侯德國(guó)

(山東水發(fā)環(huán)保集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250100)

黃水東調(diào)工程是為優(yōu)化山東省水資源配置，解決青島、煙臺(tái)、濰坊、威海等膠東四市水資源短缺而決策實(shí)施的一項(xiàng)重大戰(zhàn)略性工程，工程設(shè)計(jì)流量15m3/s，年供水量3.15億m3，總投資65.03億元，自2017年1月開(kāi)工建設(shè)以來(lái)，在短短兩年內(nèi)，新建大型泵站6座，新建輸水管道116.4km，各類穿越頂管施工23處，各類配套閥井建筑物256座。

1 泵站運(yùn)行管理系統(tǒng)概述

在大型水利工程的運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)工藝參數(shù)和統(tǒng)計(jì)信息等一些大數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視和存儲(chǔ)，作為系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的記錄及總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的依據(jù)。黃水東調(diào)泵站工程包括曹店引黃泵站、麻灣引黃泵站、曹店入沉沙池泵站、麻灣入沉沙池泵站、廣南水庫(kù)入庫(kù)泵站、廣南水庫(kù)加壓泵站、濰北二庫(kù)加壓泵站等。泵站的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)圖能夠直觀反映出前池的水位及水深數(shù)據(jù)、管道壓力及流量數(shù)據(jù)、水泵機(jī)組的運(yùn)行工況數(shù)據(jù)(機(jī)組的溫度、振幅、電流、運(yùn)行頻率)、閥門開(kāi)啟度數(shù)據(jù)，以及泵站電力系統(tǒng)的電壓、電流、用電量、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)，并且以上數(shù)據(jù)都能實(shí)時(shí)記錄，加壓泵站實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)見(jiàn)圖1。

圖1 廣南水庫(kù)加壓泵站實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)

2 大數(shù)據(jù)生成及存儲(chǔ)

泵站運(yùn)行機(jī)組構(gòu)成復(fù)雜，儀表眾多，既有集成購(gòu)置在機(jī)組系統(tǒng)里面的數(shù)據(jù)，又有外接數(shù)據(jù)，記錄量大，如果單純依靠人工記錄無(wú)法滿足如此龐大數(shù)量的記錄工作，泵站運(yùn)行管理系統(tǒng)依靠大數(shù)據(jù)的算法及存儲(chǔ)等功能，就能實(shí)現(xiàn)快速及時(shí)記錄、方便靈活地查詢到泵站各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

本文以廣南水庫(kù)加壓泵站加壓泵站1號(hào)機(jī)組為例，說(shuō)明泵站運(yùn)行過(guò)程的幾種常見(jiàn)數(shù)據(jù)類型及其用途，見(jiàn)圖2、表1。

圖2 廣南水庫(kù)加壓泵站1號(hào)機(jī)組設(shè)備及外接儀表組成示意圖

表1 泵站運(yùn)行過(guò)程常見(jiàn)數(shù)據(jù)類型及其用途

2.1 實(shí)時(shí)報(bào)表系統(tǒng)

為每個(gè)泵站設(shè)置一個(gè)實(shí)時(shí)報(bào)表，顯示泵站內(nèi)各個(gè)機(jī)組的運(yùn)行頻率、運(yùn)行電流、繞組溫度、軸承溫度、閥門開(kāi)度、水泵出口壓力、總管壓力、瞬時(shí)流量、累計(jì)流量、泵站水位等重要數(shù)據(jù)。并根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的報(bào)警限值，對(duì)于超過(guò)限值的數(shù)據(jù)，會(huì)有紅色字體醒目顯示。

2.2 歷史報(bào)表系統(tǒng)

將系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的流量、壓力、液位、電機(jī)頻率、電流、閥門開(kāi)度等數(shù)據(jù)按類別劃分為多個(gè)表格，預(yù)先設(shè)定了日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表等表格形式，只要選擇日期即可查詢，同樣支持導(dǎo)出和打印操作。

為滿足自由查詢的需要，系統(tǒng)建有自由報(bào)表，可以任意選定時(shí)間段和時(shí)間跨度，進(jìn)行查詢。例如：水量分析功能，選定任意時(shí)段后點(diǎn)擊查詢按鈕，自動(dòng)生成本時(shí)段內(nèi)的供水記錄，并據(jù)此計(jì)算出本時(shí)段內(nèi)的總供水量及平均流量，方便進(jìn)行供水統(tǒng)計(jì)。

