智慧泵站平台在泵站工程管理中的运用研究

摘要：智慧泵站平台在构建和实施过程中，其主要的功能作用是实现远程控制、智能监控、故障报警等，提高泵站工程管理效率、降低运维成本。本文结合零陵区国营泵站更新改造工程改造后现状，总结智慧泵站平台在泵站工程运行、监测与维护、故障诊断与预警、资源优化与能耗管理等方面的应用，为提高该平台在泵站工程管理中的应用水平提供参考。

关键词：智慧泵站；泵站工程；零陵区国营泵站更新改造；工程管理

引言

智慧泵站平台是一种基于现代信息技术和物联网技术的智能管理系统，在泵站工程管理中发挥重要作用，通过传感器、远程监控设备和自动化控制系统，实现泵站设备的实时监测和远程控制，减少人工干预，降低运营成本，提高工作效率。同时该平台实时收集泵站的流量、功率等运行数据，通过大数据分析，预测设备故障，优化运行参数，提升泵站的运行效率和稳定性。近年来，泵站工程的规划和建设范围不断扩大，泵站工程的建设设备也在不断增加，不同设备在使用时提出的管理要求也具有较为明显的差异性，对泵站工程管理中的智能化要求越来越大。该平台的合理利用，可以对泵站的运行情况进行实时监控，对设备运行数据展开深入分析，实现自动远程管理，避免设备出现空载运行，保证设备的整体运行调度水平得到提升，满足泵站工程的管理要求。

1 智慧泵站平台在泵站工程管理中的应用作用

智慧泵站平台在泵站工程管理中的应用具有非常重要的影响和作用，通过物联网技术的合理利用，该平台可以实时监控泵站设备的运行状态，对水泵的启停、流量、水位等数据进行监测，实现远程自动化控制，减少人工操作的工作量，提高工作效率。对水量、设备状态等数据进行收集、分析，通过大数据和人工智能算法能够预测泵站的运行情况，帮助管理者做出科学的调度和维护决策，减少故障发生。对智能算法进行合理利用，实现对现有设备运行模式的不断完善和优化，降低能耗，减少对环境的影响，符合绿色水利的发展理念[1]。通过实时监控，及时发现并预警过载、漏水、设备故障等潜在的安全隐患，提高泵站运行的安全性，同时智慧泵站可以快速响应，自动调整运行策略，满足重要地区的供水需求，这样才能够减少灾害带来的不良影响。另外，通过远程维护和故障诊断，可以减少现场维修人员的需求，降低运维成本，更重要的是该平台的构建和实施，可以将泵站设施管理从传统的纸质化、人工化逐渐朝着数字化、智能化的趋势转变，提高管理水平。

2 项目概况

零陵区国营泵站更新改造工程主要任务是对零陵区国营泵站进行更新改造，对泵站的管理措施和机电设备进行技术升级，实现智能化管理，主要作用是提高泵站的提水能力，节约能源，提高灌溉标准，恢复、新增灌溉面积1.055万亩，保证农业的稳产高产，为粮食安全、水安全、生态环境安全提供有力的支撑和保障。

2.1建设内容

重建、改建及整治进水池70处；新建泵房58个合计5307m2，维修泵房12个合计1317m2；重建、改建及整治出水池70处；70个泵房的机电设备更新（更新主水泵及电机137套；更新主变压器70台；更新高压电气设备12台；更新低压电气设备249台）；更新拦污栅70处；更新进、出水钢管8247m；新建监控中心、分中心各一处合计498m2。

2.2设计标准

根据《泵站设计规范》（GB50265-2010）规定，灌溉、排水泵站应根据设计流量和装机功率，泵站等级为Ⅳ和Ⅴ级规模，其主要建筑级别为4级，次要建筑物为5级。此次零陵区国营泵站更新改造工程设计总装机容量为11415kW。根据装机功率确定零陵区国营泵站更新改造工程为大（2）型，工程等别为Ⅱ等。列入本次更新改造的11座泵站，更新改造后由70个独立的机房组成，各机房建筑物级别应按各机房设计流量或装机功率确定。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）的规定，应按各机房永久性水工建筑物级别来确定防洪标准。基于此，各机房工程等别及防洪标准，如表1所示。

2.3工程规模

零陵区国营泵站实施更新改造的泵站为11座泵站112台机组，总装机容量7209kw，改造后总设计流量34.84m3/s。其中：南津渡1#站、南津渡2#站等2座泵站为排水泵站，共计14个泵房42台机，总装机容量2460kw，总设计排涝面积3.83万亩，总设计流量（排渍流量）22.24m3/s；狮子岭站、六坪站、烟竹塘站、寿塘站、胡家一级站、潘家岭站、田心站、甸尾头站、鬼沙凼站等9座泵站为灌溉泵站，共计56个泵房70台机组，总装机容量4749kw，总设计灌溉面积10.06万亩，总设计流量（灌溉流量）12.6m3/s。

