水利工程设备智能监控与诊断分析

孙彬洋

摘要:现在水利系统对信息的要求越来越高，监测设备所要满足的环境条件也越来越苛刻。水利系统要求设备能在潮湿、封闭，甚至远离电源的地方工作，设备的数据传输可靠节能。在此基础上，对水利工程设备智能监控与诊断分析进行了探讨，以供参考。

关键词:水利工程设备；智能监控；诊断分析

引言

南水北调东线山东段运行管理具有地域分布广、层次多、管理内容复杂等特点。为了提高管理效率，必须运用先进的科技手段，使管理信息及时、准确地上传和发布，以保证项目的顺利运行。对于各种工程设备故障，应采取有效的诊断措施。设备故障诊断的基本内容大致可以分为以下几个方面:信号采集、特征参数提取、状态识别、故障诊断与预测。

1.对水利工程设备所存在的故障进行诊断

1.1变压器故障诊断

它可以监控变压器运行时的声音。如果声音继续保持报警“嗡嗡响”，则可判断为正常运行。保持良好的通风散热，注重油位、颜色、油温等，并挖油温度至85℃°C以下，无油、油泄漏。确保高低压侧桩头清洁，无排放、无烟尘。标识清晰，工作环境清洁。发电前每6小时检查一次变压器。当遇到雷暴等恶劣天气时，应重点调查线路故障和高压保护动作。

1.2电动机故障诊断

如果监控电机在工作状态下发出声音，并且声音继续保持警示声“嗡嗡”，则可判断为正常运行。保持良好的通风和热量。重点检查碳刷和滑环的接触，确保该位置没有火花问题。如果发现电机有故障，应立即断开电机电源，拆卸电机，观察故障区域和元件，实施更换。测量电动机的工作温度，检测轴承工作温度超过85°C时，应重点检查润滑和轴承安装。

1.3泵站机电设备维护方面责任划分不明确的问题

泵站的机电设备是由多个部件组成的，因此设备的维护涉及到多个方面。为了保证维修工作的质量，维修工作必须由专业人员负责。目前，泵站机械设备维修的现实是泵站机械设备各维修部门独立存在。因此，设备故障发生后，各维修部门很难做到及时有效的沟通，因此故障的第一个问题就无法得到解决。另外，如果运行管理制度没有得到有效执行，泵站机电设备发生故障后，无法及时对泵站机电设备进行维修，严重影响了维修工作的质量和效率。

2.水利水电工程施工过程质量控制与管理的弊端

2.1忽视了施工质量的重要性

现阶段，很多企业的施工人员素质不达标，尤其是参加施工劳务的农民工，不仅没有足够的专业知识，也没有正确认识到施工的重要性。因此，在施工过程中，没有相应的责任感，不符合相应施工图纸的要求，降低了水利水电工程的质量，使质量监督管理工作遇到困难。而且，为了使工程经济效益最大化，施工过程中往往更注重工期，而忽视了施工机械和材料的质量，使得工程充满了大量的非法操作和偷工减料，对民生和经济构成巨大威胁。

2.2防洪度汛压力大

水利水电工程建设周期长，施工场地一般位于高山峡谷地带。其中大部分是涉水建筑物，尤其是挡水建筑物的施工，涉及到汛期的施工问题。同时，为了便于施工和管理，施工营地通常建在主体工程附近。施工区和营地为高度集中区，受降雨影响较大，防洪安全属于工程安全生产管理的重点对象。

2.3没有明确的制定专业的质量衡量标准

目前，我国水利水电工程施工企业资质低、产权小，很多施工企业的专业技术标准达不到要求，这也阻碍了质量监测和管理的正常进行。此外，个别施工企业和施工单位没有统一的施工规范。施工单位往往注重加快施工进度，却不能兼顾工期和质量的要求。这样，施工单位自然放松了对质量监控和管理的要求。

