安月蘭王亞峰張琳

（1山東省濟(jì)寧市黃淮水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院 山東濟(jì)寧 272019 2山東省濟(jì)寧市水利工程施工公司山東濟(jì)寧 272019 3山東省濟(jì)寧書水利局設(shè)計(jì)院 山東濟(jì)寧 272019）

自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在泵站中的應(yīng)用論述

安月蘭1王亞峰2張琳3

（1山東省濟(jì)寧市黃淮水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院 山東濟(jì)寧 272019 2山東省濟(jì)寧市水利工程施工公司山東濟(jì)寧 272019 3山東省濟(jì)寧書水利局設(shè)計(jì)院 山東濟(jì)寧 272019）

現(xiàn)階段，泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用越來越普及，成為水利工程建設(shè)中必不可少的重要基礎(chǔ)性設(shè)施。本文主要探討在泵站對(duì)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的基本要求及其功能的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于行業(yè)發(fā)展以及解決日常中出現(xiàn)的問題具有一定的指導(dǎo)意義。

泵站；自動(dòng)化；監(jiān)控

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)的應(yīng)用，在很多行業(yè)中都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化運(yùn)行，極大的改善了人們的工作狀況，提高了工作效率。水利工程是城市發(fā)展的基礎(chǔ)性工程，通過自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，完成了對(duì)泵站的實(shí)時(shí)監(jiān)控，做到“無人值班、少人值守”，并且提高了泵站運(yùn)行的安全性、可靠性，對(duì)于泵站的安全運(yùn)行及發(fā)展具有非常重要的意義。

1 泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的基本要求

在泵站中應(yīng)用自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)候，一般要滿足以下幾個(gè)方面的條件：

1.1 可靠性與安全性

可靠性與安全性一方面是基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而言的，在泵站自動(dòng)化系統(tǒng)中一定要選擇安全、可靠、穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站的實(shí)時(shí)監(jiān)控，通常在大型泵站中采用雙網(wǎng)絡(luò)的措施來增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性。另一方面可靠性與安全性是指的各種電氣設(shè)備比如計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、傳感器、自動(dòng)化控制設(shè)備等。

1.2 實(shí)用性

應(yīng)用自動(dòng)化監(jiān)控，應(yīng)該保證系統(tǒng)的實(shí)用性，便于人們操作，界面簡(jiǎn)潔明了，屏幕上各項(xiàng)數(shù)據(jù)排列要合理，有效利用索引功能便于查找。所產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)報(bào)表、報(bào)警信息等要醒目，易引起人們的注意與重視。

1.3 先進(jìn)性

泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)要應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，結(jié)合泵站的實(shí)際情況進(jìn)行合理的配置，并且要符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，及時(shí)升級(jí)更新各系統(tǒng)數(shù)據(jù)參數(shù)，從而保證自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的先進(jìn)性。

1.4 經(jīng)濟(jì)性

通常泵站建設(shè)需要投入大量的資金，用來實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備精度的要求、各項(xiàng)設(shè)備的配置以及對(duì)機(jī)組穩(wěn)定性的要求等。為了避免投資浪費(fèi)，同時(shí)還要滿足泵站運(yùn)行的各項(xiàng)指標(biāo)要求，需要對(duì)設(shè)計(jì)方案不斷優(yōu)化，以保證系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

2 泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展

泵站監(jiān)控系統(tǒng)在我國起步相對(duì)發(fā)達(dá)國家來說是比較晚的，其發(fā)展基本可分為三個(gè)階段：（1）常規(guī)控制并由計(jì)算機(jī)輔助（簡(jiǎn)稱CASC）；（2）計(jì)算機(jī)監(jiān)控與常規(guī)控制共同應(yīng)用（簡(jiǎn)稱CCSC）；（3）通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱CBSC）。

其中，第二個(gè)階段目前常用于對(duì)老泵站的升級(jí)改造，但是由于改造環(huán)節(jié)繁瑣，既浪費(fèi)人力物力，又會(huì)增加系統(tǒng)故障的幾率，不宜推廣。而當(dāng)前應(yīng)用較多的是第三個(gè)階段的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，利用現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)泵站安全運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以說是泵站安全運(yùn)行技術(shù)的一大飛躍。

目前在實(shí)際應(yīng)用中的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)可以分為兩類：一是集中式控制，是利用一臺(tái)或是兩臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站中各種設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控；另一種是開放、分層分布式的監(jiān)控系統(tǒng)，這種控制系統(tǒng)分工明確，主控系統(tǒng)主要用來控制泵站的全局，負(fù)責(zé)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，而現(xiàn)地控制系統(tǒng)（LCU）主要是負(fù)責(zé)收集數(shù)據(jù)信息，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，以及完成控制系統(tǒng)的操作。在實(shí)際應(yīng)用中大都采用分層、分布式的控制方法，

