智能儀表用于污水泵站的遠(yuǎn)程控制研究

陳華豐

摘要：隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市中的水泵站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)完善起來(lái)?，F(xiàn)在的水泵站系統(tǒng)運(yùn)用了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了即使沒(méi)有人看守也可以遠(yuǎn)程控制的強(qiáng)大操作。實(shí)現(xiàn)這強(qiáng)大遠(yuǎn)程控制功能的儀器是什么呢？是智能檢測(cè)儀表。根據(jù)城市水泵站的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)理念，本文就從智能儀表的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、操作模式、后臺(tái)軟硬件配置、遠(yuǎn)程控制等功能結(jié)構(gòu)模塊對(duì)它的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：城市水站；控制系統(tǒng)；探究

城市水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是指通過(guò)采用智能儀器儀表、軟件代碼配置和硬件設(shè)施等綜合策略實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵站運(yùn)行和維護(hù)情況的自動(dòng)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)控制和維護(hù)管理。從而來(lái)保證水泵站能夠安全、高效的承擔(dān)起處理城市水的職責(zé)。要知道以前的水泵站地理位置十分偏遠(yuǎn)，都是需要大量的工作者輪流24小時(shí)值班看守，而開(kāi)啟了新的水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)后，就再也不需要這樣了。接下來(lái)我們就來(lái)探究一下水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能是如何實(shí)現(xiàn)的。

1水泵站的工藝設(shè)計(jì)

1.1水泵站的總體運(yùn)作過(guò)程

城市生活水通過(guò)各種城市管道進(jìn)而流入各個(gè)水泵站，在水泵站中通過(guò)基礎(chǔ)的處理，然后在格柵（可以根據(jù)城市需求設(shè)置臺(tái)數(shù)）過(guò)濾到城市生活水中較大的漂浮物。接下來(lái)借助刮砂板和砂水分離器去除掉城市生活水中的沙粒。在經(jīng)過(guò)上述處理之后，根據(jù)當(dāng)前集水池的水位狀態(tài)，開(kāi)起排水泵，將城市生活水輸送到距離最近的水廠進(jìn)一步進(jìn)行處理。

1.2水泵站核心設(shè)備的運(yùn)作

每一個(gè)水泵站都是由一套PL完成工藝和對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化控制軟件系統(tǒng)。水泵站的控制模式分為三種：分別是日常模式、夜晚模式和暴雨模式三種。其中日常模式和夜晚模式是到了對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)就會(huì)自動(dòng)切換，隨之開(kāi)啟相對(duì)應(yīng)的工作機(jī)制。而暴雨模式則是依照降雨量的大小來(lái)由人員手動(dòng)設(shè)定。

1.2.1格柵與皮帶的控制運(yùn)作

在所有格柵正常無(wú)損的情況下，它們會(huì)根據(jù)前面提到的三種模式，輪流工作或者全部參與到工作中。格柵在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候會(huì)采用定時(shí)的控制方式，每運(yùn)行a1 min， 休息 a2 min（其中a1和a2是由集水池中的水位狀態(tài)決定的）。在格柵運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，皮帶則負(fù)責(zé)輸送。它們兩者的具體關(guān)系是：先將皮帶打開(kāi)，然后運(yùn)轉(zhuǎn)格柵；停掉格柵，再停掉皮帶運(yùn)作。

1.2.2刮砂板和砂水分離器的控制運(yùn)作

在城市生活水進(jìn)入到水泵中后，開(kāi)啟砂水分離器，然后打開(kāi)相對(duì)應(yīng)的進(jìn)水閘門，周期的啟停刮砂機(jī)的運(yùn)作。

2遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1智能儀表用于水泵站遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)

一般水泵站遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)都是與該城市布局息息相關(guān)的。大多數(shù)情況下，整個(gè)系統(tǒng)主要采用二層分布式結(jié)構(gòu)集中控制模式。其中，上層為中央控制管理層，下層為各個(gè)水泵的在線實(shí)時(shí)監(jiān)控層，上下兩層之間通過(guò)高速的以太網(wǎng)作為橋接，實(shí)現(xiàn)了兩層之間控制信息的傳達(dá)和核心數(shù)據(jù)的交換。

特別值得研究的就是下層的的水泵站實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控。下層的控制監(jiān)控主要以PL為控制中心，各個(gè)水泵站之間可以獨(dú)立的完成泵站內(nèi)所有儀器設(shè)備的監(jiān)管和對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的采集。同時(shí)可以對(duì)收集到的數(shù)據(jù)信息立刻進(jìn)行分析，得到一份對(duì)應(yīng)的結(jié)果報(bào)告。這份報(bào)告可以通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)缴蠈又醒肟刂乒芾韺印?/p>

上層中央管理層在接受到了下層反饋過(guò)來(lái)的報(bào)告后，通過(guò)圖形、曲線波動(dòng)、數(shù)據(jù)顯示等措施來(lái)完成對(duì)各個(gè)水泵站運(yùn)作情況的監(jiān)控。中央控制管理層通過(guò)對(duì)水泵站運(yùn)轉(zhuǎn)情況的分析和整理后，會(huì)形成一份新的報(bào)告。這份報(bào)告為真正的人員管理者實(shí)現(xiàn)暴雨模式下人工控制提供了方便。

2.2水泵站遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的硬件架構(gòu)

