科技創新護航“輸水長城”
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數字化系統確保科學精準調水 累計調水量突破600億立方米
科技創新護航“輸水長城”
?? 水利部發布消息，截至2月5日，南水北調東、中線一期工程累計調水量突破600億立方米，相當于為北方地區調度了超過黃河一年的水量。
? 南水北調工程是規模最大的跨流域調水工程，是中國共產黨為民族謀復興、為人民謀幸福的一座世紀豐碑。習近平總書記多次視察南水北調工程，強調南水北調工程是重大戰略性基礎設施，功在當代，利在千秋。
? 南水北調工程東線、中線一期工程先后于2013年和2014年建成通水，長度跨越數千里，如同筑起一道“輸水長城”，為沿線人民送去甘甜南水。如此長的距離，如此大的調水量，靠什么實現，又靠什么來保障？一個重要方面就是科技創新。近年來，中國南水北調集團實施科技創新舉措，加強關鍵核心技術攻關和成果轉化，守護南水北調工程安全、供水安全、水質安全。
一眼遍觀泵站、一耳遍聽機組
遠程監控1鍵1分鐘開啟1臺機組
? 南水北調東、中線一期工程干線總長2899公里，配套的節制閘、退水閘等設施更是數量眾多。對于這樣龐大的工程和復雜的系統，管理維護的難度可想而知。
?? 王素娟是中國南水北調集團中線穿黃管理處的巡查員，她還記得，過去，他們對工程進行巡查維護全靠人工監管，而如今，信息化、智能化的系統極大提高了工作效率，讓“人員管理一個不少，問題管理一個不落，過程監理一個不缺，標準執行一個不漏”的精細化管理目標得以實現。
? 在王素娟負責巡護的渠道上，每隔500米到1000米，就能看到一個攝像頭。這些攝像頭隸屬于中線工程龐大的安全監測自動化系統，是系統在前方一線的“眼睛”。據中國南水北調集團中線公司有關負責人介紹，中線工程全線共有各類在用監測儀器8萬余支，其中內部監測儀器4萬余支、外部測點接近4萬個。在渠道內的水流之下，還有各種身手靈活、視覺敏銳的水下機器人。自動化系統通過900余個測站、1500余臺測量控制單元，實現4萬余個監測儀器的自動采集，對8萬余監測設施的監測數據和成果進行管理。各級管理機構的值班人員坐在辦公室里就能通過電腦屏幕看到工程一線的情況，系統還能夠自動捕捉異常，做到問題早發現。
不僅僅是中線工程，在東線工程，遠程監控等智能系統的運用也大大提高了工作人員工作的便利性。
?? 在東線工程沿線最大的調蓄湖泊——洪澤湖畔，坐落著南水北調東線第三梯級泵站——洪澤泵站。作為控扼洪澤湖水流的忠誠“守門員”，洪澤泵站集調水、防洪、排澇、發電等功能于一體，裝機容量為江蘇境內南水北調工程之最。洪澤泵站管理所近年來一直在致力打造智慧站區，以信息化助力工程運維。在先進的管理和科學的調度下，洪澤泵站自2013年建成后到2022年年底，累計調水、抗旱近40億立方米，從未出過差錯。
? 2月5日早晨七點半，洪澤泵站管理所的值班班長管nQ松來到中控室。他輕點鼠標，打開電腦大屏幕，站點的各項情況便映入眼簾。利用“自控制、自報警、自保護、自診斷”的功能監控系統，管nQ松開始了一天的“云巡視”工作。
? “這套操作系統的組態軟件、保護裝置等都采用的是國產自主安全可控產品，是運行值班人員的‘千里眼’和‘順風耳’，可以‘一眼遍觀泵站，一耳遍聽機組’。”管nQ松說，以前，監測工作依賴于工作人員到現場巡視巡察，依靠人眼時時緊盯機組來發現問題，不僅十分辛苦，而且效率不高。如今這套系統通過上千個測量點采集到數據，再引入系統內部進行邏輯運算，就能實現對泵站工程的綜合研判分析。一旦發現問題，系統就可以為運行人員及時提供預警信息，保證泵站的運行安全。
?? “近年來，為了能夠實現智能運管，江蘇水源公司不斷推動工程數字化管理水平提檔升級，建成南水北調江蘇智能調度系統，成功實現大型泵站群‘1鍵1分鐘開啟1臺機組’的遠程監控模式。”管nQ松表示，“除了遠程監控，無人機巡堤技術也大大節約了人力物力。此外，洪澤泵站管理所還用電子門衛取代了人力，這些都減輕了工作人員的工作負擔。未來，隨著信息化程度提高，南水北調洪澤泵站或能將更多運行人員從倒班的生活中解放出來。”
無懼冰雪、不怕暴雨智慧調度保質保量輸送清水入戶
?? 一排排電腦整齊擺放，工作人員正在電腦前緊張有序地工作；墻面中央巨大的藍色大屏上，輸水渠道模型圖壯觀無比，圖上數據還在實時更新。這就是中國南水北調集團中線公司總調度中心內的場景。
?? 數千公里的輸水工程，輸水調度情況十分復雜。特別是隨著南水成為京津冀豫沿線大中城市的主力水源，用水戶和輸水量日益增加，這對南水北調工程的安全穩定輸水運行提出了更高要求，傳統的調度管理已難以充分滿足新時代水利發展所需的專業化、精細化、智能化要求。要想把調度管理中復雜的水情、海量的數據理清楚，非得有一個“智慧大腦”不可。因此，南水北調工程“上線”了智慧化、自動化的調度管理模式。
