部門提供科學(xué)的決策依據(jù)，全面提升泵站經(jīng)營管理的效率和效能。泵站信息化不是信息設(shè)備和軟件的簡單堆砌，而是以自動化技術(shù)為基礎(chǔ)、以信息技術(shù)為手段、以管理科學(xué)為方法、以工程效益和社會效益為目標(biāo)、幾乎涵蓋了泵站業(yè)務(wù)所有方面系統(tǒng)工程，具體來說應(yīng)該從以下4個方面分別描述。泵站信息化是一種全新的管理理念。無論是工程建設(shè)還是生產(chǎn)管理，決策者要充分利

7、用各種信息資源，通過采集、整理、分析和量化各種指標(biāo)作為決策依據(jù)，避免“經(jīng)驗論”和盲目決策。泵站信息化是一種高效的管理手段。通過將歷史信息和動態(tài)實時信息作為生產(chǎn)調(diào)度和績效考核的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合機構(gòu)改革實現(xiàn)各部門之間的信息共享，使管理目標(biāo)更加具體明確，部門之間協(xié)調(diào)配合，最大程度完善管理體制和提高管理水平。泵站信息化有一套科學(xué)的理論基礎(chǔ)。無論是單泵經(jīng)濟運行、泵站群的流量分配還是梯級泵站流量平衡以及全系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度，都需要科學(xué)的理論基礎(chǔ)。這既是工程建設(shè)經(jīng)濟效益的體現(xiàn)，也是響應(yīng)國家節(jié)能降耗的號召。泵站信息化是一個全面的管理系統(tǒng)。這個系統(tǒng)是基于計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息管理技術(shù)的，以采集傳輸網(wǎng)絡(luò)化

8、、運行調(diào)度自動化、遠程監(jiān)視可視化、政務(wù)管理電子化、指揮決策智能化為目標(biāo)的一站式集成化的綜合信息系統(tǒng)。2.3 泵站信息化的現(xiàn)狀由于我國地大物博、幅員遼闊，因此造成了泵站分布廣，地域差別較大，其建設(shè)內(nèi)容也有很大不同，也決定其信息化工作呈現(xiàn)不同的特點。長江中下游及珠江三角洲以低揚程排澇泵站為主的地區(qū)主要包括長江中下游地區(qū)的湖北、湖南、江西、安徽、江蘇、浙江和珠江三角洲地區(qū)的廣東等7省。該區(qū)泵站的特點是以低揚程軸流泵排澇泵站為主。已建成的大面積泵站灌排地區(qū)有長江三角洲、洞庭湖地區(qū)、江漢平原、江淮平原及珠江三角洲等。由于其以低揚程排澇泵站為主，年運行時間不長，經(jīng)濟效益需求不明顯不迫切，因此，泵站信息化建

9、設(shè)處于傳統(tǒng)手動方式向自動化方式轉(zhuǎn)變的初級階段。大部分泵站信息化建設(shè)以泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)、泵站視頻監(jiān)視系統(tǒng)為主要建設(shè)內(nèi)容，泵站綜合信息系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容以僅包括泵站監(jiān)控系統(tǒng)、水閘監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、水情測報系統(tǒng)等基本業(yè)務(wù)系統(tǒng)，有的包括辦公自動化系統(tǒng)和生產(chǎn)統(tǒng)計分析系統(tǒng)。典型代表有江都抽水站、樊口泵站、皂河站、淮安二站和臨洪東站。黃河中上游以高揚程多級提灌泵站為主的地區(qū)主要包括黃河中上游地區(qū)的陜西、甘肅、寧夏、山西、內(nèi)蒙古5個省（區(qū)）。該區(qū)泵站的特點是以高揚程雙吸式離心泵多級提灌泵站為主；發(fā)展速度快、類型較單一，單座泵站規(guī)模大；揚程一般在100m以上，最高可達800多米。由于建站時泵型選擇和地形的限

