本文摘要：【摘 要】改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的資源與能源消耗越來(lái)越大，而水利資源是我國(guó)資源能源體系中的重要組成部分。大型輸水泵站作為水利資源管理的主要基礎(chǔ)設(shè)施，不僅可以保證水資源的合理利用，為社會(huì)生產(chǎn)提供必要的水源保證，另外還可以起到防洪的作用。近年來(lái)，隨
【摘 要】改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的資源與能源消耗越來(lái)越大，而水利資源是我國(guó)資源能源體系中的重要組成部分。大型輸水泵站作為水利資源管理的主要基礎(chǔ)設(shè)施，不僅可以保證水資源的合理利用，為社會(huì)生產(chǎn)提供必要的水源保證，另外還可以起到防洪的作用。近年來(lái)，隨著數(shù)字信息科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，全國(guó)各地的大型輸水泵站已經(jīng)開(kāi)始引入各種遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)可以提高泵站的管理效率，但現(xiàn)有的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)仍然存在較多的缺陷。本文將深入研究基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大型輸水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)，并詳細(xì)分析系統(tǒng)中的各種應(yīng)用模塊。
【關(guān)鍵詞】大型泵站;自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)
1泵站運(yùn)行監(jiān)視的背景及必要性
1.1泵站屬于水利工程項(xiàng)目，是水利、環(huán)保重要組成部分。我國(guó)大型水泵大多建設(shè)在上世紀(jì)七八十年代，由于當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件比較差，自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用比較少。而且經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)用經(jīng)久失修，出現(xiàn)較多問(wèn)題，影響水泵站正常運(yùn)行。必須對(duì)現(xiàn)有的大型泵站進(jìn)行更新改造。提高原有泵站的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用效率，保證泵站正常、穩(wěn)定運(yùn)行。
1.2隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的快速提高，我國(guó)公共水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)取得了巨大的成果，大型輸水泵站是水利基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，可以對(duì)水資源進(jìn)行合理調(diào)配，保證城市居民的正常生活用水。大型輸水泵站的用途十分廣泛，包括市政供水、遠(yuǎn)距離調(diào)水等，本文將以市政供水系統(tǒng)中的大型輸水泵站為研究對(duì)象，市政輸水泵站直接關(guān)系到城市居民用水安全。近年來(lái)，我國(guó)很多大型輸水泵站已經(jīng)實(shí)現(xiàn)電氣化，但現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢測(cè)仍然依靠管理人員進(jìn)行巡查，大大增加了泵站管理的人力成本，同時(shí)加重了泵站管理人員的工作壓力。
2泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)方案分析
2.1泵站進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，首先在一站組設(shè)置監(jiān)控主機(jī)、樞紐控制中心，并在控制總線(xiàn)配置視頻主機(jī)，對(duì)泵站一二站的視頻畫(huà)面記性實(shí)時(shí)控制和監(jiān)視，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸采用光纖方式實(shí)施連接。泵站一二站均采用組網(wǎng)的方式實(shí)施工作運(yùn)行，系統(tǒng)共有2臺(tái)監(jiān)控主機(jī)、16臺(tái)PLC控制單元(一站10臺(tái)，二站6臺(tái))組成。泵站自動(dòng)化控制的實(shí)施通過(guò)設(shè)定的程序邏輯控制輸出模塊的執(zhí)行命令來(lái)完成。
2.2系統(tǒng)在視頻監(jiān)控過(guò)程中配置方式采用的是全數(shù)字模式，泵站的監(jiān)視工作由視頻采集設(shè)備完成，比如彩色一體化設(shè)備和彩色固定攝像機(jī)等，其中彩色固定攝像機(jī)的主要功能是對(duì)原有的泵站機(jī)房點(diǎn)基層、高壓室及水泵層實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)利用16路數(shù)字錄像機(jī)將系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像;利用視頻主機(jī)將視頻 信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)揭曨l圖像工作站。另外，可以利用以太網(wǎng)加收遠(yuǎn)方視頻圖像站的控制攝像機(jī)信號(hào)，并將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成總線(xiàn)規(guī)約信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī)和其他設(shè)備的控制和應(yīng)用，泵站計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的畫(huà)面由投影儀和監(jiān)視器實(shí)現(xiàn)。
