何建華，林彩熒

（1.東莞市水務(wù)局，廣東 東莞 523000；2.東莞市運(yùn)河治理中心，廣東 東莞 523000）

0 引言

目前水利工程運(yùn)行維護(hù)中心管理的地區(qū)面積比較大，觀察泵閘站的情況，很多時(shí)候位于比較偏的地點(diǎn)，所以進(jìn)行管理時(shí)具有難度，經(jīng)過很長一段時(shí)間的發(fā)展，人們加大投入泵閘站自動(dòng)化監(jiān)控的方面，提升業(yè)務(wù)管理的效果，但是距離智慧形式的管理水平還很遠(yuǎn)，因此需要展開更深次的研究，探究標(biāo)準(zhǔn)形式的建設(shè)規(guī)程，推動(dòng)智慧水利的水平提升。

1 智慧水利概述

通過分析近幾年的發(fā)展情況，信息通信技術(shù)發(fā)展的越來越明顯，以物聯(lián)網(wǎng)為主，將人們原來的產(chǎn)業(yè)形態(tài)改變，改善了人們的生活方式，衍生出大規(guī)模的新型產(chǎn)品等，促進(jìn)全球發(fā)展成為數(shù)字化經(jīng)水平。政府對于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品發(fā)展的前景抱有很大的期待，不斷推入物聯(lián)網(wǎng)，建設(shè)生態(tài)化的新階段。水利部早在2019 年就進(jìn)行了有關(guān)內(nèi)容的修訂，制定總體的“智慧水利”建設(shè)目標(biāo)，借助現(xiàn)代化的技術(shù)方式，保證建設(shè)的全面性，為水利信息提供處理方式，建立基礎(chǔ)感知的體系，為了保證環(huán)境的穩(wěn)定，將保障支撐環(huán)境建設(shè)全面，保證水利綜合的業(yè)務(wù)得以劃分細(xì)致，實(shí)現(xiàn)細(xì)致的管理，利用科學(xué)化的策略，平衡管理的水平，搭建智慧水利的管理體系，保證其具備更加深層次的感知功能，促進(jìn)整體之間互相聯(lián)結(jié)、互相暢通，促進(jìn)高效的管理水平。智慧水利的主要部分是物聯(lián)網(wǎng)，利用現(xiàn)場的數(shù)據(jù)獲取大量的圖像，展開狀態(tài)的采集，從而進(jìn)行細(xì)化的分析，正確計(jì)算處理等，對實(shí)際場地進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的控制，利用智能的形式進(jìn)行決策，促進(jìn)各個(gè)流程的優(yōu)化處理，保證各個(gè)業(yè)務(wù)得高效的處理，促進(jìn)數(shù)據(jù)的互通。建設(shè)智慧水利工程項(xiàng)目，主要是為了更好的處理業(yè)務(wù)的管理，可以具備充足的技術(shù)手段，保證運(yùn)營方案得以改進(jìn)，擁有適合的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，促進(jìn)處理效率提升。圖1 為智慧水利。

圖1 智慧水利

2 智慧泵閘站系統(tǒng)具有代表性的結(jié)構(gòu)

針對于智慧形式的泵閘站，它的系統(tǒng)具有典型的結(jié)構(gòu)，主要是云、管、端，屬于標(biāo)準(zhǔn)化的架構(gòu)，應(yīng)用了新型的信息技術(shù)，可以發(fā)揮監(jiān)測的功能，針對于泵閘站，可以隨時(shí)查看各類的環(huán)境，檢查設(shè)備的狀態(tài)，及時(shí)的獲得安防信息，從而展現(xiàn)出動(dòng)態(tài)的展現(xiàn)形式，及時(shí)的進(jìn)行故障提示。關(guān)于泵閘站，分析它的智慧化管理模式，主要應(yīng)用了集中的監(jiān)控，從而準(zhǔn)確的找到異常情況的位置，實(shí)現(xiàn)高效率的管理，保證數(shù)據(jù)得到良好的處理，實(shí)現(xiàn)正確的輸送過程，減少一線人員工作的難度和壓力[1]。分析智慧水利的應(yīng)用平臺(tái)，主要涉及眾多子系統(tǒng)，從而進(jìn)行系統(tǒng)化集成處理，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互數(shù)據(jù)，可以直觀的了解現(xiàn)場，獲取到物聯(lián)網(wǎng)的信息層面的應(yīng)用內(nèi)容，利用級別劃分的模式，發(fā)揮自動(dòng)的功能，展開數(shù)據(jù)的篩選，動(dòng)態(tài)的管理現(xiàn)場，對于安全管理進(jìn)行整體分析，展現(xiàn)智慧形式的支撐作用。