10、制，泵站都建成若干級，每級泵站揚程在30m80m左右。一處泵站群多為五級以上，最多的高達38級。而且，年運行時間較長，涉及水費征收問題，信息化建設(shè)需求迫切，因此，這一地區(qū)的泵站信息化建設(shè)有一定的基礎(chǔ)。大部分泵站信息化建設(shè)在泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)、泵站視頻監(jiān)視系統(tǒng)為主要建設(shè)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加了作物需水預(yù)報、灌溉預(yù)報及用水調(diào)配方法等內(nèi)容進行了分析，建立了灌區(qū)水源預(yù)報、作物需水量預(yù)報等數(shù)學(xué)模型，提出了灌區(qū)水資源優(yōu)化配置的相應(yīng)方法和體系，開發(fā)了供水計費征收管理系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)和其它生產(chǎn)管理系統(tǒng)等。但缺乏對泵站經(jīng)濟運行和泵站群的流量分配以及梯級泵站流量平衡和優(yōu)化調(diào)度的研究。典型代表有景電灌區(qū)、興電灌區(qū)、

11、夾馬口灌區(qū)、尊村灌區(qū)。高揚程、長距離以提水供水梯級泵站為主的跨流域調(diào)水工程在華南和華東地區(qū)建成了一批跨流域調(diào)水工程，解決了經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)水資源短缺以及如何合理分配問題，主要包括廣東、江蘇、山東、內(nèi)蒙古等地區(qū)。該類泵站的特點是以高揚程混流泵多級提水供水泵站為主；今年來發(fā)展速度快、類型較單一，單座泵站規(guī)模大；揚程一般在30m以上，傳輸距離長。由于這類泵站長期運行，自動化水平高、經(jīng)濟運行的要求明確而迫切，因此，其泵站的設(shè)計水平、管理水平和信息化水平較高。在信息化建設(shè)方面不僅包括泵站監(jiān)控系統(tǒng)、水閘監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、水情測報系統(tǒng)等基本業(yè)務(wù)系統(tǒng)；有條件的泵站還包括工程安全監(jiān)測系統(tǒng)、工程建設(shè)管理系統(tǒng)、泵

12、站運行調(diào)度系統(tǒng)、供水計費征收管理系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)和其它生產(chǎn)管理系統(tǒng)等；有的泵站建立了運行仿真系統(tǒng)、優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)等高級管理系統(tǒng)。典型代表有東深供水改造工程、深圳東部水源工程、膠東調(diào)水工程、引黃濟青工程等。3 泵站信息化發(fā)展趨勢分析從泵站信息化發(fā)展趨勢分析，一般大型綜合性泵站信息化建設(shè)都會經(jīng)過三個階段：即自動化控制、信息化管理和智能化服務(wù)三個階段。當(dāng)然有時候，個別泵站規(guī)劃設(shè)計做得好，可能直接進入自動化控制和信息化管理并舉，會取得很好的效果。但從信息化管理到智能化服務(wù)不可能一步到位，這需要一個發(fā)展過程。近年來，隨著無線技術(shù)的發(fā)展以及物聯(lián)網(wǎng)概念的日益普及，在行業(yè)應(yīng)用方面也得到了工程應(yīng)用。作為泵站信

13、息化基礎(chǔ)的自動化控制前端信息采集的源端將會發(fā)生巨大變化，信息采集范圍將從點到面的發(fā)生深刻變革；而作為信息管理的后臺信息管理將從信息管理逐漸向信息服務(wù)轉(zhuǎn)變，并由此帶來深刻運營模式的改變。3.1 信息采集向網(wǎng)格化發(fā)展從信息采集的原理分析，當(dāng)對一點的信息采集應(yīng)，滿足一定的采樣頻次才能真實地反應(yīng)其本質(zhì)；當(dāng)對一個區(qū)域的信息采集，一定要采集多個點才能滿足其具有代表性，反應(yīng)其整個區(qū)域的特征。但是由于早前一個采集點的建設(shè)和運行成本較高，往往是通過幾個點綜合分析，計算或估算其代表范圍的整體，因此，準(zhǔn)確度不高。隨著無線技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用普及，長距離無線通信(GPRS/CDMA/3G)和近距離無線通信(ZigBee/

