力控灌區(qū)泵站數(shù)字化管理平臺

一、項目概述

智慧灌溉泵站系統(tǒng)解決方案以“科學(xué)配水、節(jié)水灌溉、生態(tài)保護(hù)、智能控制”為目標(biāo)，實現(xiàn)灌區(qū)全域化數(shù)據(jù)“采、傳、存、用、管”，滿足灌區(qū)主管單位、水利部門、農(nóng)業(yè)部門，以及農(nóng)戶、第三方維護(hù)單位的實際應(yīng)用需求，為灌區(qū)水利現(xiàn)代化和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展提供可靠保障。

二、建設(shè)目標(biāo)

本方案旨在打造一個全面、高效、智能化的高標(biāo)準(zhǔn)智慧灌溉泵站信息化系統(tǒng)，融合信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法，確保實時監(jiān)控、精確水調(diào)與智慧決策，達(dá)成灌區(qū)管理的一體化與智慧化運行目標(biāo)。

三、系統(tǒng)功能

1. SCADA系統(tǒng)

SCADA系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計涵蓋從底層設(shè)備到上層軟件應(yīng)用的所有軟硬件。系統(tǒng)采集泵站現(xiàn)場PLC控制器和變配電站通訊管理機等數(shù)據(jù)，在各級泵站匯總后通過安全網(wǎng)絡(luò)上傳到調(diào)度中心應(yīng)用，指導(dǎo)生產(chǎn)。

1.1數(shù)據(jù)采集和存儲

LCU柜負(fù)責(zé)實時采集和處理泵站設(shè)備的運行狀態(tài)和參數(shù)，采集數(shù)據(jù)通常包括電壓、電流、溫度、壓力、開關(guān)狀態(tài)等。

配電設(shè)備采集的數(shù)據(jù)包括電能參數(shù)、電量計量、開關(guān)狀態(tài)、故障報警、環(huán)境參數(shù)等。

儀器儀表采集的數(shù)據(jù)包括流量、水位、壓力、溫度、水質(zhì)、土壤墑情、氣象環(huán)境等。

1.2運行監(jiān)測

灌區(qū)一張圖通過對灌區(qū)地理位置信息進(jìn)行3D繪制，精準(zhǔn)繪制灌區(qū)地理布局，標(biāo)注河道位置、走向及泵站位置。該圖實時接入泵站運行數(shù)據(jù)，如電壓、電流、流量等，通過圖表直觀展示泵站狀態(tài)。

泵站運行監(jiān)控可顯示泵站開機臺數(shù)、機組啟停情況、瞬時流量、累計流量等信息。

單體機組運行監(jiān)測界面顯示本機組所有運行監(jiān)控數(shù)據(jù)，包含溫度、電力參數(shù)、勵磁參數(shù)、進(jìn)出水水位、管道壓力等信息。

土壤墑情監(jiān)測可實時監(jiān)測土壤中的水分含量、溫度及土壤電導(dǎo)率等關(guān)鍵參數(shù)。氣象環(huán)境監(jiān)測全面監(jiān)測空氣溫濕度、光照強度、風(fēng)速風(fēng)向、降水量等氣象要素。

1.3自動化控制

根據(jù)泵站機組開停流程，對進(jìn)水閘、供排水、電動機、水泵及出水閘等裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，系統(tǒng)聯(lián)動，實現(xiàn)“ 一鍵啟?！惫δ?，為泵站少人值守、 無人值班奠定基礎(chǔ)。

支持閘門控制和開度顯示，閘門開度和荷載報警會開啟彈窗，當(dāng)運行數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)定值時系統(tǒng)自動停止，命令值超過設(shè)定值時無法輸入指令。

1.4統(tǒng)計報表

管理平臺實時保存泵站工程運行數(shù)據(jù)、平臺操作、報警事件等信息，記錄數(shù)據(jù)趨勢，形成能夠查詢和打印的運行報表，實現(xiàn)機組運行數(shù)據(jù)可追溯和檔案管理數(shù)字化。

機組運行數(shù)據(jù)記錄包括：機組的電壓、電流、溫度、振動、噪音流量、水位、勵磁電流、勵磁電壓，以及技術(shù)供水壓力、技術(shù)供水流量、累計水量、運行時長和累計時長，每分鐘記錄1次。

泵站運行數(shù)據(jù)記錄包括：進(jìn)出水池水位、運行臺數(shù)、泵站流量、累計水量，每分鐘記錄1次。

配電報表記錄機組運行電力參數(shù)，包括三相電壓、電流、有功功率、電能、分合閘狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

機組開停機時間統(tǒng)計報表用于詳細(xì)記錄并匯總各發(fā)電機組的開機與停機時間，便于分析機組運行效率、維護(hù)計劃及能耗成本，為優(yōu)化發(fā)電調(diào)度和機組管理提供數(shù)據(jù)支持。