3 智慧泵閘站標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)規(guī)程研究

3.1 自控系統(tǒng)整合及完善的規(guī)程

智慧泵閘站標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)規(guī)程的研究，需要重點(diǎn)的突出“智慧”這兩個(gè)字，而體現(xiàn)出泵閘站標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的首要內(nèi)容就在于建設(shè)出自控系統(tǒng)整合，這一系統(tǒng)是建設(shè)智慧化泵閘的關(guān)鍵內(nèi)容，同時(shí)也是這一研究的核心所在。這一部分的研究重要原因在于部分泵閘站在修建的過程當(dāng)中使用部署自控系統(tǒng)，常規(guī)存在的問題是由于缺少合理的布局，沒有合理的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集以及格式方面的調(diào)整，所以進(jìn)行自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就顯得很有必要，在數(shù)據(jù)內(nèi)容采集與格式方面都需要有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一來改變現(xiàn)狀，從而在最大程度上規(guī)范后期新站智慧泵閘與老站泵閘智慧化改造。

泵閘的建造的過程當(dāng)中，還要利用自控孤島系統(tǒng)和豎井都要依據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，在這一標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，較為重要的在于盡可能利舊的情況當(dāng)中，根據(jù)統(tǒng)一的參數(shù)就可以進(jìn)行后續(xù)的改造，并且能夠在轉(zhuǎn)出協(xié)議規(guī)劃基礎(chǔ)當(dāng)中進(jìn)行整合。泵閘站所以建立起的自控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范應(yīng)該需要達(dá)到6 個(gè)主要的規(guī)范，同類型的泵閘站都要遵從統(tǒng)一的功能規(guī)范、遵從統(tǒng)一參數(shù)采集點(diǎn)配置規(guī)范、遵從相似主要設(shè)備配置規(guī)范、遵從統(tǒng)一PLC地址編碼規(guī)范，并且還要保障所以的自控系統(tǒng)遵從一致的轉(zhuǎn)出接口協(xié)議規(guī)范、遵從一致的工控安全防護(hù)規(guī)范，如圖2 所示。

圖2 智慧泵閘站中的“花樣”泵閘站

3.2 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的規(guī)程

依托于計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)階段的泵閘站系統(tǒng)能夠與物聯(lián)網(wǎng)相連接。泵閘站在現(xiàn)有的有限自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)與傳感器的基礎(chǔ)之上，又重新的覆蓋了范圍更加廣的無線物聯(lián)網(wǎng)采集傳輸網(wǎng)絡(luò)，在這一系統(tǒng)當(dāng)中，所使用的是成本更加低廉但是靈活度更好的組合傳感器，能夠?qū)⒂芯€與無線相連接，并且在泵閘的工作當(dāng)中，能裝備到每一個(gè)流域當(dāng)中，并且可以實(shí)現(xiàn)廣泛的連接。其功能在于可以利用全面感知、邊緣計(jì)算、場景應(yīng)用等方面的結(jié)合，建立起多維度的生命周期管理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)方面的結(jié)合。規(guī)范的主要內(nèi)容在6 個(gè)重要的方面，主要在于泵閘當(dāng)中非關(guān)鍵參數(shù)的采集，也就是對于實(shí)時(shí)性與可靠性要求出現(xiàn)疏忽的檢測點(diǎn)，監(jiān)測傳感器是否能夠?qū)崿F(xiàn)供電正常，滿足外電供應(yīng)難或者降低監(jiān)測成本過高的情況；在水文監(jiān)測當(dāng)中，還要考慮到降雨信息、水位信息以及流量信息等多個(gè)方面的信息；對于水環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，拓展對于泵閘站上下游水質(zhì)的監(jiān)測與物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測應(yīng)用的規(guī)范性；工程運(yùn)行監(jiān)控當(dāng)中，還要注意對于上游與下游中閘門、大壩、堤防等物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測應(yīng)用的規(guī)范；地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測當(dāng)中，需要考慮到上游與下游的滑坡、泥石流等監(jiān)測的規(guī)范性；在人員物資定位方面，需要保障人員定位、設(shè)備資產(chǎn)管理等都要實(shí)現(xiàn)智慧化管理轉(zhuǎn)型[2]。

3.3 先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的規(guī)程

所謂的先進(jìn)技術(shù)也就是當(dāng)下大力開發(fā)的AI 技術(shù)，這是近幾年一來最為具有潛力的開發(fā)項(xiàng)目，所以需要在實(shí)際建設(shè)當(dāng)中為可能出現(xiàn)的新技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)配置保障，保障泵閘站的技術(shù)能夠具有前瞻性，并且可以緊跟時(shí)代的發(fā)展步伐。主要的建設(shè)規(guī)程在3 個(gè)重要的部分，也就是對于監(jiān)控視頻的機(jī)器視覺＋AI 診斷分析、泵閘站無人化的智能機(jī)器人系統(tǒng)以及水系沿線巡檢的無人機(jī)＋MR 應(yīng)用等技術(shù)。依托于機(jī)器視覺傳達(dá)的方式將物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測與機(jī)器視覺與AI 技術(shù)相互結(jié)合，就能夠?qū)崿F(xiàn)對于圖像與物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，創(chuàng)建出可視化的物聯(lián)網(wǎng)傳感器，有效的診斷出即將發(fā)生的不良情況以及潛在的風(fēng)險(xiǎn)，能夠有效的發(fā)揮出AI 技術(shù)在泵閘站當(dāng)中的智慧化管理當(dāng)中的價(jià)值。