14、BlueTooth/)相結(jié)合，使信息采集呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化趨勢，采集的范圍更廣；而電子產(chǎn)品和工藝的提升以及物聯(lián)網(wǎng)的普及，使單個采集點的成本急劇下降，這使得信息采集的網(wǎng)格化成為可能。二者的結(jié)合將促使信息采集從點的采集向基于網(wǎng)格的面的采集發(fā)展，其采集信息的精度大大增加，采集信息的內(nèi)容更加豐富、信息的管理更加精細化。3.2 信息管理向智能化發(fā)展從信息采集的目的分析，信息采集的目的不是為了采集而采集，一定是為了服務(wù)于業(yè)務(wù)，而業(yè)務(wù)一定是服務(wù)于用戶。泵站自動化控制使操作人員從暴風(fēng)驟雨中解放出來；泵站信息化管理使管理人員從繁雜的文件書卷中解放出來；但是如果控制的操作不方便、信息管理的使用不便捷，仍然不能產(chǎn)生最大效益

15、，很可能走向另一個誤區(qū)。因此，在基礎(chǔ)信息采集和歷史信息管理的基礎(chǔ)上，應(yīng)不斷通過數(shù)據(jù)挖掘，進行信息的綜合利用，使信息發(fā)揮其應(yīng)有的價值，從而實現(xiàn)信息化向智能化的轉(zhuǎn)變。譬如對單個泵站大量的揚程、流量等歷史數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析，尋找最優(yōu)工況，實現(xiàn)經(jīng)濟運行；對梯級泵站進行流量平衡計算和優(yōu)化調(diào)度計算，對泵站群進行流量分配計算，實現(xiàn)調(diào)度計劃的編制等，所有這些都不是簡單信息管理所能實現(xiàn)的，一定是專業(yè)化的數(shù)學(xué)模型和大量的實踐活動相結(jié)合的過程。因此說，從信息管理向智能化發(fā)展一個長期的過程，但作為發(fā)展趨勢是必然的。4泵站信息化建設(shè)模式初探根據(jù)大型灌溉排水泵站信息化建設(shè)試點實施方案參考提綱以及近期參編的泵站計算機監(jiān)控與

16、信息系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則的要求，結(jié)合灌區(qū)信息化建設(shè)的實際，對今后覆蓋范圍廣的泵站信息化建設(shè)模式進行初步探討。4.1 基于物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)格化信息采集無錫的感知水利”水環(huán)境治理物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)一期工程已經(jīng)建成，監(jiān)測點布控在湖面以及水岸上，可以對周邊水域藍藻、湖泛等情況進行實時監(jiān)測預(yù)警，實現(xiàn)藍藻湖泛監(jiān)控預(yù)警、太湖水文水質(zhì)的智能感知、調(diào)度和管理，提升太湖藍藻治理的信息化、科技化水平。而在泵站信息采集方面采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也是大有可為的。以大型灌區(qū)為例，可以采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)格化信息采集土壤墉情，土壤監(jiān)測的布點數(shù)量可以區(qū)域土壤環(huán)境調(diào)查按調(diào)查的精度不同可從2.5km、5km、10km、20km、40km中選擇網(wǎng)距網(wǎng)格布點，區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格結(jié)點數(shù)即為土壤采樣點數(shù)量。每個網(wǎng)格點設(shè)一個采集監(jiān)測點，采集監(jiān)測點之間通過物聯(lián)網(wǎng)相聯(lián)，實現(xiàn)大范圍、精細化的信息采集。根據(jù)土壤埔情指導(dǎo)灌區(qū)的生產(chǎn)調(diào)度，這樣既可以避免農(nóng)民憑簡單經(jīng)驗而引起的減產(chǎn)，也可以提升水的利用率。4.2 基于云計算的智能化信息服務(wù)可以說：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)逐漸進入了水利人的視野。但是物聯(lián)網(wǎng)也僅僅解決了信息采集的范圍和精度問題，沒有根本解決長期制約水利信息化發(fā)展的建設(shè)模式問題、管理模式溫和經(jīng)營模式的問題。如果采用與計算方式，建立一個基于云計算架構(gòu)的一體化的集中式管控平臺，并提供面向所轄范圍內(nèi)的各級用戶和相關(guān)單位的基礎(chǔ)信息、專業(yè)信息、綜合信息和決策支持