扬水工程泵站信息化建设与实践

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摘要：宁夏固海扬水工程泵站自动化信息化系统，依托政府电子政务网络和云平台，以信息化技术推动扬水工程现代化管理和高质量发展。通过多年建设，已经形成了基于政府电子政务网的MPLSVPN和VLAN网络通信、水利云平台等的通讯平台。基于上述平台，实现了泵站工程立体感知、梯级泵站优化调度、泵站自动监控和管理业务信息化等功能，从而使固海扬水工程泵站运行可控、渠系配水可调以及业务管理数字化，推动了固海扬水工程科学化管理水平的提高。

关键词：水利信息化；水利云；测控一体化；电子政务网

宁夏固海扬水工程是宁夏建设最早、规模最大的公益性生态扶贫扬黄灌溉工程。工程分为固海、同心和固扩三路灌溉系统，目前工程投运泵站30座、水库1座与变电所22所，工程设计总流量41.2m3/s，安装主机组201台（套），总装机容量达20.38万千瓦。建设干渠、支干渠共39条，总长464公里，各类水工建筑物1459座。工程年平均运行180天左右。固海灌区涉及吴忠市同心县、红寺堡开发区、中卫市沙坡头区、中宁县、海原县、固原市原州区、国营长山头机械化农场和中卫市羊场等3市6县（区）2场共16个乡镇。年平均引水量4.61亿立方米，供水量4.0亿立方米，灌溉面积170.64万亩，属国家大（2）型电力提灌工程。固海扬水工程为宁夏中部干旱带群众脱贫致富、农业经济发展、生态环境改善及维护民族团结、促进社会发展起到了巨大的作用。近年来宁夏固海扬水工程实施泵站信息化建设改造，按照水利“十三五信息化建设”的总体规划，实施“互联网+梯级扬水泵站”自动化信息化的建设思路，依托宁夏回族自治区政府电子政务公网和政府数据云平台的公共资源，实现了33基层站（所）、固海扬水管理处灌溉调度中心和水利云数据交换中心的网络互联互通和数据共享。管理处先后完成了“固海扬水工程泵站站级自动化系统建设”“固海扬水工程调度中心综合业务信息化应用系统建设”“固海干渠测控一体化建设”等项目，达到了固海扬水工程业务管理信息化的全覆盖，推动了固海扬水工程泵站自动化控制和工程运行管理的数字化、信息化发展。

1固海扬水工程泵站信息化建设主要内容

固海扬水工程泵站自动化信息化的主要建设内容为固海扬水工程泵站站级自动化建设、固海干渠全渠系测控一体化建设以及固海扬水工程调度中心综合业务信息化系统开发，实现了固海扬水工程全业务数据的精准采集感知、快速传输、集中存储、统一处理、实时共享。主要建设内容为：

1.1建立工程立体感知体系，实现业务源数据精准采集

固海扬水工程泵站自动化建设以大型泵站更新改造已建的固海系统和同心系统的16座泵站站级自动化测控系统为基础，对泵站的水文、流量、电气运行数据、故障报警等信息进行数据采集，传输到本地自动化监控系统并同步到水利云平台上，为机组的稳定可靠运行提供了数据支持。同时，固海扬水工程2018年13座中型水闸、124处干渠直开口、20处小高抽泵站、14处闸阀等自动化测控项目的先后建成，完成了固海工程70%灌溉区域的灌溉自动化测控，分布在现场的监测设备将系统运行过程中产生的大量数据及时、准确地传输到本地监控系统和水利云平台上，告别了传统人工记录、人工计算的工作方式，提高了业务数据的及时性和准确性。通过大数据分析，利用灌溉调度优化配水方案，再结合泵站远程调水自动化系统实现了系统自动运行，有效实现了灌溉周期灌溉任务。

1.2依托宁夏电子政务公网，实现了数据快速安全可靠传输

固海扬水管理处在电子政务公网的基础上，利用MPLSVPN和VLAN网络技术，建立语音通讯、视频传输、自动化远程监控和信息化业务数据传输4个数据传输虚拟通道，将基层泵站机组设备各类自动化监控数据、干渠水情运行数据、灌区视频监视数据等及时、准确地传输到对应的应用平台上，提高数据传输的即时性、安全性。具体实现方法如下：（1）将各部门办公系统划分为不同的VPN通道，使各部门办公系统共享同一物理网络且避免相互干扰；（2）局域网（每个站所）内划分子网，在对应的交换机、路由器上建立VLAN（虚拟局域网），实现通信的物理隔离，方便管理和提高网络的安全性。（图1）图1网络传输拓扑结构图

1.3水利云平台实现数据集中存储、统一处理与安全共享

随着水利信息化的快速发展，分散存储数据的共享交换越来越频繁。同时，水利数据涉及范围广、种类多、共享难度大。依托宁夏电子政务信息网，固海泵站以综合专业数据库与信息监测系统为基础，采用消息中间件，构建了水利数据共享交换的混合云存储方案，实现了各类水利数据应用系统、数据库与数据文件之间的共享交换。改变传统的数据分散存储的模式，实现各类数据的集中存储、统一处理与数据安全共享。

