水利泵站運行智能化技術(shù)研究

魏 順

（肇慶市景福圍工程管理處， 廣東 肇慶 526040）

0 引言

隨著科技的不斷發(fā)展，智能化技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，其中水利泵站的運行智能化技術(shù)也不例外。該技術(shù)不僅可以提高水利泵站的運行效率和穩(wěn)定性，還可以有效地減少人為操作和維護成本。然而，在應(yīng)用過程中也存在一些問題和挑戰(zhàn)，如技術(shù)成本高、運維難度大、安全隱患等。因此，本文將針對這些問題提出相應(yīng)的對策，以期能夠更好地推進(jìn)水利泵站運行智能化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

1 水利泵站運行智能化技術(shù)的應(yīng)用價值

隨著科技的不斷發(fā)展，水利泵站運行智能化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為了現(xiàn)代水利工程發(fā)展的趨勢。這項技術(shù)的應(yīng)用可以提高泵站運行的安全性、穩(wěn)定性和效率，使得泵站的運行更加智能、高效和可靠。其一，水利泵站運行智能化技術(shù)的應(yīng)用可以使得泵站運行更加智能化，實現(xiàn)對泵站設(shè)備的全面監(jiān)測和控制，從而保證泵站的穩(wěn)定性和安全性。例如，利用智能化系統(tǒng)可以實時監(jiān)測泵站設(shè)備的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，提高設(shè)備的可靠性和維護效率。其二，通過引入智能化系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對泵站運行的自動控制，對泵站的各項指標(biāo)進(jìn)行實時監(jiān)測和調(diào)整，從而提高泵站的運行效率。例如，利用智能化系統(tǒng)可以對泵站運行數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集和分析，優(yōu)化泵站的運行方案，提高泵站的水量和輸水效率。其三，降低運行成本和提高經(jīng)濟效益，通過水利泵站運行智能化技術(shù)的應(yīng)用，可以降低運行成本，提高經(jīng)濟效益。例如，利用智能化系統(tǒng)可以對泵站運行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，減少能源的浪費，優(yōu)化泵站的運行方案，降低泵站的維護成本。總的來說，水利泵站運行智能化技術(shù)的應(yīng)用，可以提高泵站的智能化水平，提高泵站的運行效率，降低運行成本和提高經(jīng)濟效益。在今后的水利工程建設(shè)和運營中，水利泵站運行智能化技術(shù)的應(yīng)用將會成為一項重要的發(fā)展趨勢。

2 水利泵站運行智能化技術(shù)的具體應(yīng)用

隨著科技的不斷發(fā)展，水利泵站運行智能化技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。本文將以某水利泵站的實際案例為例，介紹其所采用的具體技術(shù)和應(yīng)用情況。

2.1 案例介紹

這個水利泵站位于江蘇省南通市海門區(qū)，是該地區(qū)灌溉農(nóng)田和供應(yīng)城市的重要設(shè)施之一。由于該泵站的管道較長，操作難度大，加上其已經(jīng)運行多年，設(shè)備老化嚴(yán)重，曾經(jīng)頻繁出現(xiàn)故障和停機現(xiàn)象，這給當(dāng)?shù)剞r(nóng)民和居民的生產(chǎn)和生活帶來了很大的不便。為了解決這些問題，該水利泵站開始采用水利泵站運行智能化技術(shù)，以提高泵站的運行效率和穩(wěn)定性。

2.2 技術(shù)應(yīng)用

1）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。江蘇省南通市海門區(qū)是一個水資源相對匱乏的地區(qū)，在沒有應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)智能化技術(shù)之前，無法實時、準(zhǔn)確、全面地監(jiān)測水源地、取水戶、排污口、監(jiān)測井等的情況，難以掌握水資源的分布、利用和保護狀況，影響水資源的高效利用和合理匹配。為了更好地利用有限的水資源，該地區(qū)的水利部門在水利泵站的管理和運行方面采用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種先進(jìn)的智能化技術(shù)，可以將多種設(shè)備和物品通過互聯(lián)網(wǎng)連接在一起，形成一個智能化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在該地區(qū)的水利泵站中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，水利部門可以實時監(jiān)測水利泵站的各項參數(shù)，如水位、流量、壓力等，將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行處理和分析。同時，水利泵站的設(shè)備也可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，進(jìn)行自動化運行和維護。具體來說，水利泵站的傳感器和監(jiān)測設(shè)備通過物聯(lián)網(wǎng)連接到云平臺，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后可以實現(xiàn)對水利泵站的全面監(jiān)測和管理。例如，當(dāng)泵站的水位超出設(shè)定范圍時，系統(tǒng)會立即發(fā)出警報并通過智能控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時，系統(tǒng)也會自動發(fā)送警報信息，方便相關(guān)人員進(jìn)行及時的維修和處理。

