楊衛(wèi)健

摘 要：自動化監(jiān)控系統(tǒng)是水利工程建設(shè)過程中必不可少的基礎(chǔ)性設(shè)施，對提高水利工程的現(xiàn)代化管理水平具有十分重要的作用。本文結(jié)合某泵站工程實例，對該泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計進行了分析，并詳細介紹了該系統(tǒng)的控制及操作，對同類工程自動化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：自動化監(jiān)控系統(tǒng)；泵站；應用

中圖分類號：TV523 文獻標識碼：A

0.引言

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，水利工程作為保障國民經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其工程建設(shè)越來越受重視。其中泵站是水利工程中的重要組成部分，在防洪排澇、引水灌溉及供給水方面具有十分重要的作用。為更好地發(fā)揮泵站的功能效益，確保泵站運行的穩(wěn)定性、可靠性及經(jīng)濟性，合理設(shè)計自動化監(jiān)控系統(tǒng)十分必要。基于此，本文對某泵站工程自動化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計進行了介紹。

1.工程案例

某泵站為大型泵站，主要作用有農(nóng)業(yè)灌溉、防洪排澇、航運通行等。該泵站一共有4個分站，它們分別為A站、B1站、B2站以及B3站。其中，A站在03年進行了改造，加入了電子監(jiān)控系統(tǒng)；B1站則是在00年時就開始了改造計劃，但是因為當時經(jīng)濟條件不好，投入的資金不足，所以監(jiān)控系統(tǒng)整體的配置比較差，有許多控制功能都無法實現(xiàn)；B2站中包含有一套完整的信息采集系統(tǒng)，不過該系統(tǒng)只能用于采集泵站機組的各項參數(shù)，而對于機組的控制與保護還是需要依靠傳統(tǒng)的繼電器保護控制系統(tǒng)；B3站的控制與保護也是依靠傳統(tǒng)的繼電器保護控制系統(tǒng)。在本次改造計劃當中，對A站現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)進行了升級，并在B1、B2、B3三個分站當中引入了新型電子監(jiān)控系統(tǒng)、繼電器以及視頻監(jiān)控。

2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 電子監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該泵站的電子監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為分層結(jié)構(gòu)，沒有固定值班人員，每次只安排幾個人輪流進行巡檢。各分站指揮中心受總指揮中心的調(diào)度，負責執(zhí)行上級的命令。分站指揮中心的計算機通過內(nèi)部局域網(wǎng)絡與總指揮中心的計算機相連接，用于信息的交流與傳遞。

在該泵站的自動化監(jiān)控系統(tǒng)當中，主要由5個關(guān)鍵部分組成：一個總監(jiān)控指揮中心以及4個分站監(jiān)控指揮中心?？偙O(jiān)控指揮中心與B1、B2、B3三個分站監(jiān)控指揮中心之間是通過內(nèi)部局域網(wǎng)絡連接的，而與A分站監(jiān)控指揮中心是通過直接鋪設(shè)光纖進行連接的。各分站監(jiān)控指揮中心負責將所收集到的參數(shù)信息進行分析處理，然后將其傳輸給總監(jiān)控指揮中心，然后總監(jiān)控指揮中心通過對實際情況的判斷，對各分站下達指令，從而實現(xiàn)分層控制與操作。由于泵站的監(jiān)控系統(tǒng)屬于分層結(jié)構(gòu)，所以可以將系統(tǒng)分為主要控制級以及現(xiàn)場控制級兩種。

在主要控制級當中，最主要的設(shè)施就是中心控制室。中心控制室當中包含有兩套人機聯(lián)系設(shè)備及其配套設(shè)備，主要負責泵站當中各電動機運行的自動化管理。

現(xiàn)場控制級設(shè)備的分布：在B1分站設(shè)置四套現(xiàn)場控制級設(shè)備，其中在兩臺機組位置分別設(shè)置一套監(jiān)控設(shè)備，用于監(jiān)控機組及配套設(shè)備的運行情況；一套監(jiān)控設(shè)備用于監(jiān)視和控制泵站內(nèi)的其他通用設(shè)備，還有一套監(jiān)控設(shè)備專門用于監(jiān)視和控制閘門的開關(guān)；在B2和B3分站分別需要3套現(xiàn)場控制級設(shè)備，其中兩套用于監(jiān)控機組，一套用于監(jiān)控通用設(shè)備。

操作人員通過人機聯(lián)系設(shè)備了解到各線路當中斷路器的工作狀態(tài)、設(shè)備溫度等具體情況，然后將所收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偙O(jiān)控指揮中心。