2.3基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大型輸水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)的核心為主控室，目前，工業(yè)上使用的控制器以可編程邏輯控制器為主，除此之外，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)工程需求進(jìn)行自定義設(shè)計(jì)�？刂破鞯墓δ馨z測(cè)信號(hào)處理、信號(hào)傳輸與通信、信息預(yù)警、信息統(tǒng)計(jì)等，本系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)在于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將多種模擬信息進(jìn)行數(shù)字化處理，最后通過(guò)主控器對(duì)信息進(jìn)行綜合，診斷設(shè)備故障點(diǎn)，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理主動(dòng)發(fā)覺(jué)潛在隱患，常見(jiàn)的檢測(cè)項(xiàng)目包括水位、水流流速、管道壓力、電機(jī)轉(zhuǎn)速等，控制器可以根據(jù)輸水任務(wù)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)操作，本文選用的控制器以FX2N為主，人機(jī)界面為HMI模式。
3自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行控制措施
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)施一般分為3級(jí)：第一集為中心控制級(jí)，第二級(jí)為站區(qū)主控級(jí)，第三級(jí)為現(xiàn)地控制級(jí)，系統(tǒng)通過(guò)這3個(gè)級(jí)別的控制完成整個(gè)泵站的監(jiān)控任務(wù)，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)、完成自動(dòng)化程序，提高泵站運(yùn)行效率。
3.1中心控制級(jí)
中心控制級(jí)主要是對(duì)整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行進(jìn)而視屏畫(huà)面進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和監(jiān)視，在此過(guò)程中操作人員必須對(duì)泵站給定的水位和限制條件進(jìn)行分析，以便能夠準(zhǔn)確的完成對(duì)水泵的開(kāi)機(jī)和停機(jī)控制。
3.2站區(qū)主控級(jí)
泵站運(yùn)行中監(jiān)視控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是由泵站設(shè)備完成的，這個(gè)過(guò)程主要由兩種方式完成，第一種方式是自動(dòng)控制，首先樞紐主控機(jī)計(jì)算機(jī)依據(jù)泵站水位要求，完成對(duì)水泵的開(kāi)機(jī)、停機(jī)的控制;第二種控制方式是由操作人員控制臺(tái)實(shí)施控制，系統(tǒng)操作臺(tái)有操作人員專(zhuān)門(mén)控制設(shè)備，在控制臺(tái)上操作人員能夠通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等實(shí)施控制操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)過(guò)程的自動(dòng)執(zhí)行和分步執(zhí)行的方式，每一個(gè)步驟完成后均有操作人員實(shí)施確認(rèn)處理后才能進(jìn)行下一步工作程序的操作。
3.3現(xiàn)地控制級(jí)
現(xiàn)地控制級(jí)由PLC控制和手動(dòng)控制完成，首先手動(dòng)控制是對(duì)主廠房?jī)?nèi)的設(shè)備進(jìn)行的控制，在任何一種工作狀態(tài)下，完成對(duì)人為完成對(duì)水泵機(jī)組的開(kāi)�？刂�;PLC控制是在手動(dòng)控制的基礎(chǔ)上在單元控制器位置實(shí)施控制，這時(shí)主控制級(jí)命令被關(guān)閉，，但是并不影響單元控制器上的信號(hào)接送。
4自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)功能分析
4.1監(jiān)控層功能
�、俦O(jiān)控和事件報(bào)警功能。