2）人工智能技術(shù)。在過去的時間里，江蘇省南通市海門區(qū)對水處理工藝、設(shè)備健康、漏損控制和節(jié)能等方面的優(yōu)化存在局限性，影響水資源的合理配置和利用，而且無法對水環(huán)境質(zhì)量和水位流速等參數(shù)進(jìn)行合理且實時監(jiān)測和預(yù)警，嚴(yán)重影響該地區(qū)供水系統(tǒng)的效率和安全。而在采用了人工智能技術(shù)對其進(jìn)行管理和控制以后，通過對水位、壓力、流量等多種參數(shù)的實時監(jiān)測和分析，實現(xiàn)對泵站運行的自動控制和優(yōu)化。同時，該系統(tǒng)還能夠通過對歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的分析，對未來的運行情況進(jìn)行預(yù)測，進(jìn)一步提高泵站的穩(wěn)定性和效率。通過運用人工智能技術(shù)，該泵站的管理和控制實現(xiàn)了自動化和智能化，有效提高了泵站的運行效率和管理水平。同時，該系統(tǒng)也能夠及時發(fā)現(xiàn)泵站的故障和異常情況，保證了泵站的安全運行。

3）云計算技術(shù)。在江蘇省南通市海門區(qū)的一個水利泵站，運用了云計算技術(shù)，將泵站數(shù)據(jù)上傳到云端進(jìn)行分析和處理。具體應(yīng)用體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，該水利泵站采用了云計算技術(shù)的智能化水位監(jiān)測系統(tǒng)，通過傳感器等設(shè)備實時監(jiān)測泵站的水位，將數(shù)據(jù)上傳到云端進(jìn)行分析和處理。在云端，通過大數(shù)據(jù)分析、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)，可以對泵站的運行情況進(jìn)行預(yù)測和評估，提前發(fā)現(xiàn)異常情況并及時進(jìn)行調(diào)整和處理，保證泵站的穩(wěn)定運行。其次，該水利泵站還應(yīng)用了云計算技術(shù)的智能化故障預(yù)警系統(tǒng)。系統(tǒng)會對泵站各項數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，并對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和判斷，發(fā)現(xiàn)故障情況時，系統(tǒng)會立即向泵站管理員發(fā)送預(yù)警信息，同時將故障信息上傳到云端進(jìn)行分析，方便工作人員進(jìn)行故障排查和修復(fù)。另外，該水利泵站還運用云計算技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲和共享。通過云端存儲，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的長期保存和備份，同時也方便不同工作人員之間的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同工作[1]。

4）數(shù)據(jù)采集技術(shù)。數(shù)據(jù)采集技術(shù)是現(xiàn)代水利泵站運行智能化技術(shù)中不可或缺的一部分，它能夠幫助水利泵站進(jìn)行全面、準(zhǔn)確、及時的數(shù)據(jù)采集和分析。江蘇省南通市海門區(qū)水利泵站采用了先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，對泵站各項參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測，如水位、流量、溫度、壓力等等，采集到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，進(jìn)行分析處理，為泵站的運行和維護提供有力支持。具體來說，該泵站采用了高精度、高靈敏度的傳感器和采集設(shè)備，將泵站各項參數(shù)實時采集并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。通過數(shù)據(jù)采集軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，實現(xiàn)泵站的自動化運行，為操作人員提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持和實時的運行狀態(tài)反饋。同時，采集到的數(shù)據(jù)也能夠用于泵站的故障診斷和預(yù)測，實現(xiàn)故障預(yù)警和及時維修。此外，該泵站還采用了云端存儲技術(shù)，將數(shù)據(jù)中心建設(shè)在云端平臺上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和安全存儲，避免了數(shù)據(jù)丟失和泄露的風(fēng)險。同時，云端存儲技術(shù)也可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程訪問和共享，方便了泵站管理和維護人員的工作。以下為該泵站在采用智能化技術(shù)前后的年度水利工程效益數(shù)據(jù)（表1）和該泵站采用智能化技術(shù)前后的故障次數(shù)對比（表2）。