2.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該泵站的視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用的是兩級中心結(jié)構(gòu)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以分為兩級，其分別為一級中心系統(tǒng)和二級中心系統(tǒng)。其中一級中心系統(tǒng)是位于管理區(qū)域內(nèi)，在管理區(qū)內(nèi)特別設(shè)有中心系統(tǒng)專用服務器，用于一級中心系統(tǒng)與二級中心系統(tǒng)的聯(lián)系，管理人員只需要在一級中心系統(tǒng)的服務器中進行登錄，就可以獲得其下級所有中心系統(tǒng)的詳細資料。而二級中心系統(tǒng)則是設(shè)立在各個分站，二級中心系統(tǒng)當中所有錄制的視頻資料以及報警信息全部都會上傳到本地服務器當中，具有二級權(quán)限的管理人員可以通過登錄服務器了解到該分站的視頻資料。

在各大分站的監(jiān)控指揮中心都設(shè)有一臺本地服務器、一臺計算機以及多臺視頻編碼器。編碼器的主要作用是把視頻監(jiān)控系統(tǒng)所收集到的視頻傳輸?shù)奖镜胤掌鳟斨?。在本地服務器當中還設(shè)有報警系統(tǒng)，報警系統(tǒng)主要包括參數(shù)配置部分、系統(tǒng)設(shè)置部分、信號傳輸部分、報警處理部分。

3.系統(tǒng)配置

上位機配置軟件：上位機是指直接接受用戶指令的部分，在本系統(tǒng)當中，使用美國的IFIX3.5軟件，用于接受用戶指令，并將指令傳輸?shù)较挛粰C系統(tǒng)當中。

下位機配置軟件：下位機是指將上位機傳輸來的指令直接解譯成控制設(shè)備運行程序代碼的部分。在本系統(tǒng)當中，下位機配置軟件是使用的美國的GE9030軟件。

硬件設(shè)施：分為遠程控制級、主要控制級以及現(xiàn)場控制級三類，優(yōu)先級從高到低分別為：現(xiàn)場控制級、主要控制級以及遠程控制級。

（1）分站控制中心：兩套人機聯(lián)系設(shè)備、一套本地服務器、一套完整的供電系統(tǒng)以及一臺專業(yè)打印機。（2）現(xiàn)場控制級設(shè)備：在B1分站設(shè)置4套現(xiàn)場控制級設(shè)備，其中在兩臺機組位置分別設(shè)置一套監(jiān)控設(shè)備，用于監(jiān)控機組及配套設(shè)備的運行情況；一套監(jiān)控設(shè)備用于監(jiān)視和控制泵站內(nèi)的其他通用設(shè)備，還有一套監(jiān)控設(shè)備專門用于監(jiān)視和控制閘門的開關(guān)；在B2和B3分站分別需要3套現(xiàn)場控制級設(shè)備，其中兩套用于監(jiān)控機組，一套用于監(jiān)控通用設(shè)備。（3）自動化控制配件：電磁閥、壓力開關(guān)、水位計、液位信號傳輸器等。（4）網(wǎng)絡連接：監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡連接主要有以下幾個部分：①各分站監(jiān)控指揮中心與總監(jiān)控指揮中心直接的信息傳輸，使用的內(nèi)部局域網(wǎng)絡；②各分站控制系統(tǒng)與各現(xiàn)場控制級設(shè)備的聯(lián)系，使用的是標準以太網(wǎng)絡，信息傳輸速率為100Mbps；③各主要控制級的人機聯(lián)系設(shè)備的信息傳輸速率也為100Mbps；④各分站的控制系統(tǒng)和繼電器保護裝置、電流電壓檢測表、測溫儀等裝置都是連接到RS485連接口，然后再接入以太網(wǎng)當中。（5）總監(jiān)控指揮中心：其中包括兩臺計算機兼人機聯(lián)系設(shè)備，作為中心控制系統(tǒng)；另外兩臺本地服務器用于數(shù)據(jù)儲存以及發(fā)布指令。

4.系統(tǒng)控制方式

該系統(tǒng)的控制方式為：首先結(jié)合泵站的實際工作情況，采取適當?shù)木幊谭绞骄帉懣刂瞥绦?。當指令下達時，首先由上位機系統(tǒng)接收信息，然后將指令傳輸?shù)较挛粰C系統(tǒng)，下位機系統(tǒng)對信息進行解譯，解譯成程序語句的形式，再傳輸?shù)娇刂瞥绦虍斨袌?zhí)行指令，從而實現(xiàn)對設(shè)備的控制。在本系統(tǒng)當中包含于許多種控制的方式，具體情況如圖1所示。圖1中只是單一機組的控制流程，如果需要對多臺設(shè)備進行控制，那么還需要編寫多個程序，從而分別進行控制。

結(jié)語

隨著我國現(xiàn)代化水平的逐漸提高，自動化監(jiān)控系統(tǒng)在泵站當中的應用也越來越廣泛，有效提高了泵站工作的自動化水平，減少了泵站工作人員的工作量，提高了工作效率，并保證泵站安全穩(wěn)定運行，提高泵站運行的經(jīng)濟效益，促進泵站的進一步發(fā)展。

參考文獻

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