赵天宇

（南水北调东线山东干线有限责任公司，山东济南 250014）

物联网技术在南水北调输水调度中的应用

赵天宇

（南水北调东线山东干线有限责任公司，山东济南 250014）

南水北调东线山东干线工程具有多级泵站、分段节制及人工衬砌输水渠道等特点。通过分析该工程现有调度运行模式中存在的问题，探讨将物联网技术引入调度运行系统的可能性及必要性，初步探究物联网技术在南水北调输水渠道调度运行管理中应用的方式方法。

南水北调中线；物联网技术；调度运行；输水渠道

南水北调东线山东干线工程具有多级泵站、分段节制及人工衬砌输水渠道等特点，在实际调度运行过程中需各级泵站、上下游节制闸紧密配合，逐级开启、依次开启。工程自2013-11-15正式通水以来，通过摸索、论证与实践，形成了一套较为科学的调度运行制度与模式。随着调水运行经验的积累，各级调度运行人员的业务技能不断提高，山东南水北调工程的整体调度运行能力得到大幅提升。同时，因时空分布及人为因素造成的问题逐渐凸显。

1　山东干线输水调度存在的问题

1.1对调度运行专业人员依赖性过高

根据实际情况分析，现阶段调度运行工作中，省调度中心及分调中心调度运行专业人员配备基本满足调度运行工作需求。但三级管理机构现场管理处存在“麻雀虽小五脏俱全”的工作特点，通常情况下三级管理处仅设置“综合科”及“运行管理科”两个部门。运行管理部门承担其管理处所辖工程的全部业务工作，当需要执行调度运行工作24 h值班时便凸显出业务人员不足的问题。如果安排综合部门工作人员参与值班，则无法确保为各闸站提供专业技术支持及指导；若由运行管理部门独自完成，则容易出现超负荷工作现象，值班人员在疲劳时更易做出错误判断。Ｚ1.2受时空分布限制应急反映能力较低

当调度运行工作中出现险情，最早发现险情的通常是长期坚守一线的渠道巡查人员。渠道巡查人员往往业务技术能力与学历普遍较低，不具备险情发现后便立即处理的“零时间”应急抢险能力。当险情出现后，渠道巡查人员会依据应急预案将险情及时上报给调度运行小组。由于调度运行逐级管理，应急预案规定必要时险情上报与应急抢险可同时进行，所以调度运行小组是险情出现后能够“第一时间”做出专业技术应急抢险的调度运行管理机构，当遭遇重大险情需要紧急抢险时调度运行小组的专业技术判断将极为重要。

但是当需要调度运行小组第一时间做出应急抢险决定时，其决定具有一定局限性。因为调度运行小组的职权范围有限，责任范围和信息范围也有限。所以调度运行小组的应急抢险判断完全以自身所辖工程范围为基础，很大程度上是欠缺统筹顾及其所辖范围之外工程运行安全情况的措施，存在险情转移的可能性。但当遭遇必须进行紧急抢险的事件时，从出险至省调度中心统筹全局决策应急抢险措施的过程势必消耗一定时间，有可能会因此而错过最佳抢险时机造成工程及人员安全问题。

2　输水调度应用物联网技术的可能性

2.1必要性

将物联网技术引入输水渠道调度运行系统，能够从根本上解决因不可控偶发性人为因素造成的指令执行延迟及操作失误问题；能够彻底解决因专业调度运行技术人员数量配备不足造成的调度运行安全隐患；能够大幅缩减调度运行值班人员数量，提高综合生产劳动力。在物联网输水渠道调度运行系统投入使用后，可实现“一人调度，专业保障”调度运行管理模式。

基于物联网调度运行技术的“一人调度，专业保障”调度运行管理模式，可彻底解决因时空分布及专业技术能力不足造成的人为因素安全隐患，提高调度运行的及时性与准确性。弥补专业人员配备不足及值班人员人数不足等问题，可进一步发挥现有各级管理机构业务工作人员剩余生产力，用更少的人做更多的事。

2.2可行性

基于物联网技术的输水渠道调度运行系统，更严格来说是一种不对全网开放的应用程序，信息交换参照预先规定的封闭协议，而不是语义式的可扩展协议，所以将其称之为物联网子网更为合适。

1）基础数据的采集分析工作，分为“渠道调度运行的理论计算”与“渠道历次通水调度指令与水情数据的资料采集及分析”两部分。理论计算与实际数据各有利弊：理论计算是一种假设人为因素造成的执行延迟及突发特殊地理状况为0的理想状态数据，它符合工程设计标准却无法真实体现实际情况；而实际数据虽然真实反映了实际情况却因不可控的偶发性人为因素及突发特殊地理状况干扰了数据的准确性，造成与设计标准理论数据计算结果的偏差。所以在物联网基础数据采集分析工作中，需要将理论计算与实际数据结合起来进行汇总分析，尽可能排除偶发性与偏差值，最终形成基础数据库，并通过不断进行实际数据积累逐步完善基础数据库。

2）数据模块的编程工作是以基础数据库为前提建立起来的，也是物联网输水渠道调度运行系统的核心。数据模块分为四部分子模块：调度指令模块、紧急停水模块、水情、雨情分析模块及故障预警模块。

调度指令模块是调度运行根本任务，是系统运行的开端与终点；紧急停水模块是应对突发事件的必要功能；水情、雨情分析模块是为了保证准确执行调度指令和及时进行紧急停水进行的综合要素分析；故障预警模块负责机电设备正常运转的监控与故障应急处理工作。

调度指令模块与紧急停水模块是单一功能，两者均以水情、雨情分析模块提供的分析数据为基础，完成各级水泵停转控制及渠道上下游各闸门开启关闭的时间、顺序及流量控制；水情、雨情分析模块是整套数据模块中的核心子模块，编程基础是基础数据库，承担水情、雨情实时采集分析，并将分析结果加入基础数据库算法得出闸门等设备的操控调整结论，最终将信息传至调度指令模块或紧急停水模块完成水泵及闸门等实体设备的执行操作；故障预警模块负责监控机电设备运转情况，当机电设备出现硬件故障时及时上报故障情况，并结合故障情况自动进行全线渠道闸门等设施的调整确保工程安全。

3）机电设备联网改造工程是将现有的硬件设备自动控制程序与物联网数据模块链接，实现由数据模块统一调控功能。

2.3基础数据库的建立

基础数据库需要包含输水渠道全部工程信息、理论与实际水情数据以及应急预案等全方面信息。其中水情数据现阶段已具备一定的自动采集能力，待自动化调度系统建设完成将实现安全监测数据的自动采集及上报，可充分满足物联网水情数据要求；雨情信息可协调当地气象水文部门进行实时与历史气象水文信息共享；应急预案的编制需要以两闸站或泵站间的输水渠道为单元，每个单元分别对应一套应急启闭程序，确保任何一段输水渠道发生需要紧急停水操作时其上下游均能以最科学高效的方式完成水泵及闸门的自动调整。

3　结语

“物联网输水渠道调度运行系统”的创立，将有效缓解现阶段运行管理中存在的时空分布障碍及专业技术人员不足问题，能够从根本上杜绝因为人为因素造成的调度指令执行延迟及操作失误问题。同时，该系统能够大幅节约人力资源，对公司企业的进一步发展有着良好的推动作用。物联网技术与水利工程管理相结合，必将成为今后我国水利行业的重要发展方向。

（责任编辑赵其芬）

TV68

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1009-6159（2014）-12-0030-02

2014-09-19

赵天宇（1989—），男，助理工程师