? 中國南水北調集團中線公司有關負責人介紹，南水北調中線輸水調度的原則為“統一調度、集中控制、分級管理”，采用三級管理模式。
?? 在位于河南的分調度中心，調度人員24小時全天候在崗，利用量身定制的自動化調度系統應對各類狀況，及時、保質、保量地將清水輸送到用戶家中。
?? 自動化調度系統包括閘站監控系統、日常調度管理系統等多個子系統，具有自動化輸水調度決策、防汛統一管理等功能。其中，閘站監控系統是實現中線統一調度、集中控制的基礎。南水北調中線總調度中心有關負責人表示，系統采用分布式結構等方式以確保監控系統與現地閘站數據通信的安全性、穩定性。同時，閘站監控系統具備對調度數據與運行數據的預警功能。產生的警情，由各級調度機構在系統內進行接警、警情分析、消警的全過程管理。
? 通信傳輸是各類智慧系統運作的基礎。每一個調度指令的發出，都需要依靠覆蓋工程全線的通信專線進行傳遞。為了避免人為因素以及自然災害等影響數據傳輸，中線工程構建了覆蓋全線的各級管理機構和閘站的通信傳輸系統，一旦中斷，僅在50毫秒內就可自動啟動環網自愈機制，給應急搶修提供了必需的時間窗口。
? “2021年7月，河南省鄭州市發生特大暴雨災害，當時河南多地發生供水、供電、通訊線路中斷的情況。因為南水北調中線工程的通信專線暢通，中線總調度中心大廳通過金水河節制閘監控攝像頭，很快取得了郭家咀水庫下游河道洪水過流的第一手數據。”中國南水北調集團中線公司有關負責人表示，總調度中心先后分8次，將中線工程陶岔渠首入渠流量調減至50立方米每秒，并開展全線上下游聯合調度，控制全線水位，確保安全防洪度汛。
? 除了汛情，冰凍災害也會影響輸水安全。針對北方冬季的嚴寒天氣，近年來，中線工程調度人員還總結經驗，基于氣溫、水溫、冰情預測，研發應用了冰期監測和運行調度服務平臺，可以對未來15天內的冰情類型及相應的調度模式進行預測預報。同時建立了冰情預報預警系統，適時攔冰、融冰、擾冰、排冰，保障了冰期輸水安全。
數字化映射、智能化模擬先進技術保障“源頭活水”
? 在位于江蘇省揚州市江都區的江都水利樞紐集中控制調度中心，樞紐工作人員通過大屏幕，以空中俯瞰視角，查看江都水利樞紐泵站的三維立體模型。模型形象逼真，還有流水的動態效果，根據模型顯示，此時，通過抽水泵，清冽的南水正源源不斷地注入京杭大運河，一路北上。
?? 江都水利樞紐是南水北調東線工程的源頭，也是亞洲最大的泵站樞紐，位于京杭大運河、新通揚運河和淮河入江尾閭芒稻河的交匯處。主要由4座大型電力抽水泵站、12座大中型水閘以及輸變電工程、引排河道組成，具有調水、排澇、泄洪、通航、發電等綜合功能。近年來，管理處實施數字泵站項目，自主開發了數字孿生平臺，可以直觀呈現泵站機組的原貌。同時，平臺還具有很多智能功能。比如對運行數據進行分析研判，實現設備與工況分級預警告警；將虛擬泵站與多源運行管控信息相融合，實現精準化決策、實時化管控和可視化展示；此外，管理處目前正在探索一項新功能——“知識圖譜”，該功能可以做到在設備運行異常或者發生故障時，自動彈出窗口進行提醒，并自動分析導致故障的原因有哪幾種，給出具體應對措施、具體實施步驟以及注意點，為工程控制運用和健康管理提供決策依據。
?? “過去，對水利工程運行狀態的展示，都是通過數據和表格來呈現的，有很多東西沒法展示出來。”江都水利樞紐工作人員介紹，數字孿生平臺應用了大數據、云計算和深度學習算法等新一代信息技術，通過數字化映射、智能化模擬，可實現泵站同步仿真運行、三維立體化呈現，不但視覺上更加直觀，而且實現了智能化管理，提升了決策的科學性和精準性。
? 調水水質好不好，源頭是關鍵所在。習近平總書記在視察江都水利樞紐時強調，要確保南水北調東線工程成為優化水資源配置、保障群眾飲水安全、復蘇河湖生態環境、暢通南北經濟循環的生命線。為了保障源頭水質的安全，江都水利樞紐從數字化管理到水質監控，再到生態涵養，都下了一番功夫。
?? 在調水源頭區域劃定的340平方公里核心保護區內，綠意濃濃，濕地、林網一應俱全，這都是工作人員常年維護修復的成果。在南水北調工程建設中，江蘇揚州水源地還同步實施了治污工程，江都區生態環境局相關負責人表示，按照水源地環保要求，江都全境1332平方公里被分為3個區域，其中禁止開發的紅線區達202平方公里，水源地內嚴禁建設一切非涉水項目。揚州水文水資源勘測機構在輸水線路的9大關聯河道水體內設置了多個監測站點，動態掌握水質數據。
自2013年南水北調東線一期工程正式投入運行以來，江都水利樞紐工程水質常年保持在二類水，一泓“源頭活水”保障了沿線人民群眾的用水安全。(中國紀檢監察報 記者 王雅婧) 【編輯:房家梁】
? 《 科技創新護航“輸水長城” 》（ 2023-02-13 08:56:21版）
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