表1 該泵站在采用智能化技術(shù)前后的年度水利工程效益數(shù)據(jù)對比表格

表2 該泵站采用智能化技術(shù)前后的故障次數(shù)對比表格

以上兩個表格直觀地展示了該水利泵站在應(yīng)用智能化技術(shù)前后的水利工程效益和故障情況的對比情況。從表1 可以看出，該泵站應(yīng)用智能化技術(shù)后，灌溉面積、灌溉水量和產(chǎn)出值均呈現(xiàn)逐年增長的趨勢，產(chǎn)出值增長率高達(dá)41.86%。表2 顯示，在應(yīng)用智能化技術(shù)后，該泵站的故障次數(shù)大幅降低，降幅達(dá)到82.35%。這兩個表格表明，應(yīng)用智能化技術(shù)可以有效地提升水利泵站的效益和運行穩(wěn)定性。

3 現(xiàn)階段水利泵站運行智能化技術(shù)在應(yīng)用過程中存在的不足

3.1 技術(shù)成本高

在水利泵站運行智能化技術(shù)的應(yīng)用過程中，技術(shù)成本高是一項常見的問題。其主要原因是智能化技術(shù)需要較高的研發(fā)成本、設(shè)備成本和維護成本，導(dǎo)致整個項目的成本較高。具體來說，首先智能化技術(shù)的研發(fā)需要較高的投入。例如，開發(fā)智能化自動控制系統(tǒng)需要涉及軟件設(shè)計、硬件開發(fā)和系統(tǒng)集成等方面，這些都需要專業(yè)的技術(shù)人員和大量的研發(fā)投入。其次，智能化設(shè)備的采購成本也比較高。例如，傳感器、控制器和通信設(shè)備等，需要較高的設(shè)備成本。最后，智能化技術(shù)的維護成本也較高。由于技術(shù)更新?lián)Q代較快，智能化設(shè)備需要定期維護和升級，這會增加系統(tǒng)的維護成本和人力成本。

3.2 運維難度大

運維難度大是指水利泵站在運行智能化技術(shù)的過程中，對于技術(shù)人員的運維難度較大，難以實現(xiàn)有效的監(jiān)控和管理。其主要原因是因為智能化技術(shù)相對于傳統(tǒng)技術(shù)來說更為復(fù)雜，需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行操作和維護。而在水利泵站運行過程中，由于泵站所處環(huán)境和工作條件較為惡劣，技術(shù)人員需要經(jīng)常進(jìn)行巡檢和維護，增加了工作難度和風(fēng)險。同時智能化技術(shù)的運維需要實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，對于技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)和操作能力有一定的要求。而現(xiàn)實情況是，水利泵站的技術(shù)人員普遍水平較低，缺乏相關(guān)的技能和經(jīng)驗，難以勝任智能化技術(shù)的運維工作。并且智能化技術(shù)的運維需要依賴于完善的管理體系和配套設(shè)施，如遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲和處理系統(tǒng)等。然而，目前大多數(shù)水利泵站的管理體系和配套設(shè)施較為薄弱，無法滿足智能化技術(shù)的運維需求。

3.3 安全問題存在隱患

在水利泵站智能化技術(shù)的應(yīng)用過程中，安全問題是一大難點，存在隱患。其主要原因首先是智能化技術(shù)需要運用到大量的信息和數(shù)據(jù)，包括水位、壓力、流量、電量等等。而這些信息往往都是敏感的，一旦泄露或被攻擊，就會導(dǎo)致泵站運行數(shù)據(jù)被竊取、惡意破壞等問題，給泵站運行帶來巨大的隱患。其次，水利泵站智能化技術(shù)的應(yīng)用需要聯(lián)網(wǎng)，這也會給泵站帶來一定的安全風(fēng)險。例如，泵站網(wǎng)絡(luò)遭到黑客攻擊，就會導(dǎo)致泵站的設(shè)備癱瘓，甚至造成人身傷亡和財產(chǎn)損失等嚴(yán)重后果。安全問題存在隱患對水利泵站的運行和維護帶來了不良影響。泵站一旦發(fā)生安全事故，不僅會造成設(shè)備和財產(chǎn)的損失，更會影響水利工程的穩(wěn)定性和可持續(xù)發(fā)展[2]。

