無人值守給水自控系統(tǒng)在新建鐵路上的應用

徐文華 上海鐵路局合肥電化指揮部

無人值守給水自控系統(tǒng)在新建鐵路上的應用

徐文華 上海鐵路局合肥電化指揮部

以新建阜六鐵路沿線各站無人值守給水點為例，淺析在阜六鐵路工程建設給水設計及施工過程中，如何根據(jù)新建鐵路的特點、沿線各站用水用戶的需求優(yōu)化方案設計，將自動控制系統(tǒng)應用在無人值守的給水點，滿足阜六鐵路給水設備無人值守要求。

無人值守；給水；自控系統(tǒng)

隨著鐵路運營管理模式的變化，新建鐵路在建設期設計和施工的理念也會隨之改變，鐵路沿線很多小站的給水點均設計為無人值守，如何保證這些無人值守的給水點高效、可靠地為堅守在沿線小站的鐵路職工提供消防、生產(chǎn)、生活用水，保證職工身心健康、確保鐵路的大動脈暢通，這是擺在我們工程建設期間給水設計及施工建設者面前的一個課題。

1 阜六鐵路給水專業(yè)設計簡介

新建阜六鐵路全長167.61km，除兩端接引既有線袁寨和分路口既有車站外，新建線路138.52km，沿線新建十個站（六十里鋪、南照、臨水、馮井子、吳集、白蓮、河口、霍邱、曹廟、清涼寺），初步設計方案沿線各站均為自供水源。施工圖設計時根據(jù)當?shù)厥姓┧畻l件將吳集和霍邱站改為外接市政自來水，同時考慮到霍邱站是阜六線客運站，且遠離霍邱鎮(zhèn)，市政供水水壓不足，在霍邱站增設給水加壓設施，并在霍邱站設立給水維修班組，工程竣工后阜六鐵路運營時，霍邱站給水維修班組負責對六十里鋪、南照、臨水、馮井子、白蓮、河口、曹廟、清涼寺八個站（以下簡稱其他各站）無人值守給水點給水設備進行日常定期巡視、維修、保養(yǎng)。其他各站維持原初步設計自供水源方案。

為確保在運營期無人值守給水點實現(xiàn)其自動控制功能，高效、可靠地提供優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)、消防、生活用水，我們對阜六鐵路給水的自動控制設計方案在其投資和功能實現(xiàn)方面進行了分析、研究，力求既節(jié)省投資又能提高設備的功能。

2 阜六沿線給水需求分析

根據(jù)阜六鐵路竣工后運營期間給水專業(yè)管理模式，我們對阜六沿線各站車務、工務、通信、供電、給水等專業(yè)設置情況進行調(diào)研，得出以下需求：

（1）沿線各站均有車務、工務、通信、供電、公安等單位人員24h值守，均需要提供24h生產(chǎn)用水。

（2）沿線各站均設消防栓和消防水池，為確保消防安全，各站必須24h提供滿足消防要求的消防用水。

（3）沿線站點設置偏僻，周圍環(huán)境復雜，距離集鎮(zhèn)較遠，職工上下班不方便，上班期間需要在站內(nèi)住宿，需要提供優(yōu)質(zhì)的生活用水。

（4）各站給水設施均有獨立的院落，為保證用戶用水安全，提高無人值守給水點的環(huán)境和設備的安全性，必須加裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)。同時需要加裝門禁報警功能,在有人非法入侵時，進行報警與錄像。

3 系統(tǒng)的難點分析

由于阜六鐵路沿線環(huán)境復雜，地點偏僻，要真正實現(xiàn)無人值守給水自動控制系統(tǒng)，系統(tǒng)通訊是關鍵問題。該系統(tǒng)不僅僅傳輸給水監(jiān)控數(shù)據(jù)，同時還要傳輸視頻數(shù)據(jù)，視頻是否清晰關系到系統(tǒng)的性能，如何在保證投資少、運營費用低的情況下，提供可靠的通訊系統(tǒng)，是實現(xiàn)本項目的一大難點。

表1 幾種通訊方式的比較

根據(jù)以上分析，我們組織相關專業(yè)及給水設備管理單位和設備廠家?guī)еy點深入施工現(xiàn)場調(diào)查研究，進行專題攻堅克難，保證合理投資的情況下，提供可靠的通訊系統(tǒng)，我們對目前常用的通訊方式進行了以下比選（見表1）。

通過以上比選，我們選用利用阜六線鐵路專網(wǎng)作為阜六線其他各站給水點與霍邱站給水所調(diào)度中心通訊方式。

4 系統(tǒng)方案設計

阜六給水自動控制系統(tǒng)監(jiān)控的體系結構（見圖1）。

圖1 自動控制體系結構圖

按照阜六鐵路運營管理模式和現(xiàn)場的情況，將系統(tǒng)分為三層模式，分別為數(shù)據(jù)采集層，設備控制層，遠程監(jiān)控層。在霍邱站給水所內(nèi)設置給水遠程監(jiān)控中心。

（1）數(shù)據(jù)采集層是對給水站內(nèi)數(shù)據(jù)進行采集，主要設備包括視頻監(jiān)視系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、視頻攝像機，云臺控制器，語音控制器設備,門禁的控制器,電機電流、電壓、流量、水位等傳感器。

（2）設備控制層主要將各系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進行上傳到監(jiān)控中心，同時完成監(jiān)控中心下發(fā)的命令進行解析，執(zhí)行相應的命令。

