趙天宇

（南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東濟(jì)南 250014）

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在南水北調(diào)輸水調(diào)度中的應(yīng)用

趙天宇

（南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東濟(jì)南 250014）

南水北調(diào)東線山東干線工程具有多級(jí)泵站、分段節(jié)制及人工襯砌輸水渠道等特點(diǎn)。通過(guò)分析該工程現(xiàn)有調(diào)度運(yùn)行模式中存在的問(wèn)題，探討將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng)的可能性及必要性，初步探究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在南水北調(diào)輸水渠道調(diào)度運(yùn)行管理中應(yīng)用的方式方法。

南水北調(diào)中線；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；調(diào)度運(yùn)行；輸水渠道

南水北調(diào)東線山東干線工程具有多級(jí)泵站、分段節(jié)制及人工襯砌輸水渠道等特點(diǎn)，在實(shí)際調(diào)度運(yùn)行過(guò)程中需各級(jí)泵站、上下游節(jié)制閘緊密配合，逐級(jí)開(kāi)啟、依次開(kāi)啟。工程自2013-11-15正式通水以來(lái)，通過(guò)摸索、論證與實(shí)踐，形成了一套較為科學(xué)的調(diào)度運(yùn)行制度與模式。隨著調(diào)水運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，各級(jí)調(diào)度運(yùn)行人員的業(yè)務(wù)技能不斷提高，山東南水北調(diào)工程的整體調(diào)度運(yùn)行能力得到大幅提升。同時(shí)，因時(shí)空分布及人為因素造成的問(wèn)題逐漸凸顯。

1　山東干線輸水調(diào)度存在的問(wèn)題

1.1對(duì)調(diào)度運(yùn)行專(zhuān)業(yè)人員依賴(lài)性過(guò)高

根據(jù)實(shí)際情況分析，現(xiàn)階段調(diào)度運(yùn)行工作中，省調(diào)度中心及分調(diào)中心調(diào)度運(yùn)行專(zhuān)業(yè)人員配備基本滿(mǎn)足調(diào)度運(yùn)行工作需求。但三級(jí)管理機(jī)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)管理處存在“麻雀雖小五臟俱全”的工作特點(diǎn)，通常情況下三級(jí)管理處僅設(shè)置“綜合科”及“運(yùn)行管理科”兩個(gè)部門(mén)。運(yùn)行管理部門(mén)承擔(dān)其管理處所轄工程的全部業(yè)務(wù)工作，當(dāng)需要執(zhí)行調(diào)度運(yùn)行工作24 h值班時(shí)便凸顯出業(yè)務(wù)人員不足的問(wèn)題。如果安排綜合部門(mén)工作人員參與值班，則無(wú)法確保為各閘站提供專(zhuān)業(yè)技術(shù)支持及指導(dǎo)；若由運(yùn)行管理部門(mén)獨(dú)自完成，則容易出現(xiàn)超負(fù)荷工作現(xiàn)象，值班人員在疲勞時(shí)更易做出錯(cuò)誤判斷。Ｚ1.2受時(shí)空分布限制應(yīng)急反映能力較低

當(dāng)調(diào)度運(yùn)行工作中出現(xiàn)險(xiǎn)情，最早發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情的通常是長(zhǎng)期堅(jiān)守一線的渠道巡查人員。渠道巡查人員往往業(yè)務(wù)技術(shù)能力與學(xué)歷普遍較低，不具備險(xiǎn)情發(fā)現(xiàn)后便立即處理的“零時(shí)間”應(yīng)急搶險(xiǎn)能力。當(dāng)險(xiǎn)情出現(xiàn)后，渠道巡查人員會(huì)依據(jù)應(yīng)急預(yù)案將險(xiǎn)情及時(shí)上報(bào)給調(diào)度運(yùn)行小組。由于調(diào)度運(yùn)行逐級(jí)管理，應(yīng)急預(yù)案規(guī)定必要時(shí)險(xiǎn)情上報(bào)與應(yīng)急搶險(xiǎn)可同時(shí)進(jìn)行，所以調(diào)度運(yùn)行小組是險(xiǎn)情出現(xiàn)后能夠“第一時(shí)間”做出專(zhuān)業(yè)技術(shù)應(yīng)急搶險(xiǎn)的調(diào)度運(yùn)行管理機(jī)構(gòu)，當(dāng)遭遇重大險(xiǎn)情需要緊急搶險(xiǎn)時(shí)調(diào)度運(yùn)行小組的專(zhuān)業(yè)技術(shù)判斷將極為重要。

