1、项目背景

南水北调东线一期工程主干线长1467公里，供水范围涉及江苏、安徽、山东3省，补充生活、工业和环境用水，兼顾农业、航运和其他用水。工程源头为江苏扬州江都水利枢纽，利用京杭大运河及其平行的河道向北输水。江都水利枢纽工程中国南水北调东线工程和江苏省江水东引北调工程的起点,是新中国成立后，我国自主规划、自主设计、自主制造、自主施工的大型泵站群，是我国规模最大的电力排灌工程、亚洲最大的泵站枢纽,由4座大型电力抽水站、12座大中型水闸以及输变电工程、引排河道组成，其中第四抽水站是引江水利枢纽工程的主力站，江都四站作为厅党组部署的“三项智能化试点”项目之一，率先完成全国产化智能化改造。

2、项目目标与原则

亚控全信创高端工业自动化组态软件KingSCADA信创版+飞腾D2000+银河麒麟V10+傲拓科技NJ400PLC，替换原有的Windows+Intouch美国厂家的工业控制系统，实现从操作系统到工控SCADA软件的全国产化替换改造。

江都四站智能化改造项目中，亚控科技为客户提供了基于国产全信创的组态软件KingSCADA信创版，以及基于亚控多年的水利行业经验积累搭建的行业demo，帮助客户快速完成系统平台搭建及功能实现。系统包含泵站综合展示、设备控制、操作票、运行报表、趋势曲线、预警报警等功能模块。

该方案主要适用于业务处于高速发展期需要快速迭代、传统单体应用过于臃肿亟待拆分转型、对信息安全、自主可控有极高要求、系统复杂度显著提升需保障高可用性与可维护性，以及对系统容灾和能力有极高要求的各类场景，为正在实施或规划服务架构的企业提供必不可少的技术基石，有效解决服务拆分后的治理难题，为业务稳定和发展保驾护航。

3、项目实施与应用情况

江都四站计算机监控系统架构采用经典三层架构：感知执行层、数据处理层、业务应用层，实现“感知—传输—计算—决策—控制”闭环管理。

（1）设备感知执行层（现场层）

通过传感器、水位计、流量计、雨量计、水质仪、闸门开度仪等终端，实时采集水雨情、工情、水质、视频等多元数据。接收上层指令，驱动PLC/RTU完成闸门启闭、泵组启停、阀门调节等动作，实现“遥调、遥控”。感知执行层是泵站物联网架构的底层基础。

（2）数据处理层（监控层）

通过KS信创版强大的数据处理能力，完成多协议解析、时钟同步、数据清洗、预警报警、计算分析、定时任务、逻辑控制与联动、数据存储等业务。数据处理层是物联网架构的计算核心。

（3）业务应用层（应用与决策层）

针对江都四站运行监控需求，基于KS信创版开发定制功能。通过构建“角色—权限—用户”安全控制策略，实现细粒度安全访问控制；通过挖掘各类数据间的，构建驾驶舱、“一张图”及多维分析工具，完成实时/历史报警、曲线报表、远程控制等核心功能。提升泵站监控精度与管理效率。

通过三层解耦与深度融合，实现泵站从“看得见”到“算得准”再到“调得优”的跨越，成为智慧水利建设的“神经中枢”。

3.1 应用场景

亚洲最大泵站枢纽南水北调东线江都站全信创SCADA监控系统应用于水利行业监控领域的信创改造、信创试点、信创实施、对信创国产化适配等有明确要求的场景，解决水利行业对泵站自动化监控系统的高可靠性、高稳定性、高安全性、高扩展性等需求，实现对水工设施、水资源及水环境的“感知—分析—决策—控制”闭环管理，实现“远程集控、少人值守”、泵站可一键启停、数据实时监测、运行状态智能分析等业务功能，提升调水效率与安全性。

3.2 业务需求

（1）运行监视

泵站运行监视以实时数据采集与多模态信息融合为基础，构建面向泵站全生命周期状态的动态监测框架。该功能通过计算节点与系统对流量、压力、扬程、温度等关键物理量进行高频采样，利用预警报警与泵站剖面模型实现异常特征在线辨识；并借助平台进行多维可视化视图，在统一人机界面完成工况态势感知与故障分析。信创监控平台可将异常检测延时降低至秒级，为泵站系统的预测性维护和优化调度提供可信的数据支撑。

（2）运行报表

系统的运行报表功能以设备运行数据与工况事件为数据基础，构建面向管理—调度—运维多层决策需求的规范化报表生成框架。采用模板化格式将泵站级、机组级等指标展示在报表模板，实现班报、日报、旬报及特殊专报的自动化编制。系统报表内嵌数学公式与报警变色，支持报表输出等功能，通过在线流转与权限审批，报表从生成、审阅到归档实现全流程无纸化办公，降低数据泄露风险。满足日常业务要求，为泵站能效审计、调度后评估及数据分析提供了标准化、可追溯的定量依据。

（3）历史报警

历史报警功能以泵站全生命周期报警事件序列数据为基础，构建面向故障原因追溯的治理框架。系统对原始报警记录进行语义标注与唯一标识，实现对报警实例的精准定位，可按照限值报警、变化率报警、偏差报警等类型设置报警，统一规划设备分类及报警联动逻辑，支持秒级至年级任意时间跨度查询，为后续故障溯源、可靠性评估及预测性维护提供了高可信的决策依据。