（3）遠程監(jiān)控層主要是完成人機交互與數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，實現(xiàn)人機交互，信息存儲，數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能。主要設備包括PLC（可編程邏輯控制器）控制柜體，視頻通信網(wǎng)關和工作站，門禁系統(tǒng)通信網(wǎng)關和工作站，數(shù)據(jù)視頻存儲服務器，數(shù)據(jù)庫服務器，自動化系統(tǒng)工作站，打印機等。

5 系統(tǒng)的功能

（1）實時監(jiān)控給水點給水泵站內(nèi)部情況；實時監(jiān)控泵房周圍情況。前端監(jiān)控系統(tǒng)錄像機功能必須同時具有定時錄像、手動錄像、報警聯(lián)動錄像、視頻移動錄像等多種錄像模式,進行錄像回放等功能。

（2）能自動采集、顯示水箱或者水塔及水泵的各種運行參數(shù)。包括水泵的運行狀態(tài)、主水管流量、出口水壓、設備運行溫度以及水泵電壓、電流等供電參數(shù)等。

（3）給水設備能根據(jù)各站的設計用水量設置，同步啟、停水源井水泵和消毒實施，24h保持水箱或者水塔的水量和水質(zhì)。

（4）故障報警。對給水點給水管網(wǎng)壓力、電流、電壓、水位、設備控制的項目進行故障報警，對運行參數(shù)臨近保護設定值進行預報警，并在監(jiān)控中心進行顯示，啟動電鈴等進行報警。

（5）在線設置保護定值。系統(tǒng)在不間斷運行的情況下，輸入保護參數(shù)，設置各種智能保護的相關量設定值。

（6）系統(tǒng)信息記錄。系統(tǒng)能夠整時抄表，能每到整點將系統(tǒng)中電流、電壓、壓力、泵運行狀態(tài)等信息，進行記錄，形成機械運轉記錄表。

（7）系統(tǒng)統(tǒng)計報表。能夠統(tǒng)計每個泵的運行時間、獲取水表的流量，形成統(tǒng)計報表，按照每天、月和年自動生成日報表，月報表、年報表，并將統(tǒng)計報表保存五年以上。

（8）門禁報警功能。如果系統(tǒng)在有人非法入侵時不僅可以進行聯(lián)動攝像機進行錄像、觸發(fā)聲音和燈光報警，還可以將抓拍的圖像和錄像文件，通過彩信發(fā)送模塊，以彩信形式發(fā)送至指定人員的手機上。使相關的值班人員收到短信后及時趕往現(xiàn)場處理警情。

（9）用戶管理功能。值班管理員實行交接班和權限管理,主要包括用戶的管理、交接班、設備操等功能，實現(xiàn)交接班功能。

6 效果分析

以上設計方案，2013年底對新建阜六鐵路無人值守給水自動控制系統(tǒng)進行設備安裝調(diào)試和驗收，該系統(tǒng)達到以下效果：

（1）滿足總體技術方案的要求。給水點泵站圖像遠程監(jiān)控系統(tǒng)采用當前監(jiān)控領域的先進技術并且結合了泵站的特點而制定，綜合了其他遠程監(jiān)控系統(tǒng)的經(jīng)驗，充分確保系統(tǒng)建成后能夠滿足泵站遠程監(jiān)控的實際需要。

（2）保證系統(tǒng)的先進性。在方案設計中盡可能采用監(jiān)控系統(tǒng)的最新的成熟技術，選用最新的設備進行優(yōu)化組合，確保系統(tǒng)的先進性。

（3）保證系統(tǒng)的可靠性。由于阜六鐵路沿線各給水點圖像遠程監(jiān)控系統(tǒng)的外場設備長期處于惡劣的室外環(huán)境中，選用性能可靠、相互兼容的設備組成系統(tǒng)，確保系統(tǒng)長期可靠的運行。

（4）保證系統(tǒng)的可擴展性。采用了模塊化設計，充分考慮今后發(fā)展，使系統(tǒng)能隨著用戶的實際需求而擴展，防止重復投資。采用的圖像遠程監(jiān)控服務器通過網(wǎng)絡可以進行無限擴容，能充分滿足擴展需求；還可以通過計算機聯(lián)網(wǎng)技術對其他用戶的設備進行聯(lián)網(wǎng)，一旦監(jiān)控點的攝像機容量增大，可以增加新的控制中心，通過聯(lián)網(wǎng)實行資源共享。

7 結束語

該系統(tǒng)真正具備了給水無人值守功能，滿足了設計方案要求。日常管理時，在霍邱給水所中控室內(nèi)集中監(jiān)控其他各站泵房，依據(jù)水位、壓力等數(shù)據(jù)，根據(jù)給水運行需要開停泵，監(jiān)控系統(tǒng)24h不間斷自動工作，系統(tǒng)進行科學管理和調(diào)度；設備故障后幾秒內(nèi)即可被發(fā)現(xiàn)，并可自動采取停泵措施；重設備保護做到隨時發(fā)現(xiàn)，隨時維修。為阜六鐵路正常的運營接管提供了有力的保證。

[1]運裝設水[2000]172號文《鐵路給水集中監(jiān)控系統(tǒng)技術管理標準》及運裝設水[2001]225號文《鐵路給水集中監(jiān)控系統(tǒng)測試評定標準》.

[2]分散型控制系統(tǒng)工程設計規(guī)定《HG/T20573.95》.

[3]工業(yè)自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范《GB50093-2002》.

[4]抗干擾能力以IEC801-3為標準.

[5]遠動技術符合《IEC/TC-57》標準.

[6]《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規(guī)范》（GB50168-92）.

[7]分散型控制系統(tǒng)工程設計規(guī)定《HG/T20573.95》.

責任編輯：王華

來稿日期：2014-11-27