但是當(dāng)需要調(diào)度運(yùn)行小組第一時(shí)間做出應(yīng)急搶險(xiǎn)決定時(shí)，其決定具有一定局限性。因?yàn)檎{(diào)度運(yùn)行小組的職權(quán)范圍有限，責(zé)任范圍和信息范圍也有限。所以調(diào)度運(yùn)行小組的應(yīng)急搶險(xiǎn)判斷完全以自身所轄工程范圍為基礎(chǔ)，很大程度上是欠缺統(tǒng)籌顧及其所轄范圍之外工程運(yùn)行安全情況的措施，存在險(xiǎn)情轉(zhuǎn)移的可能性。但當(dāng)遭遇必須進(jìn)行緊急搶險(xiǎn)的事件時(shí)，從出險(xiǎn)至省調(diào)度中心統(tǒng)籌全局決策應(yīng)急搶險(xiǎn)措施的過(guò)程勢(shì)必消耗一定時(shí)間，有可能會(huì)因此而錯(cuò)過(guò)最佳搶險(xiǎn)時(shí)機(jī)造成工程及人員安全問(wèn)題。

2　輸水調(diào)度應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的可能性

2.1必要性

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入輸水渠道調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng)，能夠從根本上解決因不可控偶發(fā)性人為因素造成的指令執(zhí)行延遲及操作失誤問(wèn)題；能夠徹底解決因?qū)I(yè)調(diào)度運(yùn)行技術(shù)人員數(shù)量配備不足造成的調(diào)度運(yùn)行安全隱患；能夠大幅縮減調(diào)度運(yùn)行值班人員數(shù)量，提高綜合生產(chǎn)勞動(dòng)力。在物聯(lián)網(wǎng)輸水渠道調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng)投入使用后，可實(shí)現(xiàn)“一人調(diào)度，專(zhuān)業(yè)保障”調(diào)度運(yùn)行管理模式。

基于物聯(lián)網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行技術(shù)的“一人調(diào)度，專(zhuān)業(yè)保障”調(diào)度運(yùn)行管理模式，可徹底解決因時(shí)空分布及專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力不足造成的人為因素安全隱患，提高調(diào)度運(yùn)行的及時(shí)性與準(zhǔn)確性。彌補(bǔ)專(zhuān)業(yè)人員配備不足及值班人員人數(shù)不足等問(wèn)題，可進(jìn)一步發(fā)揮現(xiàn)有各級(jí)管理機(jī)構(gòu)業(yè)務(wù)工作人員剩余生產(chǎn)力，用更少的人做更多的事。

2.2可行性

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輸水渠道調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng)，更嚴(yán)格來(lái)說(shuō)是一種不對(duì)全網(wǎng)開(kāi)放的應(yīng)用程序，信息交換參照預(yù)先規(guī)定的封閉協(xié)議，而不是語(yǔ)義式的可擴(kuò)展協(xié)議，所以將其稱(chēng)之為物聯(lián)網(wǎng)子網(wǎng)更為合適。

1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集分析工作，分為“渠道調(diào)度運(yùn)行的理論計(jì)算”與“渠道歷次通水調(diào)度指令與水情數(shù)據(jù)的資料采集及分析”兩部分。理論計(jì)算與實(shí)際數(shù)據(jù)各有利弊：理論計(jì)算是一種假設(shè)人為因素造成的執(zhí)行延遲及突發(fā)特殊地理狀況為0的理想狀態(tài)數(shù)據(jù)，它符合工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)卻無(wú)法真實(shí)體現(xiàn)實(shí)際情況；而實(shí)際數(shù)據(jù)雖然真實(shí)反映了實(shí)際情況卻因不可控的偶發(fā)性人為因素及突發(fā)特殊地理狀況干擾了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，造成與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)理論數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果的偏差。所以在物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集分析工作中，需要將理論計(jì)算與實(shí)際數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行匯總分析，盡可能排除偶發(fā)性與偏差值，最終形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)不斷進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)積累逐步完善基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