3.4 融合泛在網(wǎng)絡(luò)的規(guī)程

在泵閘站的建設(shè)當(dāng)中而言，其中重要的工作在于設(shè)備與裝置具有很高的實(shí)時(shí)性以及可靠性，所以就需要使用有線傳輸網(wǎng)絡(luò)，但是在這一過程當(dāng)中也會(huì)具有一定的局限存在，其中最為主要的問題在于居于高昂的建設(shè)成本[3]。對于有線＋無線的融合方式，這樣有利于對于成本的控制，減少在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中利用有線覆蓋當(dāng)中的耗材，實(shí)現(xiàn)泵閘站當(dāng)中簡單小范圍有線連接、大范圍泛連接的物聯(lián)網(wǎng)化、智慧化的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型升級。在進(jìn)行泵閘站智慧化管理的過程當(dāng)中，還要考慮到上下游的水系檢測、日常巡查等網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與選用標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

表1 有線＋無線傳輸通信網(wǎng)絡(luò)成本優(yōu)化

3.5 系統(tǒng)及信息安全的規(guī)程

關(guān)于智慧泵閘站，應(yīng)用比較多的是各種網(wǎng)絡(luò)承載，比如數(shù)據(jù)的監(jiān)測、指令的制約、視頻信號的采集等，這些成果都是借助不同的網(wǎng)絡(luò)承載完成的，所以整個(gè)信息傳輸?shù)碾A段，才可以保證信息的安全，提升智慧形式系統(tǒng)的穩(wěn)定，保證整個(gè)體系得以有效運(yùn)行。智慧形式的系統(tǒng)涵蓋到面比較廣泛，從安全的角度出發(fā)，結(jié)合應(yīng)用、物理等層面，進(jìn)行各個(gè)層面的規(guī)范研究：首先對于物理安全，涉及設(shè)備以及維護(hù)的層面，重視具有高敏感度的界限，執(zhí)行安全防范的措施和方式。其次，對于網(wǎng)絡(luò)的層面，應(yīng)該及時(shí)的做好備份工作，保證信息得以恢復(fù)，同時(shí)應(yīng)該展開大面積的檢測，防止病毒的侵入，保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行水平處于規(guī)范性。對于應(yīng)用安全，會(huì)對用戶進(jìn)行訪問的管理，對身份展開鑒別，限制使用不安全的程序[4]，圖3 為某地水利泵閘站。

圖3 某地水利泵閘站

3.6 智慧大腦的規(guī)程

對于智慧大腦，它具有比較強(qiáng)的能力，比如PaaS，具有全面的功能，應(yīng)用API 接口時(shí)，可以體驗(yàn)到它的開放友好性，和標(biāo)準(zhǔn)形式的系統(tǒng)和設(shè)備連接時(shí)，基本上可以比較完美的完成。關(guān)于智慧大腦，它主要對于彈性擴(kuò)容方面具有協(xié)同性，達(dá)到了泵閘站接入的容量需要，有助于系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)，安排傳感設(shè)施，保證其處于規(guī)范的水平。智慧大腦的組成部分有很多，包含了各個(gè)類別的系統(tǒng)，涉及各種各樣的數(shù)據(jù)，同時(shí)需要很多服務(wù)作為支撐，借助傳輸網(wǎng)絡(luò)，將上傳的數(shù)據(jù)接收，從而展開一系列的處理工作，包括抽取、展示等，促進(jìn)監(jiān)測、智能于一身的系統(tǒng)規(guī)范，圖4 為傳感設(shè)施。

圖4 傳感設(shè)施

3.7 運(yùn)維保障的規(guī)程

對于智慧泵閘站，將組織機(jī)構(gòu)建設(shè)完全非常重要，需要完善的規(guī)章制度作為基礎(chǔ)。利用科學(xué)的思想，合理的設(shè)置和規(guī)劃運(yùn)維崗位的人員，依據(jù)目前已經(jīng)具備的人員，應(yīng)用廠商呈現(xiàn)的技術(shù)支持，保證各個(gè)組織機(jī)構(gòu)簡化。促進(jìn)各個(gè)部門之間可以良好交流，保證執(zhí)行工作時(shí)可以協(xié)同進(jìn)行，展開平時(shí)的運(yùn)維工作，將職責(zé)細(xì)致的劃分，落實(shí)到每個(gè)人身上。對于一線的人員，應(yīng)該定期展開培訓(xùn)，制定對應(yīng)的規(guī)章條例，確保智慧化系統(tǒng)得以科學(xué)開展[5]。

4 結(jié)語

為了發(fā)揮水利管理的便捷性，促使其逐漸發(fā)展成為智慧的形式，需要建設(shè)智慧化的水利泵閘站，編制出標(biāo)準(zhǔn)形式的建設(shè)規(guī)程，并不斷改進(jìn)泵閘站技術(shù)，實(shí)現(xiàn)集中形式的管理，促進(jìn)數(shù)據(jù)的合理采集，規(guī)范網(wǎng)絡(luò)接入方式，保證使用期間可以規(guī)范輸送數(shù)據(jù)，同時(shí)合理存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，保證功能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)管理的規(guī)范性。