2.3 運(yùn)行值班記錄表

系統(tǒng)預(yù)制運(yùn)行值班記錄表，可以任意選定時(shí)間段和時(shí)間跨度，對(duì)選定機(jī)組的整體運(yùn)行情況進(jìn)行查詢，其中包含了機(jī)組供電電壓、運(yùn)行電流、溫度和振動(dòng)等重點(diǎn)數(shù)據(jù)，而且自動(dòng)計(jì)算本時(shí)段內(nèi)該機(jī)組的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)。表格中預(yù)留機(jī)組啟停時(shí)間、停機(jī)原因、交接班記錄等部分，供交接班人員導(dǎo)出表格后補(bǔ)充。

3 預(yù)警系統(tǒng)

在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)設(shè)備故障、設(shè)備失電、管道壓力偏高或偏低、前池液位低于安全水位線、機(jī)組溫度過(guò)高、振動(dòng)過(guò)快、電壓電流偏高、技術(shù)供水異常等情況，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中若不能引起足夠重視，未及時(shí)采取處理措施，可能造成警情擴(kuò)大，甚至造成設(shè)備損壞，危及整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為了保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行、避免故障擴(kuò)大，發(fā)生異常情況時(shí)本系統(tǒng)以多種報(bào)警方式將報(bào)警信息通知相關(guān)工作人員，工作人員接收到報(bào)警信息后對(duì)報(bào)警做出相應(yīng)的處理，同時(shí)由系統(tǒng)對(duì)故障情況做好記錄以備后期追溯故障發(fā)生原因、處理過(guò)程，總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。本系統(tǒng)的報(bào)警功能分為以下幾個(gè)方面。

3.1 報(bào)警設(shè)置

系統(tǒng)異常包括狀態(tài)異常和數(shù)據(jù)越限。

對(duì)于狀態(tài)異常報(bào)警，在系統(tǒng)中預(yù)先進(jìn)行配置，當(dāng)有設(shè)備故障、系統(tǒng)失電、網(wǎng)絡(luò)故障等情況發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警提醒并自動(dòng)記錄。對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中的重要數(shù)據(jù)，如管道壓力、機(jī)組溫度、振動(dòng)速度、運(yùn)行電流、前池水位等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)生數(shù)據(jù)越限時(shí)，進(jìn)行報(bào)警記錄。報(bào)警限值可以在線修改，自由調(diào)整。報(bào)警限制的設(shè)置主要是根據(jù)泵站機(jī)組的性能與工況及設(shè)計(jì)各項(xiàng)參數(shù)來(lái)綜合確定。

3.2 實(shí)時(shí)報(bào)警

根據(jù)系統(tǒng)異常的重要程度，有些故障需要停機(jī)操作，比如：溫度超過(guò)一定限度且持續(xù)不斷報(bào)警超過(guò)一定時(shí)間，自動(dòng)停機(jī)。有些故障不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，比如：壓力過(guò)低，但要引起運(yùn)行人員注意。實(shí)時(shí)報(bào)警界面展示系統(tǒng)中當(dāng)前存在的所有異常情況以及該異常情況發(fā)生的時(shí)間、異常類型、報(bào)警限值等。在報(bào)警條目上點(diǎn)擊右鍵，可以對(duì)報(bào)警記錄進(jìn)行確認(rèn)、隱藏及刪除等操作。

3.3 報(bào)警提醒

當(dāng)系統(tǒng)中有異常情況發(fā)生時(shí)，采取文字變色、聲音播報(bào)、報(bào)警彈窗等多種形式及時(shí)通知運(yùn)行人員，引起用戶的注意。從而可以對(duì)一些重要的報(bào)警及時(shí)處理，以免故障擴(kuò)大。

a.文字變色：當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)異常時(shí)，異常變量將由正常的黑色字體變?yōu)樾涯康募t色或閃爍，提醒運(yùn)行人員該變量異常。

b.聲音播報(bào)：通過(guò)對(duì)語(yǔ)音報(bào)警控件的配置，實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警庫(kù)中的所有變量或選定的部分變量進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，當(dāng)有報(bào)警產(chǎn)生時(shí)，通過(guò)外設(shè)音箱將某些變量的報(bào)警信息朗讀出來(lái)，引起運(yùn)行人員注意。在語(yǔ)音報(bào)警控件中，可以為每個(gè)變量設(shè)置不同的報(bào)警信息和語(yǔ)音庫(kù)，選擇播放內(nèi)容和播放次數(shù)。

c.報(bào)警彈窗：當(dāng)新報(bào)警發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)以報(bào)警彈窗方式及時(shí)通知運(yùn)行人員。當(dāng)運(yùn)行人員未確認(rèn)的報(bào)警始終未消除時(shí)，系統(tǒng)會(huì)每隔一段時(shí)間以報(bào)警彈窗方式持續(xù)通知運(yùn)行人員。