系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)控范圍包含變電所、公用設(shè)備。閘門(mén)等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)視，并完成系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的更新。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中相應(yīng)ICU確認(rèn)后上送的開(kāi)關(guān)量、模擬量及監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)故障診斷處理，并根據(jù)系統(tǒng)預(yù)置要去進(jìn)行事件、語(yǔ)音、及簡(jiǎn)報(bào)登錄，自動(dòng)實(shí)時(shí)事故畫(huà)面和處理提示，并打印事故追蹤記錄，完成事件報(bào)警功能的實(shí)施，
②報(bào)表統(tǒng)計(jì)。
泵站由自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的管理，其中需要在系統(tǒng)中設(shè)置機(jī)組運(yùn)行記錄表，此表格統(tǒng)計(jì)內(nèi)容包含溫度量、電動(dòng)機(jī)電量、機(jī)組開(kāi)停機(jī)等等內(nèi)容。系統(tǒng)管理人員只要輸入相應(yīng)的日期就能夠準(zhǔn)確的查詢(xún)?cè)撾A段機(jī)組運(yùn)行情況。
�、巯到y(tǒng)的自診斷及冗余管理。
系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中如果計(jì)算機(jī)與各個(gè)單元發(fā)生故障情況，利用自動(dòng)化系統(tǒng)的自診斷程序能夠正確的判斷故障位置和故障原因，并發(fā)出警示，以便工作人員及時(shí)更新。另外，主服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)自診斷程序能夠?qū)⒖刂茩?quán)自動(dòng)切換到備用服務(wù)器，以便快速處理故障。
④軟件系統(tǒng)分析
此大型泵站自動(dòng)化操作系統(tǒng)軟件系統(tǒng)采用MicroSoft中文NT操作系統(tǒng)，此系統(tǒng)功能強(qiáng)大、能夠?qū)崟r(shí)完成多項(xiàng)任務(wù)。首先系統(tǒng)的監(jiān)控軟件采用Vijeo組態(tài)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，監(jiān)控軟件通過(guò)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)完成對(duì)設(shè)備的監(jiān)控。系統(tǒng)中包含多種人機(jī)界面，能夠?yàn)檫\(yùn)行人員提供方便的接口，簡(jiǎn)化操作程序，提高操作安全性。利用集成監(jiān)控圖軟件實(shí)現(xiàn)圖像處理和數(shù)據(jù)采集，同時(shí)完成對(duì)數(shù)據(jù)管理庫(kù)、監(jiān)控系統(tǒng)、安全管理及系統(tǒng)診斷功能的處理。
4.2現(xiàn)地監(jiān)控層LCU功能
根據(jù)系統(tǒng)的功能和作用將其并入PLC控制單元中，各個(gè)主機(jī)的開(kāi)關(guān)信號(hào)、控制信號(hào)等均并接到對(duì)應(yīng)的主機(jī)控制單元上。主機(jī)的測(cè)溫系統(tǒng)利用巡查儀和控制單元的連接完成;機(jī)組的震動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)機(jī)組監(jiān)測(cè)儀上的通訊接口完成。溫度信號(hào)、供排水開(kāi)關(guān)信號(hào)等低壓系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)PLC控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。
供水工程論文投稿刊物：《中國(guó)科技縱橫》以獨(dú)特視角挖掘焦點(diǎn)背后的科學(xué)知識(shí)，知識(shí)就是時(shí)尚。雜志介紹自然和人文學(xué)科的新知，科技發(fā)展與人的關(guān)系，以及人在知識(shí)飛速更新的今天遇到的諸多挑戰(zhàn)。細(xì)節(jié)嚴(yán)謹(jǐn)，風(fēng)格輕松，強(qiáng)調(diào)時(shí)代感，追求獨(dú)特角度，是科學(xué)時(shí)尚讀物。
五、結(jié)語(yǔ)
此泵站經(jīng)過(guò)改造再次投入運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性、測(cè)量精度等完全達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)要求，真正實(shí)現(xiàn)泵站無(wú)人值班運(yùn)行模式的發(fā)展，充分發(fā)揮泵站經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益�？傊颈谜咀詣�(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的改造工作通過(guò)再次改造，大大提高泵站運(yùn)行效率，促進(jìn)泵站管理現(xiàn)代化水平的提高，同時(shí)為泵站安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。所以，在科技水平高速發(fā)展的環(huán)境下，必須實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)各個(gè)泵站的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的改造工作，實(shí)現(xiàn)泵站工作效率的提高。
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作者：王海龍
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