2）數(shù)據(jù)模塊的編程工作是以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)為前提建立起來(lái)的，也是物聯(lián)網(wǎng)輸水渠道調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng)的核心。數(shù)據(jù)模塊分為四部分子模塊：調(diào)度指令模塊、緊急停水模塊、水情、雨情分析模塊及故障預(yù)警模塊。

調(diào)度指令模塊是調(diào)度運(yùn)行根本任務(wù)，是系統(tǒng)運(yùn)行的開(kāi)端與終點(diǎn)；緊急停水模塊是應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的必要功能；水情、雨情分析模塊是為了保證準(zhǔn)確執(zhí)行調(diào)度指令和及時(shí)進(jìn)行緊急停水進(jìn)行的綜合要素分析；故障預(yù)警模塊負(fù)責(zé)機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的監(jiān)控與故障應(yīng)急處理工作。

調(diào)度指令模塊與緊急停水模塊是單一功能，兩者均以水情、雨情分析模塊提供的分析數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，完成各級(jí)水泵停轉(zhuǎn)控制及渠道上下游各閘門(mén)開(kāi)啟關(guān)閉的時(shí)間、順序及流量控制；水情、雨情分析模塊是整套數(shù)據(jù)模塊中的核心子模塊，編程基礎(chǔ)是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，承擔(dān)水情、雨情實(shí)時(shí)采集分析，并將分析結(jié)果加入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)算法得出閘門(mén)等設(shè)備的操控調(diào)整結(jié)論，最終將信息傳至調(diào)度指令模塊或緊急停水模塊完成水泵及閘門(mén)等實(shí)體設(shè)備的執(zhí)行操作；故障預(yù)警模塊負(fù)責(zé)監(jiān)控機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，當(dāng)機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)硬件故障時(shí)及時(shí)上報(bào)故障情況，并結(jié)合故障情況自動(dòng)進(jìn)行全線渠道閘門(mén)等設(shè)施的調(diào)整確保工程安全。

3）機(jī)電設(shè)備聯(lián)網(wǎng)改造工程是將現(xiàn)有的硬件設(shè)備自動(dòng)控制程序與物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)模塊鏈接，實(shí)現(xiàn)由數(shù)據(jù)模塊統(tǒng)一調(diào)控功能。

2.3基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)需要包含輸水渠道全部工程信息、理論與實(shí)際水情數(shù)據(jù)以及應(yīng)急預(yù)案等全方面信息。其中水情數(shù)據(jù)現(xiàn)階段已具備一定的自動(dòng)采集能力，待自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)完成將實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集及上報(bào)，可充分滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)水情數(shù)據(jù)要求；雨情信息可協(xié)調(diào)當(dāng)?shù)貧庀笏牟块T(mén)進(jìn)行實(shí)時(shí)與歷史氣象水文信息共享；應(yīng)急預(yù)案的編制需要以?xún)砷l站或泵站間的輸水渠道為單元，每個(gè)單元分別對(duì)應(yīng)一套應(yīng)急啟閉程序，確保任何一段輸水渠道發(fā)生需要緊急停水操作時(shí)其上下游均能以最科學(xué)高效的方式完成水泵及閘門(mén)的自動(dòng)調(diào)整。

3　結(jié)語(yǔ)

“物聯(lián)網(wǎng)輸水渠道調(diào)度運(yùn)行系統(tǒng)”的創(chuàng)立，將有效緩解現(xiàn)階段運(yùn)行管理中存在的時(shí)空分布障礙及專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員不足問(wèn)題，能夠從根本上杜絕因?yàn)槿藶橐蛩卦斐傻恼{(diào)度指令執(zhí)行延遲及操作失誤問(wèn)題。同時(shí)，該系統(tǒng)能夠大幅節(jié)約人力資源，對(duì)公司企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展有著良好的推動(dòng)作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與水利工程管理相結(jié)合，必將成為今后我國(guó)水利行業(yè)的重要發(fā)展方向。

（責(zé)任編輯趙其芬）

TV68

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1009-6159（2014）-12-0030-02

2014-09-19

趙天宇（1989—），男，助理工程師