4 優(yōu)化提升水利泵站運行智能化技術(shù)主要途徑

4.1 降低技術(shù)成本

隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，各種新型技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這也讓水利泵站運行智能化技術(shù)不斷升級和改進(jìn)。然而，在技術(shù)成本問題上，智能化技術(shù)在水利泵站應(yīng)用過程中仍然存在著一定的挑戰(zhàn)。為了降低技術(shù)成本，我們需要引進(jìn)國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，加強技術(shù)交流和合作。借鑒和吸收國外先進(jìn)的技術(shù)和管理經(jīng)驗，與國內(nèi)的相關(guān)機構(gòu)和企業(yè)開展技術(shù)合作和交流，將有助于推動技術(shù)降本增效。在技術(shù)交流和合作中，要注重知識產(chǎn)權(quán)的保護和合理利用，避免技術(shù)成本問題的重復(fù)建設(shè)和浪費。培育本土技術(shù)創(chuàng)新，支持高新技術(shù)企業(yè)發(fā)展。鼓勵和支持高新技術(shù)企業(yè)積極投入智能化技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新，提高技術(shù)的自主研發(fā)和創(chuàng)新能力。同時，通過優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加強政策支持和金融扶持，營造良好的技術(shù)創(chuàng)新氛圍，為技術(shù)成本的降低提供有力保障。加強智能化技術(shù)的推廣和應(yīng)用，在實踐中不斷探索智能化技術(shù)的應(yīng)用和優(yōu)化，根據(jù)實際需求和應(yīng)用場景，精準(zhǔn)匹配技術(shù)和應(yīng)用，降低技術(shù)成本，提高智能化技術(shù)的效益和社會價值。同時，要注意技術(shù)推廣和應(yīng)用過程中的安全問題和知識產(chǎn)權(quán)保護等問題，為智能化技術(shù)的應(yīng)用提供全面的技術(shù)支持和保障。

4.2 提高運維效率

在實際的水利泵站運行中，可以采用智能化運維平臺，實現(xiàn)自動化巡檢、監(jiān)測和控制，減少人為操作，提高運維效率。運維人員的培訓(xùn)和技能提升，是提高運維效率和降低成本的重要手段之一。我們可以通過舉辦培訓(xùn)班、邀請專家進(jìn)行指導(dǎo)、加強團隊合作等方式，提高運維人員的技術(shù)水平和運維能力。另外，還可以采用崗位輪換、交流學(xué)習(xí)等方式，讓運維人員更好地了解泵站的工作原理和故障排除方法，從而更好地應(yīng)對突發(fā)事件。智能化運維平臺的使用，可以有效提高運維效率。該平臺可以實現(xiàn)自動巡檢、監(jiān)測和控制，減少人為干預(yù)，從而減少了出錯的機會，也減輕了運維人員的工作負(fù)擔(dān)。在實際應(yīng)用中，智能化運維平臺還可以通過數(shù)據(jù)分析和挖掘，及時發(fā)現(xiàn)和解決潛在問題，提高泵站運行的安全性和穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

水利泵站運行智能化技術(shù)是提高水利工程效益和運維效率、降低人工成本和提高安全性的重要手段。在應(yīng)用過程中，雖然存在一些問題，如技術(shù)成本高、運維難度大和安全問題存在隱患，但可以通過引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)、加強人才培養(yǎng)、采用智能化運維平臺、完善安全保障體系等措施來解決。以江蘇省南通市海門區(qū)水利泵站為例，展示了物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算和數(shù)據(jù)采集技術(shù)在水利泵站運行智能化方面的具體應(yīng)用。這些技術(shù)的綜合運用為水利泵站的安全、穩(wěn)定運行提供了有力支撐，也為推動水利行業(yè)智能化發(fā)展注入了新的動力。