上層中央控制管理層也就是整個(gè)控制系統(tǒng)的“中控室”，主要是由兩臺(tái)上位工控機(jī)器、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控播報(bào)的顯示屏幕以及起到輔助作用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，用來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制系統(tǒng)的監(jiān)督、顯示和管理維護(hù)功能。前面我們提到上下兩層通信是借助于高速的以太網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此系統(tǒng)機(jī)器的內(nèi)部裝有以太網(wǎng)卡，同時(shí)該以太網(wǎng)卡與以太網(wǎng)交換機(jī)相連，進(jìn)行實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換和信息的傳遞。

3遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的配置

3.1控制系統(tǒng)的硬件配置情況

水泵站遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，硬件方面多采用了智能儀器儀表。比如各種儀器檢測(cè)表、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、各個(gè)水泵站的PL控件、中控室的上位機(jī)、動(dòng)態(tài)顯示監(jiān)控信息的顯示屏等。

3.2各個(gè)水泵站PL的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)

各水泵站均采用以太網(wǎng)高速接口的PL控制系統(tǒng)，同時(shí)并標(biāo)配一臺(tái)8個(gè)通道的百兆以太網(wǎng)交換機(jī)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)水泵站PL、只能儀器儀表與視頻監(jiān)控的相互連接。水泵站的控制模式分為兩種：分別是本地實(shí)時(shí)和遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控兩種方式，而本地控制模式可以劃分為手動(dòng)操作和給與機(jī)器指令，機(jī)器完成自動(dòng)操作。

3.3上位機(jī)與以太網(wǎng)的通信模式

中央控制管理層內(nèi)的中心控制室，有兩臺(tái)上位機(jī)及一臺(tái)百兆帶寬的以太網(wǎng)交換機(jī)。兩臺(tái)上位機(jī)均有不同的管理方式，其中一臺(tái)是用于畫(huà)面的實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)上位機(jī)與上位機(jī)在和水泵站的PL之間也用以太網(wǎng)進(jìn)行通信，同時(shí)通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳遞。

3.4視頻的監(jiān)控系統(tǒng)

各個(gè)水泵站的站內(nèi)都安裝了至少2-3個(gè)高清攝像頭，主要用來(lái)監(jiān)控水泵站的入口處和控制室內(nèi)各個(gè)儀器設(shè)備的安全問(wèn)題。視頻監(jiān)控通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)連接到上層中央管理層的中控室，可以及時(shí)的把觀測(cè)到的信息反饋給工作人員。

4上位機(jī)的軟件監(jiān)視策略及具體功能實(shí)現(xiàn)

上位機(jī)軟件的監(jiān)視策略主要分為兩類：一是對(duì)各個(gè)水泵站的運(yùn)作和日常維護(hù)情況進(jìn)行監(jiān)視；二是對(duì)水泵站站內(nèi)的日常生產(chǎn)情況進(jìn)行管理。通過(guò)視頻監(jiān)視系統(tǒng)所用到的網(wǎng)絡(luò)頁(yè)面以及系統(tǒng)的服務(wù)進(jìn)程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的在線觀看或者查找回放進(jìn)行觀看。上位機(jī)的監(jiān)控主要是通過(guò)就計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)完成的。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)控制參數(shù)的設(shè)置，完成對(duì)整個(gè)水泵站流程的控制。在監(jiān)視水泵站的生產(chǎn)活動(dòng)情況時(shí)，上位監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)自動(dòng)畫(huà)出參數(shù)變化的趨勢(shì)圖、顯示設(shè)備出現(xiàn)的重要數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的變化是否在合理的范圍內(nèi)、生成可直觀得出結(jié)果的報(bào)告，為工作人員提供參考的價(jià)值。

5結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)水泵站的特點(diǎn)，結(jié)合遠(yuǎn)程通信技術(shù)與儀器儀表從而開(kāi)發(fā)出水泵站的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了沒(méi)有工作人員看守也可以讓水泵站完成日常的運(yùn)轉(zhuǎn)。正是技術(shù)的進(jìn)步，提高了水泵站的監(jiān)測(cè)水平和管理水平。方便了工作人員的同時(shí)，也更加準(zhǔn)確的保證了水泵站內(nèi)儀器設(shè)備的安全。大大地完善了過(guò)去人工監(jiān)測(cè)出現(xiàn)紕漏問(wèn)題的情況，讓整個(gè)水泵站的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制一氣呵成。智能儀器儀表協(xié)助水泵站能遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)已成為發(fā)展的主流，其他的地方也應(yīng)當(dāng)提倡和學(xué)習(xí)這種軟硬件相結(jié)合的控制模式。從而讓水泵站更好的承擔(dān)城市建設(shè)建設(shè)發(fā)展的職責(zé)，讓城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展蒸蒸日上。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張子賢，劉家春.水泵機(jī)組運(yùn)行的可靠度研究[J].水利學(xué)報(bào)，2011，31 （2）：54～ 59

[2] 仇寶云，黃季艷，袁壽其，等.南水北調(diào)東線工程泵站電機(jī)過(guò)載問(wèn)題研究[J].水利學(xué)報(bào)，2010， 36（2）： 243～ 250

[3]李黎武，施周.取水泵站優(yōu)化調(diào)度的分解）協(xié)調(diào)模型研究[J].中國(guó)給水排水，2012，22（ 21）：14～ 17