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科技创新护航“输水长城”

2023-02-13 05:53:10 来源: 接单TG:

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  数字化系统确保科学精准调水 累计调水量突破600亿立方米

  科技创新护航“输水长城”

?  水利部发布消息,截至2月5日,南水北调东、中线一期工程累计调水量突破600亿立方米,相当于为北方地区调度了超过黄河一年的水量。

??  南水北调工程是规模最大的跨流域调水工程,是中国共产党为民族谋复兴、为人民谋幸福的一座世纪丰碑。习近平总书记多次视察南水北调工程,强调南水北调工程是重大战略性基础设施,功在当代,利在千秋。

??  南水北调工程东线、中线一期工程先后于2013年和2014年建成通水,长度跨越数千里,如同筑起一道“输水长城”,为沿线人民送去甘甜南水。如此长的距离,如此大的调水量,靠什么实现,又靠什么来保障?一个重要方面就是科技创新。近年来,中国南水北调集团实施科技创新举措,加强关键核心技术攻关和成果转化,守护南水北调工程安全、供水安全、水质安全。

  一眼遍观泵站、一耳遍听机组

  远程监控1键1分钟开启1台机组

?  南水北调东、中线一期工程干线总长2899公里,配套的节制闸、退水闸等设施更是数量众多。对于这样庞大的工程和复杂的系统,管理维护的难度可想而知。

?  王素娟是中国南水北调集团中线穿黄管理处的巡查员,她还记得,过去,他们对工程进行巡查维护全靠人工监管,而如今,信息化、智能化的系统极大提高了工作效率,让“人员管理一个不少,问题管理一个不落,过程监理一个不缺,标准执行一个不漏”的精细化管理目标得以实现。

?  在王素娟负责巡护的渠道上,每隔500米到1000米,就能看到一个摄像头。这些摄像头隶属于中线工程庞大的安全监测自动化系统,是系统在前方一线的“眼睛”。据中国南水北调集团中线公司有关负责人介绍,中线工程全线共有各类在用监测仪器8万余支,其中内部监测仪器4万余支、外部测点接近4万个。在渠道内的水流之下,还有各种身手灵活、视觉敏锐的水下机器人。自动化系统通过900余个测站、1500余台测量控制单元,实现4万余个监测仪器的自动采集,对8万余监测设施的监测数据和成果进行管理。各级管理机构的值班人员坐在办公室里就能通过电脑屏幕看到工程一线的情况,系统还能够自动捕捉异常,做到问题早发现。

  不仅仅是中线工程,在东线工程,远程监控等智能系统的运用也大大提高了工作人员工作的便利性。

??  在东线工程沿线最大的调蓄湖泊——洪泽湖畔,坐落着南水北调东线第三梯级泵站——洪泽泵站。作为控扼洪泽湖水流的忠诚“守门员”,洪泽泵站集调水、防洪、排涝、发电等功能于一体,装机容量为江苏境内南水北调工程之最。洪泽泵站管理所近年来一直在致力打造智慧站区,以信息化助力工程运维。在先进的管理和科学的调度下,洪泽泵站自2013年建成后到2022年年底,累计调水、抗旱近40亿立方米,从未出过差错。

??  2月5日早晨七点半,洪泽泵站管理所的值班班长管nQ松来到中控室。他轻点鼠标,打开电脑大屏幕,站点的各项情况便映入眼帘。利用“自控制、自报警、自保护、自诊断”的功能监控系统,管nQ松开始了一天的“云巡视”工作。

??  “这套操作系统的组态软件、保护装置等都采用的是国产自主安全可控产品,是运行值班人员的‘千里眼’和‘顺风耳’,可以‘一眼遍观泵站,一耳遍听机组’。”管nQ松说,以前,监测工作依赖于工作人员到现场巡视巡察,依靠人眼时时紧盯机组来发现问题,不仅十分辛苦,而且效率不高。如今这套系统通过上千个测量点采集到数据,再引入系统内部进行逻辑运算,就能实现对泵站工程的综合研判分析。一旦发现问题,系统就可以为运行人员及时提供预警信息,保证泵站的运行安全。

??  “近年来,为了能够实现智能运管,江苏水源公司不断推动工程数字化管理水平提档升级,建成南水北调江苏智能调度系统,成功实现大型泵站群‘1键1分钟开启1台机组’的远程监控模式。”管nQ松表示,“除了远程监控,无人机巡堤技术也大大节约了人力物力。此外,洪泽泵站管理所还用电子门卫取代了人力,这些都减轻了工作人员的工作负担。未来,随着信息化程度提高,南水北调洪泽泵站或能将更多运行人员从倒班的生活中解放出来。”

  无惧冰雪、不怕暴雨智慧调度保质保量输送清水入户

??  一排排电脑整齐摆放,工作人员正在电脑前紧张有序地工作;墙面中央巨大的蓝色大屏上,输水渠道模型图壮观无比,图上数据还在实时更新。这就是中国南水北调集团中线公司总调度中心内的场景。

??  数千公里的输水工程,输水调度情况十分复杂。特别是随着南水成为京津冀豫沿线大中城市的主力水源,用水户和输水量日益增加,这对南水北调工程的安全稳定输水运行提出了更高要求,传统的调度管理已难以充分满足新时代水利发展所需的专业化、精细化、智能化要求。要想把调度管理中复杂的水情、海量的数据理清楚,非得有一个“智慧大脑”不可。因此,南水北调工程“上线”了智慧化、自动化的调度管理模式。