3.4 歷史報(bào)警和報(bào)警查詢

需要對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生過(guò)的報(bào)警進(jìn)行查看和查詢，以便追溯事故起因和處理過(guò)程，從而總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，保證系統(tǒng)更加安全平穩(wěn)的運(yùn)行，可通過(guò)歷史報(bào)警窗口和報(bào)警查詢界面對(duì)歷史報(bào)警信息進(jìn)行查看。

歷史報(bào)警窗口的記錄中包含報(bào)警時(shí)間和報(bào)警消除的時(shí)間。歷史報(bào)警列表按時(shí)間順序顯示以往的歷史報(bào)警信息、報(bào)警確認(rèn)信息和恢復(fù)信息。報(bào)警發(fā)生時(shí)，歷史報(bào)警列表中產(chǎn)生報(bào)警記錄；報(bào)警確認(rèn)時(shí)，歷史報(bào)警列表中產(chǎn)生報(bào)警確認(rèn)記錄；故障消除時(shí)，歷史報(bào)警列表中產(chǎn)生報(bào)警恢復(fù)記錄。

在報(bào)警查詢窗口，運(yùn)行人員可以按時(shí)間、報(bào)警類型、按記錄類型、站點(diǎn)和報(bào)警組等多種條件對(duì)報(bào)警庫(kù)中的記錄進(jìn)行查詢，便于快速查找和鎖定系統(tǒng)曾經(jīng)發(fā)生的異常。

3.5 報(bào)警死區(qū)和報(bào)警延時(shí)

系統(tǒng)運(yùn)行和信號(hào)采集過(guò)程中可能存在信號(hào)波動(dòng)或干擾，造成反復(fù)報(bào)警或誤報(bào)警，為減少誤報(bào)警，系統(tǒng)對(duì)報(bào)警死區(qū)和報(bào)警延時(shí)進(jìn)行配置。

a.報(bào)警死區(qū)：為了防止變量值在報(bào)警限上下頻繁波動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生許多不真實(shí)的報(bào)警，在原報(bào)警限上下增加一個(gè)報(bào)警限的閾值，使原報(bào)警限界線變?yōu)橐粭l報(bào)警限帶，當(dāng)變量的值在報(bào)警限帶范圍(報(bào)警死區(qū))內(nèi)變化時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生和恢復(fù)報(bào)警，而一旦超出該范圍時(shí)，才產(chǎn)生報(bào)警信息。

b.報(bào)警延時(shí)：報(bào)警延時(shí)是對(duì)系統(tǒng)當(dāng)前產(chǎn)生的報(bào)警信息并不提供顯示和記錄，而是進(jìn)行延時(shí)。在延時(shí)時(shí)間到后，如果該報(bào)警不存在了，表明該報(bào)警可能是一個(gè)誤報(bào)警，不予理會(huì)，系統(tǒng)自動(dòng)清除；如果延時(shí)到后，該報(bào)警還存在，表明這是一個(gè)真實(shí)的報(bào)警，系統(tǒng)將其添加到報(bào)警緩存區(qū)中，進(jìn)行顯示和記錄。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)泵站運(yùn)行管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史存儲(chǔ)配置，可以日、月、年報(bào)表，自由報(bào)表，運(yùn)行值班記錄表等多種形式生成運(yùn)行記錄，數(shù)據(jù)記錄齊全，查詢快捷方便，完整記錄和展示整個(gè)調(diào)水工程的運(yùn)行狀態(tài)。數(shù)據(jù)按預(yù)先設(shè)定的要求自動(dòng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算和分析，為匯總統(tǒng)計(jì)和調(diào)度決策提供依據(jù)。通過(guò)對(duì)采集的泵站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警配置，做到泵站運(yùn)行狀態(tài)異常時(shí)以多種方式提醒運(yùn)行人員注意，及時(shí)采取措施，消除警情，避免損失擴(kuò)大。通過(guò)以上措施的組合，保證泵站安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行。