1、項目背景

南水北調東線一期工程主干線長1467公里，供水范圍涉及江蘇、安徽、山東3省，補充生活、工業和環境用水，兼顧農業、航運和其他用水。工程源頭為江蘇揚州江都水利樞紐，利用京杭大運河及其平行的河道向北輸水。江都水利樞紐工程中國南水北調東線工程和江蘇省江水東引北調工程的起點,是新中國成立后，我國自主規劃、自主設計、自主制造、自主施工的大型泵站群，是我國規模最大的電力排灌工程、亞洲最大的泵站樞紐,由4座大型電力抽水站、12座大中型水閘以及輸變電工程、引排河道組成，其中第四抽水站是引江水利樞紐工程的主力站，江都四站作為廳黨組部署的“三項智能化試點”項目之一，率先完成全國產化智能化改造。

2、項目目標與原則

亞控全信創高端工業自動化組態軟件KingSCADA信創版+飛騰D2000+銀河麒麟V10+傲拓科技NJ400PLC，替換原有的Windows+Intouch美國廠家的工業控制系統，實現從操作系統到工控SCADA軟件的全國產化替換改造。

江都四站智能化改造項目中，亞控科技為客戶提供了基于國產全信創的組態軟件KingSCADA信創版，以及基于亞控多年的水利行業經驗積累搭建的行業demo，幫助客戶快速完成系統平臺搭建及功能實現。系統包含泵站綜合展示、設備控制、操作票、運行報表、趨勢曲線、預警報警等功能模塊。

該方案主要適用于業務處于高速發展期需要快速迭代、傳統單體應用過于臃腫亟待拆分轉型、對信息安全、自主可控有極高要求、系統復雜度顯著提升需保障高可用性與可維護性，以及對系統容災和能力有極高要求的各類場景，為正在實施或規劃服務架構的企業提供必不可少的技術基石，有效解決服務拆分后的治理難題，為業務穩定和發展保駕護航。

3、項目實施與應用情況

江都四站計算機監控系統架構采用經典三層架構：感知執行層、數據處理層、業務應用層，實現“感知—傳輸—計算—決策—控制”閉環管理。

（1）設備感知執行層（現場層）

通過傳感器、水位計、流量計、雨量計、水質儀、閘門開度儀等終端，實時采集水雨情、工情、水質、視頻等多元數據。接收上層指令，驅動PLC/RTU完成閘門啟閉、泵組啟停、閥門調節等動作，實現“遙調、遙控”。感知執行層是泵站物聯網架構的底層基礎。

（2）數據處理層（監控層）

通過KS信創版強大的數據處理能力，完成多協議解析、時鐘同步、數據清洗、預警報警、計算分析、定時任務、邏輯控制與聯動、數據存儲等業務。數據處理層是物聯網架構的計算核心。

（3）業務應用層（應用與決策層）

針對江都四站運行監控需求，基于KS信創版開發定制功能。通過構建“角色—權限—用戶”安全控制策略，實現細粒度安全訪問控制；通過挖掘各類數據間的，構建駕駛艙、“一張圖”及多維分析工具，完成實時/歷史報警、曲線報表、遠程控制等核心功能。提升泵站監控精度與管理效率。

通過三層解耦與深度融合，實現泵站從“看得見”到“算得準”再到“調得優”的跨越，成為智慧水利建設的“神經中樞”。

3.1 應用場景

亞洲最大泵站樞紐南水北調東線江都站全信創SCADA監控系統應用于水利行業監控領域的信創改造、信創試點、信創實施、對信創國產化適配等有明確要求的場景，解決水利行業對泵站自動化監控系統的高可靠性、高穩定性、高安全性、高擴展性等需求，實現對水工設施、水資源及水環境的“感知—分析—決策—控制”閉環管理，實現“遠程集控、少人值守”、泵站可一鍵啟停、數據實時監測、運行狀態智能分析等業務功能，提升調水效率與安全性。