??  中国南水北调集团中线公司有关负责人介绍,南水北调中线输水调度的原则为“统一调度、集中控制、分级管理”,采用三级管理模式。

??  在位于河南的分调度中心,调度人员24小时全天候在岗,利用量身定制的自动化调度系统应对各类状况,及时、保质、保量地将清水输送到用户家中。

?  自动化调度系统包括闸站监控系统、日常调度管理系统等多个子系统,具有自动化输水调度决策、防汛统一管理等功能。其中,闸站监控系统是实现中线统一调度、集中控制的基础。南水北调中线总调度中心有关负责人表示,系统采用分布式结构等方式以确保监控系统与现地闸站数据通信的安全性、稳定性。同时,闸站监控系统具备对调度数据与运行数据的预警功能。产生的警情,由各级调度机构在系统内进行接警、警情分析、消警的全过程管理。

??  通信传输是各类智慧系统运作的基础。每一个调度指令的发出,都需要依靠覆盖工程全线的通信专线进行传递。为了避免人为因素以及自然灾害等影响数据传输,中线工程构建了覆盖全线的各级管理机构和闸站的通信传输系统,一旦中断,仅在50毫秒内就可自动启动环网自愈机制,给应急抢修提供了必需的时间窗口。

??  “2021年7月,河南省郑州市发生特大暴雨灾害,当时河南多地发生供水、供电、通讯线路中断的情况。因为南水北调中线工程的通信专线畅通,中线总调度中心大厅通过金水河节制闸监控摄像头,很快取得了郭家咀水库下游河道洪水过流的第一手数据。”中国南水北调集团中线公司有关负责人表示,总调度中心先后分8次,将中线工程陶岔渠首入渠流量调减至50立方米每秒,并开展全线上下游联合调度,控制全线水位,确保安全防洪度汛。

??  除了汛情,冰冻灾害也会影响输水安全。针对北方冬季的严寒天气,近年来,中线工程调度人员还总结经验,基于气温、水温、冰情预测,研发应用了冰期监测和运行调度服务平台,可以对未来15天内的冰情类型及相应的调度模式进行预测预报。同时建立了冰情预报预警系统,适时拦冰、融冰、扰冰、排冰,保障了冰期输水安全。

  数字化映射、智能化模拟先进技术保障“源头活水”

??  在位于江苏省扬州市江都区的江都水利枢纽集中控制调度中心,枢纽工作人员通过大屏幕,以空中俯瞰视角,查看江都水利枢纽泵站的三维立体模型。模型形象逼真,还有流水的动态效果,根据模型显示,此时,通过抽水泵,清冽的南水正源源不断地注入京杭大运河,一路北上。

??  江都水利枢纽是南水北调东线工程的源头,也是亚洲最大的泵站枢纽,位于京杭大运河、新通扬运河和淮河入江尾闾芒稻河的交汇处。主要由4座大型电力抽水泵站、12座大中型水闸以及输变电工程、引排河道组成,具有调水、排涝、泄洪、通航、发电等综合功能。近年来,管理处实施数字泵站项目,自主开发了数字孪生平台,可以直观呈现泵站机组的原貌。同时,平台还具有很多智能功能。比如对运行数据进行分析研判,实现设备与工况分级预警告警;将虚拟泵站与多源运行管控信息相融合,实现精准化决策、实时化管控和可视化展示;此外,管理处目前正在探索一项新功能——“知识图谱”,该功能可以做到在设备运行异常或者发生故障时,自动弹出窗口进行提醒,并自动分析导致故障的原因有哪几种,给出具体应对措施、具体实施步骤以及注意点,为工程控制运用和健康管理提供决策依据。

?  “过去,对水利工程运行状态的展示,都是通过数据和表格来呈现的,有很多东西没法展示出来。”江都水利枢纽工作人员介绍,数字孪生平台应用了大数据、云计算和深度学习算法等新一代信息技术,通过数字化映射、智能化模拟,可实现泵站同步仿真运行、三维立体化呈现,不但视觉上更加直观,而且实现了智能化管理,提升了决策的科学性和精准性。

??  调水水质好不好,源头是关键所在。习近平总书记在视察江都水利枢纽时强调,要确保南水北调东线工程成为优化水资源配置、保障群众饮水安全、复苏河湖生态环境、畅通南北经济循环的生命线。为了保障源头水质的安全,江都水利枢纽从数字化管理到水质监控,再到生态涵养,都下了一番功夫。

?  在调水源头区域划定的340平方公里核心保护区内,绿意浓浓,湿地、林网一应俱全,这都是工作人员常年维护修复的成果。在南水北调工程建设中,江苏扬州水源地还同步实施了治污工程,江都区生态环境局相关负责人表示,按照水源地环保要求,江都全境1332平方公里被分为3个区域,其中禁止开发的红线区达202平方公里,水源地内严禁建设一切非涉水项目。扬州水文水资源勘测机构在输水线路的9大关联河道水体内设置了多个监测站点,动态掌握水质数据。

  自2013年南水北调东线一期工程正式投入运行以来,江都水利枢纽工程水质常年保持在二类水,一泓“源头活水”保障了沿线人民群众的用水安全。(中国纪检监察报 记者 王雅婧) 【编辑:房家梁】

责任编辑: 杨茜茜
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