调水工程智慧管养系统

周 文

（山东省调水工程运行维护中心烟台分中心，山东 烟台 264003）

1 概述

2002年国务院《关于水利工程体质改革实施意见》指出“积极推行水利工程管养分离，精简管理机构，提高养护水平，降低运行成本”。各省市水管单位积极探索“水利工程管养分离”，水管单位重点负责发展规划和运营管理，水利工程日常维修养护逐步由专业的外包队伍承担。调水工程规模庞大，流域分布广，沿线涉及大量的泵站、闸站、阀站、输水管线及附属设施等水利设施，维修养护工作量大，养护队伍及人员众多。管养分离后如何对养护队伍进行有效的管理，保障水利工程的安全运行，充分发挥其经济效益和社会效益是管理单位面临的主要问题。依托现代化技术手段构建智慧管养系统，赋能工程养护实现“扁平化管理、专业化分工、合理化配备、人本化推进”管理，能够促进调水工程养护向信息化、智能化、智慧化的转型升级，强化调水工程日常养护管理工作，有效实现调水工程的养护管理目标。

2 智慧管养系统架构

利用调水工程已建的光纤网络或采用4G/5G公网作为主干传输网络，搭配功耗低、组网灵活的LoRa无线泛在物联网，构建一张低成本、广覆盖的调水流域泛感知网络，支撑调水工程智慧养护管理向广度和深度扩展。LoRa是一种低功耗长距离无线通信技术，优势在于长距离覆盖能力和超低功耗特性。具有较强的穿透能力，传输距离远，在空旷地区传输距离可以达到10～20 km。无需布线建设成本低，自主组网运营成本低。

智慧管养系统架构分为物理终端系统、网络通信系统、定位服务器系统3大部分。物理终端系统由养护人员佩戴定位工卡和覆盖室内的定位信标组成，工卡接收信标信号，将经纬度信息通过LoRa无线网络回传定位服务器进行定位解析。定位服务器系统基于人员位置信息，结合地理信息系统，实现养护人员轨迹呈现、记录查询和应急救援等具体应用功能。

室内采用蓝牙信标定位，室外采用GPS定位，蓝牙与GPS定位实现自适应无缝切换。蓝牙信标固定位置安装，广播信标编号，定位终端接收蓝牙广播信号或GPS信号，通过LoRa网关上传定位服务器解算出定位结果。室内通过合理部署定位信标（6～10 m间距）可以实现3～5 m的定位精度，室外通过GPS可以实现10 m左右的定位精度，定位精度高。终端采用低功耗技术，电池供电，可实现长续航、低成本、易部署和维护。通过3层网络结构实现定位信息的采集和呈现系统结构简洁。

3 人员、物资定位及工作流程监功能

通过调水流域泛感知网络对养护站点和路线进行全面网络覆盖，实现人员精确定位、人员轨迹记录和查询、一键求救和紧急救援等功能。根据现场环境需要，室内室外交替定位，通过LoRa+蓝牙信标+定位终端的技术手段，实现精准定位人员位置。在数据库中对所有人员的位置信息进行记录，形成历史数据库，可以对人员历史位置信息进行调取并结合场地地理信息系统形成轨迹呈现，实现人员轨迹记录和查询。在工作过程中，如果突发紧急事件，人员可以第一时间按动工卡上的SOS 呼救按钮，告警信息将实时传回管理中心，并通过手机APP、短消息、视频联动等各种方式通知相关人员进行应急救援。针对高价值和易偷盗设备设施，进行实时监测，物资一旦被拿起、倒置、倾倒、定位终端被剥离、位置发生变化等，都能够及时进行报警。

通过人员、物资定位及工作流程监管可实现：全体职工、劳务外包人员、第三方作业人员等全员管理。根据需要可实现办公区域、泵闸站及现场等室外资产的全资产管理。可对所有佩戴和安装定位终端的人员及资产进行全天候工作流程跟踪和回溯，实现全流程的监管。管理上只需按要求佩戴工卡，不需要进行任何人为操作，不受个人信息保密或没有手机信号的限制，实现无感监测。

4 平台管理功能

管理人员可通过软件将内部人员的信息录入系统，审批后在系统中存档，系统可从记录中选择进行终端录入，实现终端管理功能。将指定的信息和人员佩戴的终端进行绑定，在系统中显示的终端即代表佩戴该终端的人员，并可对所有人员列表信息进行管理，可以添加或者编辑人员信息、人员状态等，实现终端绑定功能。可通过轨迹回放实现人员移动轨迹平滑显示、轨迹录像保存、数据保存数据、可调用播放、多窗口回放等功能。可通过记录查询，了解工作人员和外来人员来访的情况，查询人员的详细信息。可对终端进行实时监控，并在地图中显示终端的当前位置，跟踪指定终端时，地图随着终端的移动自动切换，并且可以实时显示各类终端的信息和状态。

基于综合看板的管理驾驶舱，可实现全局性综合调度。通过对养护人员的位置定位和追踪，可实时发现养护人员脱岗的情况，并及时报警。绘制养护人员全天候的行动轨迹，实现对养护人员的KPI自动量化考核。可实现对设备远程接入、系统运行状态、资产、能耗、运行趋势等进行全生命周期的管理与预测性运维。对野外应用的重要设备进行全天候在线定位监管，一旦出现设备被倾覆、挪位、偷盗等情况，能够立即进行报警，并通过定位追踪，及时发现设备所在位置。实时跟踪现场故障的处理进度，分析故障处理情况，督促管理养护人员对故障及时进行处理。处理结果自动生成文档并保存记录，便于管理人员事后进行故障原因分析及对故障处理结果进行评估。以监测、报警、日志分析、报告等服务工具为依托，实时掌握设备的运行状态、故障处理情况等。通过智慧管养系统，可加快故障报警的响应时间和故障的处理时间，不断提高养护工作质量。

通过PC、大屏、手机等各种终端显示设备，综合展示设备运行状态、维修养护现场的各种故障处理情况和各类养护管理应用子系统，实现服务与应用的快捷访问和可视化展现。支持多级展现形式，既可在调度指挥中心集中调度，管理处监控中心集中监控，又可在办公环境通过网页浏览，还能通过手机等智能设备随时随地的进行查看，可为各级管理部门及现场管理人员提供智慧养护应用的便利，提高工作效率。

通过设备维修保养APP，可实现设备管理流程的标准化，设备维护的全面化，提高管理效率，提高库存利用率，降低管理成本，为管理层提供各种直观的科学分析手段。系统可根据每台设备的型号、参数、维护周期、使用年限等要素，自动生成保养计划，并推送给相应的设备负责人员，管理人员可在APP端查看需要执行的保养计划及保养计划执行情况。当设备出现故障时，可通过APP实现设备报修、报损、维修记录、送修状态等查询，实现设备维修管理的升级。

5 结语

智慧养护管理系统适应调水工程运行维护管理模式转变的需要，将分散的业务场景，通过智慧养护管理应用系统进行统一、集中管理，使调水工程能够得到高效、持续性的运行。尤其是在疫情长期防控压力下，通过对调水工程智慧化养护管理手段的应用，可减少一线用工，降低巡检频次，全面监管一线职工、第三方作业和外包人员的工作流程等。