1.5預(yù)警報警

預(yù)警報警主要針對電壓、電流、勵磁數(shù)據(jù)、電機上下軸瓦溫度、機組振動、機組噪音、技術(shù)供水壓力和流量、排水水位、進(jìn)水水位、流量等參數(shù)設(shè)定安全閾值，系統(tǒng)監(jiān)測實時數(shù)據(jù)，當(dāng)超出安全閾值時，平臺將立即報警。

預(yù)警報警包括：實時報警、歷史報警、聲光報警、語音報警、手機APP/微信公眾號報警推送。

1.6趨勢曲線

趨勢曲線能將現(xiàn)場密集采集的趨勢信號，按時間戳還原，生成趨勢圖，直觀展示數(shù)據(jù)隨時間的變化趨勢。

實時曲線能夠?qū)崟r繪制泵站關(guān)鍵參數(shù)（如流量、壓力、水位、電機電流等）隨時間變化的曲線圖。

歷史曲線功能用于記錄和展示泵站過去一段時間內(nèi)的運行數(shù)據(jù)。

單點趨勢曲線通常用于關(guān)注某個具體參數(shù)的變化趨勢，如電機的溫度、水位的變化等。

1.7事件記錄

操作記錄主要記錄泵站監(jiān)控系統(tǒng)中所有由操作人員執(zhí)行的重要動作，如啟動/停止泵機、調(diào)整參數(shù)設(shè)置、修改系統(tǒng)配置等。

日志記錄更為全面地記錄了泵站監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)和各類系統(tǒng)事件，包括但不限于軟件啟動/關(guān)閉、異常報警、網(wǎng)絡(luò)中斷、軟件升級等。

1.8電氣主接線圖

根據(jù)泵站電氣主接線情況，采集各開關(guān)信號，能夠直觀顯示泵站機組設(shè)備運行情況，以及高壓分合閘信息和其他電力參數(shù)。

1.9網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

展示泵站所有接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備架構(gòu)圖，能夠直觀顯示各設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通訊運行狀況，當(dāng)出現(xiàn)通訊故障時能快速查出原因，方便維護(hù)。

1.10視頻監(jiān)控

通過實時視頻，操作人員可以直觀地了解泵站現(xiàn)場的運行情況，包括設(shè)備的運行狀態(tài)、人員活動情況等。

通過錄像回放，操作人員可以回顧泵站現(xiàn)場的歷史情況，分析事件發(fā)生的經(jīng)過，為故障排查和事件處理提供重要依據(jù)。

報警聯(lián)動功能將視頻監(jiān)控與泵站的報警系統(tǒng)相結(jié)合，當(dāng)泵站發(fā)生異常情況時，自動觸發(fā)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的報警聯(lián)動機制。

2. 智慧運維系統(tǒng)

智慧運維系統(tǒng)作為泵站管理的核心平臺，通過高度集成的技術(shù)手段，實現(xiàn)了對泵站日常運行的全方位、多層次監(jiān)測與管理。同時還可以通過手機APP實時查看數(shù)據(jù)并及時處理。

2.1泵站駕駛艙總覽

泵站駕駛艙是智慧運維系統(tǒng)的中樞，集成了實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、應(yīng)急指揮等核心功能，能夠依據(jù)個性化需求，將泵站的各項關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在大屏幕上進(jìn)行綜合可視化展示，使管理者能夠一目了然地掌握全局情況。

2.2智能巡檢

設(shè)備巡檢

設(shè)備巡檢功能涵蓋了完整的巡檢計劃和巡檢工單。用戶可以通過該功能設(shè)置和安排設(shè)備巡檢的詳細(xì)計劃，包括巡檢周期、巡檢設(shè)備和巡檢人員信息。同時系統(tǒng)支持根據(jù)巡檢計劃自動生成巡檢工單。

日常巡檢

日常巡檢功能涵蓋了巡檢項目、巡檢分類和巡檢工單，可設(shè)定和組織日常巡檢的各項項目，例如設(shè)施、環(huán)境的檢查內(nèi)容等。

2.3工單管理

工單管理涵蓋事件類型、事件申報及事件工單等關(guān)鍵功能，允許用戶定義和配置各種事件類型，如設(shè)備故障、非故障等，便于有效管理不同類型的事件工單信息。

2.4保養(yǎng)計劃

保養(yǎng)管理涵蓋保養(yǎng)項目、保養(yǎng)分類、保養(yǎng)計劃、保養(yǎng)日歷和保養(yǎng)工單功能，通過設(shè)定和管理設(shè)備的保養(yǎng)項目及其保養(yǎng)周期，確保按照規(guī)定的保養(yǎng)計劃進(jìn)行維護(hù)。