3 泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)信息的傳輸是保證泵站自動(dòng)化運(yùn)行的重要部分，目前常用的數(shù)據(jù)信息傳輸主要是PLC，其他的還可能用到站內(nèi)勵(lì)磁、保護(hù)、溫度巡檢等各方面的信息傳輸系統(tǒng)，這些都是和設(shè)備生產(chǎn)廠家所簽訂的通信協(xié)議相關(guān)的。但是在市場(chǎng)上大都是采用一些標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，像MODBUSRTU與MODBUSTCP等，這樣就給泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展增加了一定的困擾。不過，目前出現(xiàn)的一種嵌入式控制PC端的通信設(shè)備被應(yīng)用到自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中，有效的解決了監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸問題，使泵站自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)更加的智能。

4 泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

4.1 設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)

運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè)具有較高的技術(shù)性，是保證泵站安全運(yùn)行的基本條件。在自動(dòng)化監(jiān)控下，對(duì)泵站的重要設(shè)備以及重要部位的各項(xiàng)參數(shù)實(shí)時(shí)收集、監(jiān)測(cè)，然后將收集到的設(shè)備運(yùn)行的信息、檢測(cè)數(shù)據(jù)等與專家級(jí)的智能系統(tǒng)進(jìn)行比對(duì)分析，最后再對(duì)運(yùn)行中的設(shè)備可能存在的各方面的問題進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)。其實(shí)這個(gè)過程完成起來是具有較高難度的，國內(nèi)外的專家學(xué)者已經(jīng)經(jīng)過了大量的試驗(yàn)，并且總結(jié)出了許多寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在具體運(yùn)行過程中，狀態(tài)檢測(cè)是比較獨(dú)立的系統(tǒng)，其實(shí)和控制系統(tǒng)之間很多的資料是相通的，在進(jìn)行設(shè)備檢測(cè)的時(shí)候可以將兩者結(jié)合起來，資源共享。

4.2 運(yùn)行管理

即使是現(xiàn)代自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)相當(dāng)完善，但是仍然有一些機(jī)械設(shè)備無法納入到自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)之內(nèi)，我們可以通過軟件系統(tǒng)所采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，然后再利用閉鎖條件檢查，起到對(duì)這些設(shè)備運(yùn)行管理的目的。

4.3 流量控制系統(tǒng)

對(duì)泵站的流量進(jìn)行有效控制是泵站運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是監(jiān)控子系統(tǒng)的主要功能。在流量監(jiān)控中主要是監(jiān)測(cè)全線流量變化情況，對(duì)于流量的監(jiān)控可以從幾個(gè)方面來進(jìn)行，一是要監(jiān)測(cè)全線供水流量目標(biāo)值的變化情況，二是監(jiān)測(cè)沿線分水點(diǎn)分水量的變化情況，還有就是泵站機(jī)組運(yùn)行情況和水庫的運(yùn)行狀態(tài)。我們?cè)O(shè)定一個(gè)時(shí)間段，同時(shí)對(duì)泵站的靜態(tài)平衡分配和動(dòng)態(tài)流量調(diào)節(jié)分別進(jìn)行

監(jiān)測(cè)，如果監(jiān)測(cè)到小的流量變化，可以調(diào)整運(yùn)行機(jī)組的葉輪達(dá)到平衡，如果監(jiān)測(cè)到流量變化太大，可以采取增加或是減少機(jī)組臺(tái)數(shù)來進(jìn)行調(diào)整。

4.4 調(diào)度監(jiān)控

調(diào)度系統(tǒng)是泵站安全運(yùn)行的核心，在日常工作中要結(jié)合泵站的實(shí)際運(yùn)行情況來進(jìn)行調(diào)度。調(diào)度中心的值班人員先要設(shè)定總流量計(jì)劃或是方案，保證泵站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在工作中對(duì)泵站的進(jìn)出水池的水位差、泵站機(jī)組的各運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行校對(duì)，在保證系統(tǒng)安全運(yùn)行且滿足條件的前提下，對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化，將信息傳遞到各個(gè)分站點(diǎn)，并結(jié)合當(dāng)前的流量變化情況，對(duì)整體進(jìn)行平衡調(diào)控?，F(xiàn)階段，我國很多水站基本都實(shí)現(xiàn)了不同程度的自動(dòng)化監(jiān)控，并且“無人值班，少人值守”的目標(biāo)在很多地方都得到了落實(shí)。

