程前 科技日报记者 赵向南
2025年信息技术应用创新解决方案应用推广大会在浙江杭州举办。会上，2024信息技术应用创新解决方案入围名单揭晓。万家寨水控集团子公司万家寨引黄水务集团申报的“山西万家寨引黄调度集控系统”成功入围，成为全国水利行业唯一重点推荐应用案例。“这个荣誉含金量极高，意味着我们研发的集控系统具有突出行业应用示范性，能替代进口，为水利水电领域关键基础设施提供成熟、全面的国产集中监控方案，有效降低对国外技术的依赖，筑牢智慧水利安全底线。”万家寨引黄水务集团扩机项目部负责人徐东文说。
从全部进口到国产化，从技术突破到行业标杆，万家寨水控集团认真落实国企改革中科技创新的各项要求，将科技创新作为企业发展的核心战略，力求关键技术自主可控。万家寨引黄水务集团加大研发投入，攻克关键技术难题，全力推动该单位调度集控系统实现国产化稳步替代升级改造，实现了对输水线路的真正“遥调、遥控、遥测、遥信”，充分彰显了国企担当。
困境：旧系统难堪重任
10月20日，在位于山西省偏关县黄河干流上的万家寨水利枢纽，引黄入晋工程取水塔巍然屹立，设备运行稳定。400余公里外的位于山西太原的调度中心大厅内，巨幅LED显示屏上数据跳动，工作人员正专注操作，通过智慧管控平台实时监控全线输水流量、水质指标与设备状态，清澈的黄河水穿山越岭输送到京晋两地。万家寨引黄水务集团总工师崇德介绍道，“我们研发的这套调度集控系统好比工程的大脑与神经网络，全面感知、远程集控、智能调度黄河水的使用，指挥引黄水连续不间断经五级泵站提升，保障着京晋两地输水安全。”
万家寨引黄入晋工程干线全长约442公里，是跨越晋北的“生命水脉”，也是国家水网的关键一环，拥有5级6座梯级大型泵站，总扬程高达636米，年引水能力达12亿立方米，为山西3市18县供水，也肩负着永定河生态补水及北京市应急供水的重任。师崇德说，该工程不仅输水线路长、设备种类数量繁多，而且多级串联泵（闸）站调控复杂，水资源优化配置难度大，调度运行复杂，调度集控系统的作用非常关键。
据了解，万家寨引黄入晋工程自动化控制系统作为上世纪90年代山西省首个引入世界银行贷款的重大水利工程，其核心自动化控制系统采用的是某外国公司开发的软件。“随着工程持续运行和调度要求不断提高，原有系统逐渐暴露出诸多弊病，特别是关键设备和软件依赖进口，存在潜在供应链安全风险。”万家寨引黄水务集团扩机项目部计算机监控系统项目负责人张皓宇说，在硬件方面，关键组件严重老化，备件采购与技术服务成本居高不下，对进口依赖度高；系统软件因泵站机组分三期建设，加之20多年来多批局部改造，系统的软件架构、数据结构和工控协议不统一，多个系统形成“各自为战”的信息孤岛。
“特别是面对逐年增长的供水任务、巨大瞬时流量等复杂工况，原系统不能全面、实时、精准地掌握工程运行状态，数据支撑不了调度决策，无法及时准确下达控制指令，运行监控和控制工作严重依赖人工。”张皓宇说，“更为严峻的是，潜在安全风险也日益凸显，威胁着供水安全，自主研发集控系统迫在眉睫。”
破局：推进国产化系统替代
“调度集控系统国产化升级，是保障国家水安全的必答题。”张皓宇说，“然而，自主创新并非简单的技术替代，而是要在性能、稳定性、安全性等多方面达到或超越国际水平。”
2018年，万家寨引黄调度集控系统升级项目正式启动。“在工业控制系统软件开发业内，普遍存在一个‘两张皮’现象：开发者懂软件技术，不懂工控场景；使用者懂工控场景，不懂软件开发。这样开发的软件时常是中看不中用，给后期完善带来大量工作。”项目研发人员张绿原说。万家寨引黄水务集团坚持以我为主、发挥自身优势，与国电南瑞科技股份有限公司等国内科研机构合作，联手组建了研发团队。团队成员既有来自高校和科研院所的专家学者，也有来自集团工程一线的运行骨干。