（4）设备控制

设备控制功能以“感知-决策-执行”闭环为架构，实现毫秒级命令下发，完成泵组启停、闸阀开度等在满足多约束条件下的设备控制。系统内置基于角色与权限的RBAC访问控制机制，可在毫秒级完成控制权限的动态识别与一致性校验，从而确保纵向指令链路的完整性与可信性。控制旋钮的状态逻辑为二元决策变量（enable/disable），当旋钮处于可用状态时，系统可实现设备的远程控制；当旋钮处于禁用状态时，设备仅支持手动控制。一旦检测到设备异常，系统将立即执行故障-安全（fail-safe）策略，系统将发生故障的设备强制为“禁用”，需经具备权限的人工完成多重确认后方可解锁，由此在最大程度上保障设备资产与运维人员的安全。

（5）操作记录

系统内置操作审计子模块，对设备控制中的每一次状态变更实施高频捕获与持久存储。审计记录模式遵循标准数据规范，精确保存操作人员身份标识、操作时间戳、操作站IP地址、操作内容及操作意图等数据，形成设备的细粒度操作记录数据链，为事后故障溯源提供数据支持。系统前端集成多维度检索，支持以时间、操作者、设备对象、事件类型等复合条件进行查询；查询结果可输出，实现电子—纸质双轨归档，满足长期保存与离线分析需求。

（6）趋势曲线

系统内置的曲线分析模块，以高分辨率时间序列数据为底层支撑，对机组运行全维度物理量（流量、扬程、功率、振动、温度等）实施毫秒级存储。系统提供多尺度时间窗（秒/分/时/日/月）与多轴坐标联动，可在同一曲线框内完成多工况的跨尺度对比；可实现早期故障特征的辅助判断，帮助用户快速分析和监控泵站系统的运行健康状态。

（7） 系统冗余

冗余设计是保障监控系统高稳定性与高安全性的核心策略。其体系结构通常以“双活—热备”理念贯穿三层。

l SCADA服务冗余：采用双机热备冗余，通过TCP/IP进行网络通讯，冗余心跳判断彼此在线状态，故障时可实现秒级冗余切换，保持上层应用稳定不中断；

l I/O采集冗余：通过TCP/IP进行网络通讯，支持热切与冷切两种策略，增强数据采集的安全性，故障时可实现秒级冗余切换，保障数据连续性；

l IO双设备冗余：设备间的冗余策略，两台相同设备冗余。相同设备同时采集数据，并与IOServer通讯。故障时可实现秒级冗余切换，保障数据连续性。

3.3 技术特点

本方案系统功能完善，实现对泵站设备的全面在线监测、趋势分析、故障智能诊断、智能运维等业务，实现了软件平台系统的自主、安全和可控，保障泵站稳定可靠运行。服务器硬件规格更高，响应速度更快；操作系统可用性、可维护性更好；构建了基于可信安全架构的信息安全技术的安全防御体系，满足信息安全等级保护2.0三级要求，安全等级提升。系统基于KingSCADA信创版平台二次开发，该平台具有自主研发、安全可控、稳定可靠的产品特性以及模块化开发、可视化操作、分布式部署、操作简单、性能卓越等的诸多优点。完美支持与多种国产 CPU、操作系统、PLC设备联合使用，具有自主研发、安全可控、稳定可靠等特性，致力于保障国家公共安全和工业及信息化安全。可靠运行，具有极强的可移植和可扩展性。

4、效益分析

（1）推广价值

江都四站智能化改造的成功，实现从操作系统到工控SCADA软件的全国产化替换,大大提升了国家水利工程安全、工业及信息化安全水平，更在工业控制领域国产化树立了一个新的标杆,标志着全国产替代在水利工程项目上的可行性。本项目工程投入以后，在降低设备的维护成本、减少故障次数、提升调水效率等方面优势明显，在安全范围内达到国际先进水平。该项目运行在全信创化的运行环境，不依托任何国际技术，在泵站大型装备系统的在线安全监测、趋势预判、智能诊断、远程控制等方面具有非常好的推广价值。

（2）经济效益

亚控科技作为连续两年位列国内SCADA监控市场第一位，本解决方案基于KingSCADA信创版开发，实现了对江都四站泵组采集监控的全栈国产替代。依托监控系统的高性能及高兼容度，新的全栈体系化替代方案实现了高效迁移。方案降低了IT投资和运维成本30%以上，有效提高了整体运营效率，为支撑企业未来业务发展做出了重大贡献。

（3）社会效益

南水北调江都四站通过KingSCADA信创版的智能化升级，实现了“远程集控、少人值守”的高效运行模式。系统改造后，泵站可一键启停、数据实时监测、运行状态智能分析，显著提升了调水效率与安全性。江都四站自主研发的智能化系统真正让泵站管理进入了智能时代。过去，水利行业大多依赖人工经验调度，改造升级后的四站实现了智能感知、智能运行、智能识别、智能评价、智能交互和智能管理。机组运行参数、实时工情、水位等实时信息一目了然，大大提高了泵站自动化运行的效率和可靠性。

江都四站智能化改造项目，是由江苏省水利厅省江都水利工程管理处水利科学研究所自主实施，选用了亚控全信创高端工业自动化组态软件KingSCADA信创版+飞腾D2000+银河麒麟V10+傲拓科技NJ400PLC，替换原有的Windows+Intouch美国厂家的工业控制系统，实现从操作系统到工控SCADA软件的全国产化替换改造。这不仅大大提升了国家水利工程安全、工业及信息化安全水平，更在工业控制领域国产化树立了一个新的标杆。

江都四站智能化改造的成功，不仅标志着全国产替代在水利工程项目上的可行性，更展现了亚控深厚的技术实力和卓越的企业价值。作为国际领先的智能制造系统平台解决方案供应商，亚控始终致力于为行业用户提供优质的全信创SCADA产品解决方案和技术赋能。