3.水利工程设备智能监控与诊断分析

3.1智能监控与在线诊断分析技术的研究架构

智能监测与在线诊断分析技术的研究体系结构分为五个层次：设备层、接入层、数据层、服务层和应用层。基础设施层主要包括服务器、存储设备、操作系统、网络设备、监控站等软硬件相关设施，支持平台环境建设和部署。采集传输层采集实时监控数据和历史监控数据，部分业务数据可以通过人工输入采集。基础数据层包括实时监测数据、设备基础数据、历史监测数据等基础数据库。数据层将采集到的业务和监控数据保存到服务器或数据库中，并提供系统权限和日志的管理，提高系统的安全性。服务层主要包括应用服务、数据交换服务、数据挖掘和大数据处理服务。应用服务层是系统的核心层，各功能由服务层的业务单元模块实现。应用服务层主要包括设备管理、维修记录管理和在线诊断分析。

3.2 NB-IOT系统的应用

介绍了一种新型的智能化NB-IOT系统及其抄表管理平台，该平台利用子物联网传输和管理后台应用。智能NB-IOT流量计通过其内置的NB-IOT无线模块（必须购买网络流量才能进行互联网数据传输和网卡连接），通过运营商将设备信息通过网络传输直接传输到平台服务器（中国移动、中国联通或中国电信运营商）。平台服务器根据智能NB物联网流量计协议对数据进行分析，得到数量表上显示的实际数据。只要平台服务器联网，所有可以联网的计算机都可以通过网络访问平台服务器，查看数量表的详细数据。

3.3大坝碾压质量监控系统

针对挡水建筑物施工人员投入大、施工质量控制难度大的特点，大坝碾压质量监测系统以北斗和GPS技术为主要定位手段，以差分定位为辅助进行精确标定。通过实时计算得到碾压车辆的精确定位方法，同时通过传感器获得车辆运行状态（无振动、低频高振动、高频低振动、行驶速度、高速低振动），指导工程车辆滚动过程。如果车辆运行状态异常，系统会实时报警，并能追溯碾压过程，大大减少现场人员和巡查人员的投入，确保大坝碾压过程的施工质量得到控制。

3.4智能监测与在线诊断分析系统

智能监测与在线诊断分析系统根据工程运行中监测到的大量历史数据进行分散分布，然后基于离群点监测技术对监测数据进行正态分布，并形成若干对参数关系的曲线拟合函数。在监控过程中，将实时数据与这些拟合函数进行比较。正常数据与相关拟合函数一致，异常数据会偏离函数，在界面上形成异常值，从而触发异常数据报警。报警信息会根据数据的拟合功能，显示可能影响异常数据的各种参数。操作人员可根据报警信息的内容查找问题原因，有助于及时发现和解决问题。

3.5安金监测系统

针对边坡支护工程多，变形监测精度高的特点，安全监测系统可以动态监测边坡的相关参数，包括地下水水位、水平位移、倾斜等。安全监测是高陡边坡工程设计、施工和运营管理的一项重要工作。它是掌握边坡动力学、保证边坡安全、分析边坡失稳机理、开展边坡稳定性预警预报的重要手段。如果相关参数超过警戒值，系统将发出警报并将信息发送给管理人员，现场技术人员可对相关参数进行综合分析，提前制定有效的处理方案，确保边坡的稳定与安全，减少安全事故的发生。

结束语

智能化建设需要根据不同行业的特点进行。与其他行业相比，水利水电工程建设具有施工工作面分散、地下工程多、边坡支护多、施工机械多、防洪压力大、挡水构筑物施工强度高的特点，在实际的系统开发和应用过程中，水利水电建设智能化管理系统的功能可以根据工程的需要进行增减，从而达到智能化管理建设的目的。

参考文献:

[1]李庆涛,高鑫,顾霄鹭.水利工程设备智能监控与诊断系统分析[J].山东水利,2020(08):1-2.

[2]孙栓国. 一种水利工程管理用智能测量装置[P]. 广东省：CN208458730U,2019-02-01.