郭健+++萬偉

摘 要：近年來自動化技術(shù)在泵站現(xiàn)代工程改造過程中起到了重要作用。隨著科術(shù)的日益更新進(jìn)步，泵站自動化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中也越來越廣泛。文章分析了泵站自動化發(fā)展的歷程、現(xiàn)狀，以及對當(dāng)前主要泵站自動化中關(guān)鍵技術(shù)作了詳述，總結(jié)歸納出存在的問題，以為日后工作改善提供參考，分析認(rèn)為隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，我國將逐步實(shí)現(xiàn)信息化智能泵站。

關(guān)鍵詞：泵站；自動化技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；信息化

1 泵站自動化建設(shè)發(fā)展歷程

1.1 國內(nèi)泵站自動化發(fā)展歷程

經(jīng)歷近五十年的發(fā)展，我國泵站自動化發(fā)展完成了“三步走”，從發(fā)展較為緩慢的初級階段到逐步改進(jìn)的完善階段，再到飛速發(fā)展的全面自動化應(yīng)用階段。

（1）上個世紀(jì)60年代，隨著計算機(jī)技術(shù)逐步在我國起步，泵站自動化技術(shù)也在10年后有了基本應(yīng)用。1972年江都泵站首次運(yùn)用遠(yuǎn)程集中監(jiān)控，將各個閘門最終控制匯聚到總控制室，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程遙控，雖然這種集中的有線監(jiān)控存在著諸多問題例如元件質(zhì)量不過關(guān)等，但這也標(biāo)志著我國水泵自動化技術(shù)邁開了第一步，為下面的完善奠定了基礎(chǔ)[1～2]。

（2）到了80年代我國自動化技術(shù)的進(jìn)一步的普及，泵站自動化技術(shù)也再一次得到了提高，淮陰泵站將之前有線的弊端改進(jìn)為無線傳送遙控，進(jìn)行了動態(tài)就地監(jiān)測與控制。

（3）進(jìn)入了90年代，互聯(lián)網(wǎng)伴隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和迅速普及，泵站自動化技術(shù)也在全國范圍內(nèi)開始廣泛應(yīng)用。如由揚(yáng)州大學(xué)水利學(xué)院電氣系引進(jìn)的新型集散控制系統(tǒng)，并成功在江蘇淮安和泗陽兩地的泵站投入使用，這種系統(tǒng)將自動化技術(shù)、通信技術(shù)、故障診斷等技術(shù)合為一體，使泵站的數(shù)據(jù)采集及控制更為簡單靈活。

1.2 泵站自動化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著社會的不斷進(jìn)步，科技發(fā)展成果越發(fā)廣泛的投入進(jìn)實(shí)際，泵站自動化技術(shù)水平也隨之更新，現(xiàn)如今通過對曾經(jīng)需要工程人員現(xiàn)場啟?？刂频陌胱詣踊谜镜母脑焐?，一種一體化全自動新型泵站逐步推廣。根據(jù)國家水利部審議并通過的《全國水利信息化“十三五”規(guī)劃》的要求，全自動化泵站是集數(shù)據(jù)信息采集、傳輸、存儲、管理、控制為一體，通過數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的新理念，在保障水安全的基礎(chǔ)下，完善泵站一體化管理要求，實(shí)行最優(yōu)控制管理，最終達(dá)到“無人值守，少人值班”的高自動化泵站水準(zhǔn)。

2 泵站自動化關(guān)鍵技術(shù)

2.1 信息傳感技術(shù)

傳感器技術(shù)在在泵站信息自動化系統(tǒng)中起著數(shù)據(jù)的采集和處理的功能。對泵站現(xiàn)場分布的各類信息數(shù)據(jù)感知并采集，其中包括電氣量（電壓、電流、功率、頻率等）、水泵電機(jī)溫度、壓力、油壓，閘門閥的位置、水流量、降雨量、水位、風(fēng)速，閘門運(yùn)行起停機(jī)工作狀態(tài)，以及控制現(xiàn)場日常開關(guān)信息監(jiān)測和實(shí)地攝像視頻等傳感數(shù)據(jù)信息的監(jiān)測傳輸。眾多的傳感器分布在泵站的內(nèi)外，在運(yùn)用無線ZigBee/GPRS技術(shù)或者以太網(wǎng)光纖高速傳輸技術(shù)通信，各設(shè)備采用通用標(biāo)準(zhǔn)與各子通信網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸通信[3]。

2.2 泵站自動化監(jiān)控技術(shù)

泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)是將現(xiàn)場監(jiān)視、數(shù)據(jù)測量、水泵控制、操控管理系統(tǒng)集成為一體的計算機(jī)綜合控制系統(tǒng)[4]。這套自動化監(jiān)控系統(tǒng)主體部分是由現(xiàn)地控制部分LCU和上位機(jī)組成，上位機(jī)通過以太網(wǎng)等方式和LCU實(shí)施通訊，實(shí)時將現(xiàn)地控制單元的各部分所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總并直接在總控計算機(jī)上顯示。數(shù)據(jù)經(jīng)過計算機(jī)組態(tài)軟件編程設(shè)置，將LCU數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類，存儲在SQL數(shù)據(jù)庫中，并生成實(shí)時報表，參數(shù)報警和趨勢狀態(tài)圖，為泵站中監(jiān)控人員可以通過訪問數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)合理的操作。

泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)也由以下幾個子部分組成。

（1）網(wǎng)絡(luò)通訊：運(yùn)用虛擬局域組網(wǎng)技術(shù)，將泵站與監(jiān)控控制中心組建成一個小型局域網(wǎng)，通過虛擬專用網(wǎng)絡(luò)VPN專線進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問。（2）顯示儀表：泵站內(nèi)的各個監(jiān)測點(diǎn)的液位表、壓力表和各電氣設(shè)備的電參數(shù)儀表進(jìn)行匯總顯示，構(gòu)成泵站的儀表顯示系統(tǒng)部分。（3）視頻監(jiān)控：泵站內(nèi)各攝像頭視頻圖像數(shù)據(jù)集中由網(wǎng)絡(luò)傳輸至視頻監(jiān)控中心，組成泵站視頻監(jiān)控系統(tǒng)，人員實(shí)時觀察泵站動態(tài)。

2.3 泵站控制技術(shù)

2.3.1 以PLC控制為主的控制方式。泵站自動化控制系統(tǒng)中主要包括閘門自動控制、機(jī)組的起停控制、輔助設(shè)備控制等，這些控制都是遵循邏輯順序進(jìn)行的，由于傳統(tǒng)的繼電器控制復(fù)雜且不易維護(hù)，不能滿足現(xiàn)代化泵站改造發(fā)展的需求。而PLC以其強(qiáng)大的邏輯功能，可靠性高，易控制的優(yōu)點(diǎn)取代了日漸落后的繼電器控制方式，PLC成為現(xiàn)代泵站控制系統(tǒng)的主力。PLC控制通常在整個控制系統(tǒng)的中間層，泵組LCU設(shè)備上傳感器傳送的模擬量數(shù)據(jù)通過PLC程序處理A/D模塊就可以真實(shí)的反映泵站設(shè)備的參數(shù)狀況。一些電氣測量數(shù)據(jù)則可以采用Modbus通信協(xié)議的RS-485或RS-232接口直接和PLC通信端口連接進(jìn)行采集[5]。

2.3.2 以單片機(jī)控制為主的控制方式。隨著單片機(jī)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。以為單片機(jī)的開發(fā)環(huán)境比較成熟，并且價格較PLC來說便宜，許多智能設(shè)備的控制部分都選用。同樣，泵站自動化設(shè)計中有時也會對實(shí)際產(chǎn)品的成本、穩(wěn)定性、工作環(huán)境等因素進(jìn)行考慮。單片機(jī)可以結(jié)合C語言進(jìn)行軟件開發(fā)編程，具有運(yùn)算速度快、編譯可讀性高，模塊化編譯便于后續(xù)更改等特點(diǎn)，再通過仿真以達(dá)到實(shí)際硬件設(shè)計開發(fā)要求，最終實(shí)現(xiàn)智能化泵站的目的。

3 現(xiàn)階段泵站自動化技術(shù)存在的問題

雖然現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，越發(fā)趨于智能化、信息化、一體化發(fā)展，但還是有些問題需要在今后不斷完善。

（1）泵站自動化發(fā)展中并未能達(dá)到預(yù)期的設(shè)計水平，有時候我們盲目追求技術(shù)的先進(jìn)性，依賴于技術(shù)而忽視了這一技術(shù)是否合適泵站自動化設(shè)計的初衷，導(dǎo)致建設(shè)資源出現(xiàn)過?，F(xiàn)象。（2）泵站一體化尚未實(shí)現(xiàn)，在測量、控制和管理三者之間銜接的還不夠，處于各自發(fā)展缺乏有效集中的管理，工作效率欠佳的問題。（3）缺乏完善的自診斷系統(tǒng)，我國泵站自動化技術(shù)不斷推廣，對泵站進(jìn)行技術(shù)改造升級，但仍存在人機(jī)協(xié)作水平欠缺，很多泵站在出現(xiàn)故障時需要浪費(fèi)大量人力去分析解決問題，不能做到自診斷，自愈的自動化要求[6]。（4）信息實(shí)時化能力有待提高，在實(shí)時監(jiān)控、圖像接收、數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)榷嗥脚_共享采集效率較低，數(shù)據(jù)庫存儲量有限且保存時間不夠，泵站管理者對于數(shù)據(jù)庫的管理維護(hù)能力不足。

4 結(jié)束語

隨著我國水利現(xiàn)代化建設(shè)不斷推進(jìn)，泵站自動化技術(shù)水平較初期有了很大的提升，自動控制技術(shù)在泵站工程中的應(yīng)用極大提高了泵站的管理水平和工作效率。存在的一些問題，需要在以后泵站建設(shè)中不斷完善，從而達(dá)到無人值班、少人值守、高效管理、安全科學(xué)運(yùn)作的目的。泵站自動化技術(shù)也將跟著現(xiàn)代科學(xué)前進(jìn)的腳步，日益更新完善，向著智能信息化泵站發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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