3 智慧泵站平台在泵站工程管理中的应用

3.1智慧泵站平台在泵站工程运行状态监测与维护中的应用

零陵区国营泵站更新改造工程（南津渡1#站、南津渡2#站）智慧泵站平台通过实时监测、数据分析和智能维护，有利于提升泵站工程的运营效率和维护质量，减少停机时间和维修成本，为泵站设施的稳定运行提供保证。在南津渡1#站、南津渡2#站工程运行状态监测与维护中，通过安装传感器和物联网设备，平台能够实时获取泵站内的机组运行工况（水位、流量、功率）等关键参数，可以形成动态的数据流，这些数据被传输到服务器，通过大数据分析技术进行清洗、整合和实时分析，生成直观的图表和报告，帮助管理人员了解泵站的即时运行状态[2]。该平台在投入使用时，对阈值进行设置，一旦发现运行参数超出正常范围会立即发送警报或自动停运，提示工作人员进行干预，预防潜在的设备损坏或故障。借助人工智能和机器学习算法，通过对历史数据的学习，平台能快速识别出异常模式，判断故障原因，减少人工排查的时间。技术人员通过平台远程查看和操控泵站设备，对设备进行必要的调整或维修，减少现场工作量，缩短响应时间。基于数据分析的预测性维护功能，平台能定期为设备制定维护计划，避免由于小问题而引发大故障，提高设备的使用寿命。通过精确控制，该平台还能优化能源消耗，根据实际需求调整泵的运行频率，实现节能效果，同时将所有的运行数据和维护记录都完整保存下来，为后期审计和性能优化提供支持。

3.2智慧泵站平台在南津渡1#站、南津渡2#站工程无人值守中的应用

智慧泵站平台通过传感器、GPS定位和无线通信等物联网技术可以实时监测泵站的机组运行工况（水位、流量、功率）等运行状态和关键参数，工作人员可以通过手机、电脑等终端远程查看，根据实际情况展开一系列的管理。与此同时，系统根据预设的参数或规则自动进行启停操作，节省人工干预，提高运行效率，降低故障率。通过数据分析和机器学习算法，平台对异常数据进行分析，提前发出预警，避免引起各种突发事件，同时智慧泵站可以实现对能源的合理开发和利用，减少不必要的电力消耗，达到节能减排的效果。此外，在历史数据和智能分析的基础上，平台能够生成预防性维护计划，延长设备使用寿命，降低维护成本，并做好数据信息的汇总、分析和利用，保证各种数据都可以得到完整的记录和储存，为各项决策提供信息支持（如图1所示）。

3.3智慧泵站平台在南津渡1#站、南津渡2#站工程故障诊断与预警中的应用

智慧泵站平台的应用是通过部署各种传感器，实时收集水泵、管道、电机等设备的运行数据，这些数据经过处理后可以形成精准的运行状态模型。平台利用先进的数据挖掘和机器学习技术，对数据进行检测，一旦发现潜在的故障模式或超出预设的正常范围，就会发出预警信号，同时通过对比历史数据和模型，平台能够精确识别泵体磨损、电机过载、控制系统故障等故障类型，为维修提供准确依据[3]。此外，该平台还具备远程监控功能，运维人员可以随时随地查看泵站状况，及时响应故障预警，提高维护效率，对数据进行长期监测和分析，该平台可以预测设备的未来健康状况，从而制定预防性维护计划，避免故障发生。另外，平台提供的详细报告不仅可以对故障进行修复，而且还可以帮助管理层优化运营策略，降低能耗，提高整体工作效率。在此基础上，通过智能化的方式，该平台可以提高泵站工程的安全水平，减少设备故障引起的安全风险。该平台的利用，可以通过实时数据采集、智能分析和预测，可以提高泵站工程的故障管理能力，实现故障主动预防的要求。