2.5庫存管理

庫存管理包括物品管理、出入庫管理和出入庫記錄功能。

2.6設(shè)備臺賬

以列表形式展示泵站設(shè)備臺賬，支持實時展示泵站設(shè)備數(shù)量，實現(xiàn)從建檔、檢維修、維修保養(yǎng)、檢定到報廢等的全生命周期管理。

2.7運行考核

考核指標(biāo)包括泵站水源保證率、能源單耗達(dá)標(biāo)率、安全運行率、提水量完成率、機組開停及時率等五項指標(biāo)，從泵站、機組、班組人員等三個方面進(jìn)行考核，結(jié)合計劃用水、運行監(jiān)測、電子檔案等數(shù)據(jù)采集分析，實現(xiàn)泵站管理考核的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型。

3. 信息管理系統(tǒng)

泵站信息管理系統(tǒng)集成了主設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、建筑物安全監(jiān)測、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測以及智能雨水預(yù)測等多個功能。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測泵站設(shè)備的運行狀態(tài)和建筑物的安全狀況，同時具備視頻監(jiān)控和門禁管理功能，確保泵站的安全運行。此外，系統(tǒng)還能監(jiān)測泵站周圍環(huán)境參數(shù)，并通過智能雨水預(yù)測功能，為灌溉計劃的制定提供科學(xué)依據(jù)，實現(xiàn)水資源的合理利用。

4.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全

灌溉泵站調(diào)控中心系統(tǒng)需要防止通過外部邊界發(fā)起的攻擊和侵入，防止未授權(quán)用戶非法訪問系統(tǒng)、非法獲取數(shù)據(jù)、入侵系統(tǒng)并進(jìn)行重大的非法操作，從技術(shù)和管理兩個層面上全面保護(hù)灌溉泵站業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安全性。

4.1工業(yè)防火墻

通常在工控網(wǎng)絡(luò)的邊界部署工業(yè)防火墻，以進(jìn)行有效的隔離防護(hù)。

4.2工業(yè)網(wǎng)閘

將SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)和信息化平臺做物理隔離，支持過濾工業(yè)協(xié)議、視頻信號、數(shù)據(jù)庫等功能，保護(hù)核心生產(chǎn)系統(tǒng)不受外來網(wǎng)絡(luò)攻擊。

4.3入侵檢測系統(tǒng)

精確檢測到各種類型的攻擊，保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)的連續(xù)性、穩(wěn)定性和可用性。

4.4日志審計分析系統(tǒng)

對各種網(wǎng)絡(luò)資源的多維度信息采集和自動化的關(guān)聯(lián)分析，及時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的威脅和異常行為，通過與防火墻、入侵防御、終端安全等產(chǎn)品聯(lián)動，有效處理異常行為。

4.5工控安全審計系統(tǒng)

在調(diào)控中心部署工控安全審計系統(tǒng)，可集中呈現(xiàn)整個SCADA網(wǎng)絡(luò)的安全異常、安全威脅態(tài)勢、病毒爆發(fā)趨勢、設(shè)備故障等情況。

4.6工業(yè)主機衛(wèi)士

可安裝在各種工業(yè)主機系統(tǒng)中，維護(hù)工業(yè)主機系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。

4.7安全管理平臺

針對SCADA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全狀態(tài)的檢測，及時發(fā)現(xiàn)各類網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險以及非法訪問事件，實現(xiàn)工業(yè)信息安全的閉環(huán)管理。通過可視化技術(shù)，將SCADA網(wǎng)絡(luò)全局的安全態(tài)勢以圖形化的方式直觀呈現(xiàn)。

4.8安全運維管理系統(tǒng)

調(diào)控中心SCADA系統(tǒng)部署工控安全運維堡壘機，接管服務(wù)器、工程師站等設(shè)備，實現(xiàn)對生產(chǎn)網(wǎng)的集中管理，進(jìn)行權(quán)限分配、操作審計、合規(guī)性管理，對風(fēng)險行為進(jìn)行告警。

四、用戶價值效益

智慧灌溉泵站系統(tǒng)緊密結(jié)合灌區(qū)的數(shù)字化、智能化建設(shè)需求，對設(shè)備啟停控制、安全巡檢、視頻監(jiān)控、優(yōu)化機組配置、人員考核等業(yè)務(wù)進(jìn)行一體化管理，實現(xiàn)無人值守、少人值守，隨啟隨停，有效降低事故率，確保泵站完好率達(dá)標(biāo)，滿足全灌區(qū)工農(nóng)業(yè)用水需求，為灌區(qū)水利現(xiàn)代化和經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展提供可靠保障，助力實現(xiàn)灌區(qū)管理的一體化與智慧化運行。