“引黄调度集控系统，研发难度不小，一是系统涵盖基础硬件、基础软件、应用软件、信息安全等多个领域，二是大规模泵站群的可靠、高效、安全的互联与控制，而泵站群不仅规模大，还存在地理范围广、测点分散、交通不便、环境恶劣等不利因素。”张绿原说。面对一个个难题，研发团队坚持产学研用结合，奔赴多家国内外知名的集成企业、水利水电行业领先的标杆企业和研究机构调研学习，并通过头脑风暴、德尔菲、六顶思考帽等创新思维方法解决技术难题。他们构建了国内首个大型泵站群标准信息模型，自主研发了核心监控平台软件，支持全技术栈的国产信创，确保了自主性和安全性。研发团队还开发了泵闸站群智能调度与控制软件，在超长距离、超大扬程的封闭输水管线、多级泵站极限调蓄能力的工况下，实现了流量自动平衡。
经过数年努力，2024年7月25日，万家寨引黄调度集控系统改造完工，并于同年9月15日正式投入试运行。“自主研发的这套系统解决了水利水电工程调度集控面临的信息资源整合难、系统功能协同能力不足、调度决策能力不足等多项共性的瓶颈问题，更以创新性的技术架构实现了对世界先进集控调度技术‘从跟跑到并跑’的关键突破。”研发团队负责人徐东文说，“新系统软硬件装备自主程度超过90%，实现了从硬件到应用的全技术栈自主可控。”
推广：多个水利项目实现国产化替代
刘志涛是万家寨引黄水务集团的一线员工，刚从运行值班员转岗为自动化系统维护员，对新老系统的差距感触颇深。“使用老系统，我到现场查看泵站运行情况，然后电话反馈到上级部门，上级部门再下达指令。”刘志涛说，我们把这称为“盲调”。信息化时代，靠人的经验调度，信息反馈滞后，显然有点落后。
“新系统实现了‘一键启动’调度，调度人员不再需要电话通知泵站人员机旁启动，不需要反复确认启动状态，稳定运行中系统自动推送调度指令，庞大的调水系统实现了类似汽车‘L2’级的辅助驾驶。”刘志涛说，“新系统不仅降低了泵站运行人员值班强度，还能够实时准确地监测工程各环节的状态，将海量数据进行整合和分析，为调度决策提供科学依据，实现了从‘开环决策’到‘闭环控制’的转变，做到了精准智能调控。”
据介绍，万家寨引黄调度集控系统由三部分构成：传感基础设施，包含智能感知、IT基础设施等，以及支撑远程采集与监视控制的一体化管控平台软件，支撑工程运行的智能调度与控制软件组成。这套自主研发的调度集控系统运行一年多，实现了对山西引黄线路的全面感知、远程集控以及智能调度，做到了“真替真用”，并取得了多个显著效益。徐东文说，新系统用于万家寨引黄入晋工程后，综合经济效益将超过1亿元，既降低了工程运行成本，也提高了企业市场竞争力；同时，保障了山西中北部、永定河流域的水源供应，促进了区域生态环境的修复和保护，用行动践行了“绿水青山就是金山银山”的发展理念。
万家寨引黄调度集控系统也在业界得到认可，推广到国内多个水利项目，帮助我国更多水利项目调控系统实现自主可控和智能化升级。截至目前，这套系统已在滇中引水石鼓泵站、福建一闸三线工程、浙江温州瓯江引水工程等100余个项目推广应用。
万家寨引黄调度集控系统的国产化征程，用科技力量为我国水利行业的现代化发展树立了新的标杆。万家寨水控集团有关负责人表示，将持续深化国企改革提升行动，在国企改革的道路上，不断砥砺前行，以创新驱动发展，持续科研攻关，以改革激发活力，为推动水利行业高质量发展、保障国家水安全作出新的更大贡献。
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