5 自動(dòng)化監(jiān)控在泵站中的發(fā)展趨勢(shì)

5.1 一體化發(fā)展

科技的進(jìn)步推動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，通過應(yīng)用各種集成系統(tǒng)，將智能控制器和集PLC、HMI、I/O等通信技術(shù)于一體新型控制技術(shù)已經(jīng)在實(shí)踐中得到了應(yīng)用，泵站自動(dòng)化監(jiān)控體系正朝著一體化邁進(jìn)，并且可以將多個(gè)泵站進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，達(dá)到最佳效果。

5.2 自檢功能越來越完善

在泵站運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)一些故障，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)，這就需要提高自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的自檢功能，實(shí)時(shí)進(jìn)行智能故障自檢，并及時(shí)自動(dòng)修復(fù)。在這一方面，我國也取得了一定的成效，比如將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊運(yùn)算、多信息融合等新技術(shù)融入到泵站自動(dòng)化監(jiān)控中，對(duì)泵站自檢功能的實(shí)現(xiàn)起到了很大的推動(dòng)作用。

5.3 數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)化

及時(shí)獲得泵站運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)信息，能夠更加便于對(duì)泵站的管理，及時(shí)掌握各種動(dòng)態(tài)信息，然后制定相應(yīng)的措施，這就需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)傳輸。通過泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，配合最新的衛(wèi)星云圖實(shí)時(shí)接收、實(shí)時(shí)在線巡視、設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)與維修，并且通過共享平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)共享，從而完成泵站數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)化管理。

6 結(jié)語

泵站自動(dòng)化監(jiān)控是當(dāng)前泵站發(fā)展的主要方向，對(duì)提高泵站的自動(dòng)化管理具有非常重要的意義。在泵站自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中運(yùn)用各種硬件、軟件系統(tǒng)，以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，結(jié)合當(dāng)前的高新科技，達(dá)到“無人值班，少人值守”的最佳工作狀態(tài)。未來的泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)將更加智能化，可靠性將大大提高，達(dá)到泵站對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)要求。

[1]王學(xué)明.泵站自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)[J].科技信息,2011,23（12）.

[2]朱正偉,徐青,唐鴻儒.南水北調(diào)東線工程泵站自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)[J]．南水北調(diào)與水利科技,2011,5（29）．

[3]吳健，韋東．基于智能控制器的泵站自動(dòng)化系統(tǒng)研究[J]．中國水能及電氣化，2014，2（15）．

式中P為樣品加標(biāo)回收率，m2為樣品加標(biāo)樣測(cè)定的質(zhì)量值，m1為樣品測(cè)定的質(zhì)量值，m0為加標(biāo)質(zhì)量值。

加標(biāo)回收率的結(jié)果，按規(guī)定的允許限判定是否合格。被測(cè)組分的含量≤1mg/L時(shí)，回收率的允許限為80%～120%；被測(cè)組分的含量在1mg/L～100mg/L時(shí)，回收率的允許限為90%～110%；被測(cè)組分的含量≥100mg/L時(shí)，回收率的允許限為95%～105%[3]。

由于監(jiān)測(cè)站的樣品，特別是水樣，大多濃度偏低，文獻(xiàn)[4]指出決定回收率的因素有三方面，（1）加標(biāo)回收測(cè)定時(shí)實(shí)驗(yàn)方面的系統(tǒng)誤差包括測(cè)定方法、操作方法化學(xué)試劑、儀器方面等的綜合影響；（2）測(cè)定的精密度問題；（3）計(jì)算方法帶來的誤差。這些因素都會(huì)使回收率的波動(dòng)范圍增大，影響結(jié)果的準(zhǔn)確度。

6 結(jié)語

隨著對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的重視及檢驗(yàn)人員的素質(zhì)的提高，影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的樣品的采取、樣品的保存與運(yùn)輸、監(jiān)測(cè)方法、數(shù)據(jù)處理等因素已被漸漸克服，而枯燥的不斷重復(fù)的實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)過程中是實(shí)驗(yàn)人員容易忽略的部分，采取內(nèi)部質(zhì)控手段來確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度可以減少數(shù)據(jù)的誤差，使得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能更加真實(shí)地反映實(shí)際環(huán)境情況，這對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)，環(huán)境保護(hù)，具有重大意義。

參考文獻(xiàn)

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宋宏玲（1987—）,女，廣東湛江，本科，助理工程師，環(huán)保水監(jiān)測(cè)。