1.4实现全业务模块个性化平台定制管理，提高业务人员工作效率

依托水利云平台数据存储和处理，结合电子政务公网，建成了涵盖泵站调度管理、服务管理、工程管理、机电管理、安全管理、物资管理、水政管理、灌区“一张图”和移动客户端APP应用的固海扬水综合业务管理等功能的应用系统平台，实现了管理处各生产科室、各部门、各单位信息资源共享、协同办公。全面推动泵站工程管理从传统的人工工作模式向数据自动汇总分析推送模式的转变，进而达到了从用水计划到配置供水给用户过程的全自动化管控，全程信息化管理和科学辅助决策，达到了节约水资源的管理目标。（图2）

2提高了工程运行科学化管理水平

2.1系统功能不断丰富，应用范围不断拓展

自2010年开始实施固海泵站综合自动化建设，截止2019年固海调度中心及其业务应用系统建成运行，在近9年的信息化发展建设历程中，固海扬水泵站信息化应用达到了从机电运行管理到灌溉、工程、物资和安全的全方位管理，系统应用功能不断丰富，应用范围不断拓展，实现了从泵站到灌区、从单站监控到泵站梯级调度的全区域信息化监控管理，基本形成了以调度中心为核心，以基层站所为骨干的信息化管理模式，满足管理处日常生产业务办理的全程网络化。

2.2业务数据分析不断深入，管理效益凸显

通过电子政务公网和云平台，固海扬水工程建成了以管理处调度中心为核心，涵盖固海扬水工程利用自动化的数据实时采集、大数据分析应用、渠系优化配水等功能，基本实现固海扬水生产业务的全方位监视和控制，扬水生产的全过程信息化、泵站管理数字化和网络化管理，完成从水资源调度到泵站监控的自动化管控，提高设备运行效率，降低泵站能耗。

2.3创新管理模式，助推工程运行管理改革

固海扬水工程利用固海系统和同心系统对16座泵站生产业务的全方位监视和控制进行“数字化信息化”运行管理模式的探究，截止2019年9月已全部完成从调度中心进行泵站机组的全自动化优化调水、闸门动态流量分水运行等一系列远程化操作调试。目前固海系统16座泵站、13座中型水闸、124处干渠直开口、20处小高抽自动测控、14处闸阀自动测控功能完备可靠，在初步实现泵站“无人值班少人值守”的运行管理方式上迈出一大步，将为固海扬水工程现代化的运行管理提供新的管理方式。

3固海扬水工程信息化发展的新期待

3.1加大信息化基础设施建设的深度和广度

根据固海、同心系统自动化信息化建设成功经验，深刻领会到统一标准体系、软硬件并举、合理配置功能、加强系统集成、构建灌区信息资源共享等体系建设是信息化成功的保证。管理处在后续固扩系统自动化信息化的建设过程中，将运用已建工程中成熟的管理经验和建设团队，打造更加适应业务需求的固扩工程信息化，突出泵站运行智能化，完善优化决策和控制等功能，进一步提升泵站自动化与信息化建设的深度和广度。

3.2加快现有设施的升级改造，提升监测控制水平，保障工程安全运行

根据已建系统运行经验，泵站工程信息化虽已基本满足目前的业务需求，但是在建设的过程中发现还有许多方面需要在原有的基础上进行建设、升级。特别需要提升泵站机组故障监测、诊断与预警水平，保障工程安全运行，更好地为灌区经济发展服务。水利信息化永远在路上，只有通过不断地建设、改造与升级，才可以使大数据技术、计算机技术、和以调水配水建模等为主的信息化技术的应用范围更加广阔，才可以从根本上提高工程运行效率，构建现代化水利工程管理模式，真正推动水利工程的创新发展与技术的进步。

3.3提升工程“数字化信息化”管理水平

泵站自动化监控基础设备不断升级，监测数据越来越精细化，立体感知体系不断建设提升，利用大数据与灌溉模型智能分析与预判，真正实现灌区配水全自动化智能运行，达到工程运行效率更高、效益更好、安全性更高，最终形成“无人值守，少人值班”的成熟、完善的灌溉运行模式。不断提高生产效率，不断提升人民群众的生产生活水平，促进社会的和谐稳定发展。

3.4建立成熟的信息安全管理机制

信息安全管理机制及等级保护是数字化、信息化发展中的必要环节，随着工程监测数据量的不断增加，远程控制、优化配水调度等功能的不断实现，必须提升信息安全机制及系统保护等级，为数据与系统管理提供一个可靠安全的运行环境。因此，在后续信息化建设与改造中，必须把防止黑客入侵、数据容错修正校核与完善信息安全管理机制作为建设重点。只有建立完善的信息安全体系，才能保证现有信息化的建设成果，同时促进“数字化信息化”灌溉调度运行平台的快速成长。

4结束语

固海扬水工程泵站信息化、自动化的建设和应用，为水利信息化的资源共享和社会化服务提供了新的途径，大力实施“智慧水利”建设，以水利信息化创新驱动水利现代化为实践方向，提高全员对泵站自动化、信息化建设应用的认识，注重水利自动化、信息化业务培训和提升管理能力、水利信息业务全方位应用。以信息化改造传统水利管理，创新泵站工程运行管理方式，进一步提高泵站自动化、信息化应用管理的专业化水平，全面提升泵站工程整体管理水平，推动扬水工程管理由传统水利向现代水利转型升级，为推进节水型社会和节水型生态灌区建设提供可靠的技术支撑，实现扬水工程的可持续高质量发展。

参考文献：

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[4]陶东，苏亮.盐环定扬黄泵站自动化、信息化建设实践[J]．宁夏农林科技，2010（10）：52-53，62.

作者：陶东 张印 田志存 许军 单位：宁夏固海扬水管理处