3.2 業務需求

（1）運行監視

泵站運行監視以實時數據采集與多模態信息融合為基礎，構建面向泵站全生命周期狀態的動態監測框架。該功能通過計算節點與系統對流量、壓力、揚程、溫度等關鍵物理量進行高頻采樣，利用預警報警與泵站剖面模型實現異常特征在線辨識；并借助平臺進行多維可視化視圖，在統一人機界面完成工況態勢感知與故障分析。信創監控平臺可將異常檢測延時降低至秒級，為泵站系統的預測性維護和優化調度提供可信的數據支撐。

（2）運行報表

系統的運行報表功能以設備運行數據與工況事件為數據基礎，構建面向管理—調度—運維多層決策需求的規范化報表生成框架。采用模板化格式將泵站級、機組級等指標展示在報表模板，實現班報、日報、旬報及特殊專報的自動化編制。系統報表內嵌數學公式與報警變色，支持報表輸出等功能，通過在線流轉與權限審批，報表從生成、審閱到歸檔實現全流程無紙化辦公，降低數據泄露風險。滿足日常業務要求，為泵站能效審計、調度后評估及數據分析提供了標準化、可追溯的定量依據。

（3）歷史報警

歷史報警功能以泵站全生命周期報警事件序列數據為基礎，構建面向故障原因追溯的治理框架。系統對原始報警記錄進行語義標注與唯一標識，實現對報警實例的精準定位，可按照限值報警、變化率報警、偏差報警等類型設置報警，統一規劃設備分類及報警聯動邏輯，支持秒級至年級任意時間跨度查詢，為后續故障溯源、可靠性評估及預測性維護提供了高可信的決策依據。

（4）設備控制

設備控制功能以“感知-決策-執行”閉環為架構，實現毫秒級命令下發，完成泵組啟停、閘閥開度等在滿足多約束條件下的設備控制。系統內置基于角色與權限的RBAC訪問控制機制，可在毫秒級完成控制權限的動態識別與一致性校驗，從而確保縱向指令鏈路的完整性與可信性。控制旋鈕的狀態邏輯為二元決策變量（enable/disable），當旋鈕處于可用狀態時，系統可實現設備的遠程控制；當旋鈕處于禁用狀態時，設備僅支持手動控制。一旦檢測到設備異常，系統將立即執行故障-安全（fail-safe）策略，系統將發生故障的設備強制為“禁用”，需經具備權限的人工完成多重確認后方可解鎖，由此在最大程度上保障設備資產與運維人員的安全。

（5）操作記錄

系統內置操作審計子模塊，對設備控制中的每一次狀態變更實施高頻捕獲與持久存儲。審計記錄模式遵循標準數據規范，精確保存操作人員身份標識、操作時間戳、操作站IP地址、操作內容及操作意圖等數據，形成設備的細粒度操作記錄數據鏈，為事后故障溯源提供數據支持。系統前端集成多維度檢索，支持以時間、操作者、設備對象、事件類型等復合條件進行查詢；查詢結果可輸出，實現電子—紙質雙軌歸檔，滿足長期保存與離線分析需求。

（6）趨勢曲線

系統內置的曲線分析模塊，以高分辨率時間序列數據為底層支撐，對機組運行全維度物理量（流量、揚程、功率、振動、溫度等）實施毫秒級存儲。系統提供多尺度時間窗（秒/分/時/日/月）與多軸坐標聯動，可在同一曲線框內完成多工況的跨尺度對比；可實現早期故障特征的輔助判斷，幫助用戶快速分析和監控泵站系統的運行健康狀態。