3.4智慧泵站平台在泵站工程资源优化与能耗管理中的应用

智慧泵站平台在资源优化与能耗管理中的应用具有实质性意义，根据实时水位、需求变化以及气象预报信息，平台通过优化算法动态调整水泵的启停、运行频率和出力，保证水资源的高效利用，避免无效运转带来的能源浪费等问题。通过收集并分析泵站的运行数据，计算每个阶段的功率因数、泵效等能效指标，这样找出低效环节，提出针对性的改进措施。同时利用物联网技术和远程监控，实现泵站设备的自动化控制，根据预设的阈值自动调整泵的运行状态，节省人力成本，提升能源使用效率[4]。对能源管理系统进行科学合理的构建和实施，将各种设备的数据全部都集成在一起，实时监控和分析能耗情况，形成能耗报表，为管理层的决策和节能管理等提供支持[5]。此外，还要保证预测性维护的有效推进，根据设备健康状况和运行数据提前安排维护工作，避免突发故障引起能源浪费和生产中断，定期进行能源审计，识别节能潜力，提出节能改造方案，持续推动节能减排。对操作人员进行节能知识培训，提高其自身的节能意识，保证其在日常操作中也能做到合理节能，实现资源的有效配置，实现对能源使用情况的高效管理，实现绿色、可持续的泵站运营目标。

3.5智慧泵站管理平台在泵站工程智能控制中的应用

智慧泵站管理平台在泵站工程智能控制中的应用需要安装传感器和物联网技术，平台可以实时获取泵站的运行数据，对泵的运行状态、流量、功率等进行实时监控，平台集成人工智能算法，根据设定的参数和规则，对水位、需求量等进行自动调整泵的运行模式，实现自动启停和调节，降低人工干预的需求。对数据的深度学习分析，平台能够识别异常行为或潜在故障，提前发出预警，减少设备损坏带来的损失和维修成本，同时对泵站的能耗进行精准计算和管理，通过优化算法降低不必要的能源消耗，实现节能减排。技术人员可以通过云端管理平台对泵站进行远程诊断和维护，提高运维效率，延长设备使用寿命，以大数据分析为基础，平台生成报告，提供决策依据，以此来提高整体运营效率[6]。平台根据气候变化和水资源需求变化，自动调整泵站的工作模式，适应不同环境下的需求，在保证泵站工程运行效率得到提升的同时，减少人力成本投入，提高管理水平，实现环境保护和可持续发展的目标。

3.6智慧泵站管理平台在泵站工程调度优化中的应用

在泵站工程调度优化中实现智慧泵站管理平台的合理利用，通过对该平台实时收集泵站出水量、来水量、上下游水位等信息，为调度决策提供实时数据支持。通过机器学习和数据分析技术，平台能够预测未来水文条件和需求变化，如降雨量、蒸发量等，为调度计划提供科学依据，在平台内部还可以优化算法，对泵站的启停、流量分配等进行模拟和优化，以最小化的成本来满足供水需求。基于预设的规则和策略，平台能够自动调整泵站的工作模式，比如在干旱期增加供水量，或者在洪水期进行适当排放，为供水的安全性、稳定性提供保证。即便是遇到各种突发情况，比如泵站故障或网络中断，平台能够快速启用备用方案或切换到手动模式，减少对整体供水的影响，并对过去的调度记录进行分析，平台可以发现规律，持续优化调度策略，提高整个泵站工程的运行效率[7]。如果涉及多个泵站或者与其他水利工程设施联动，平台可以协调这些系统的工作，实现整体系统的最优调度，实现水利工程的精细化、智能化调度，提高调度的科学性和准确性，提升水利资源的利用效率。

4 结语

智慧泵站平台的构建和实施，主要是在物联网以及自动化设备应用基础上实现有效结合，将智能化装备以及大数据采集技术等全部都集成在一起，保证智能化传感器等得到合理利用。这样对泵站等设备进行实时有效的监测，实现自动化控制，对其中的各种信息和数据展开深入分析，避免出现泵站信息不对称等问题，在降低运维成本的同时，提高智慧泵站平台在泵站工程管理中的应用水平。

参考文献：

[1]杨锐，刘禹杉，刘艳华.丽江市智慧水利工程建设现状分析与对策[J].水利建设与管理，2023，43（S1）：10-14.

[2]李水兵.在建大型水利工程数字孪生平台实践与思考[J].水利信息化，2023，（05）：25-30.

[3]叶婷，刘涛，戴蓉.南水北调东线基层泵站标准化管理的实践与思考[J].中国水能及电气化，2023，（10）：64-69.

[4]史晓宇，郭甜甜，李营，等.基于“五感”的智慧泵站感知体系设计与信息系统工程实现[J].市政技术，2023，41（05）：177-182.

[5]陆野.基于监测感知的智慧泵站运行监管系统应用研究[J].治淮，2023，（04）：31-32.

[6]张劲松，沈菊琴，郭宁，等.水利工程运行精细化管理的理论与实践探索[J].水利经济，2023，41（02）：33-40+94.

[7]干佳馨，蔡振宇，黄蔚，等.智慧泵站一体化平台在水利工程中的应用研究[J].珠江水运，2022，（24）：34-36.

作者简介：陈晔（1966-3-），男，湖南邵阳，本科，高级工程师，主要从事水利水电工程管理工作