（7） 系統冗余

冗余設計是保障監控系統高穩定性與高安全性的核心策略。其體系結構通常以“雙活—熱備”理念貫穿三層。

l SCADA服務冗余：采用雙機熱備冗余，通過TCP/IP進行網絡通訊，冗余心跳判斷彼此在線狀態，故障時可實現秒級冗余切換，保持上層應用穩定不中斷；

l I/O采集冗余：通過TCP/IP進行網絡通訊，支持熱切與冷切兩種策略，增強數據采集的安全性，故障時可實現秒級冗余切換，保障數據連續性；

l IO雙設備冗余：設備間的冗余策略，兩臺相同設備冗余。相同設備同時采集數據，并與IOServer通訊。故障時可實現秒級冗余切換，保障數據連續性。

3.3 技術特點

本方案系統功能完善，實現對泵站設備的全面在線監測、趨勢分析、故障智能診斷、智能運維等業務，實現了軟件平臺系統的自主、安全和可控，保障泵站穩定可靠運行。服務器硬件規格更高，響應速度更快；操作系統可用性、可維護性更好；構建了基于可信安全架構的信息安全技術的安全防御體系，滿足信息安全等級保護2.0三級要求，安全等級提升。系統基于KingSCADA信創版平臺二次開發，該平臺具有自主研發、安全可控、穩定可靠的產品特性以及模塊化開發、可視化操作、分布式部署、操作簡單、性能卓越等的諸多優點。完美支持與多種國產 CPU、操作系統、PLC設備聯合使用，具有自主研發、安全可控、穩定可靠等特性，致力于保障國家公共安全和工業及信息化安全。可靠運行，具有極強的可移植和可擴展性。

4、效益分析

（1）推廣價值

江都四站智能化改造的成功，實現從操作系統到工控SCADA軟件的全國產化替換,大大提升了國家水利工程安全、工業及信息化安全水平，更在工業控制領域國產化樹立了一個新的標桿,標志著全國產替代在水利工程項目上的可行性。本項目工程投入以后，在降低設備的維護成本、減少故障次數、提升調水效率等方面優勢明顯，在安全范圍內達到國際先進水平。該項目運行在全信創化的運行環境，不依托任何國際技術，在泵站大型裝備系統的在線安全監測、趨勢預判、智能診斷、遠程控制等方面具有非常好的推廣價值。

（2）經濟效益

亞控科技作為連續兩年位列國內SCADA監控市場第一位，本解決方案基于KingSCADA信創版開發，實現了對江都四站泵組采集監控的全棧國產替代。依托監控系統的高性能及高兼容度，新的全棧體系化替代方案實現了高效遷移。方案降低了IT投資和運維成本30%以上，有效提高了整體運營效率，為支撐企業未來業務發展做出了重大貢獻。

（3）社會效益

南水北調江都四站通過KingSCADA信創版的智能化升級，實現了“遠程集控、少人值守”的高效運行模式。系統改造后，泵站可一鍵啟停、數據實時監測、運行狀態智能分析，顯著提升了調水效率與安全性。江都四站自主研發的智能化系統真正讓泵站管理進入了智能時代。過去，水利行業大多依賴人工經驗調度，改造升級后的四站實現了智能感知、智能運行、智能識別、智能評價、智能交互和智能管理。機組運行參數、實時工情、水位等實時信息一目了然，大大提高了泵站自動化運行的效率和可靠性。

江都四站智能化改造項目，是由江蘇省水利廳省江都水利工程管理處水利科學研究所自主實施，選用了亞控全信創高端工業自動化組態軟件KingSCADA信創版+飛騰D2000+銀河麒麟V10+傲拓科技NJ400PLC，替換原有的Windows+Intouch美國廠家的工業控制系統，實現從操作系統到工控SCADA軟件的全國產化替換改造。這不僅大大提升了國家水利工程安全、工業及信息化安全水平，更在工業控制領域國產化樹立了一個新的標桿。

江都四站智能化改造的成功，不僅標志著全國產替代在水利工程項目上的可行性，更展現了亞控深厚的技術實力和卓越的企業價值。作為國際領先的智能制造系統平臺解決方案供應商，亞控始終致力于為行業用戶提供優質的全信創SCADA產品解決方案和技術賦能。