試論泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)

華 璇

（江蘇省江都水利工程管理處 揚(yáng)州 225200）

1 項(xiàng)目需求

1.1 現(xiàn)存問題

目前，國(guó)內(nèi)中小型泵站較多采用在主設(shè)備附近配備人員管理，或在汛期需開啟泵站時(shí)采用現(xiàn)場(chǎng)人工操作的方式，不僅增加了人力、物力、財(cái)力開支，且無法及時(shí)準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)最新信息，達(dá)不到良好的控制效果。

部分泵站有人職守，但巡查時(shí)間、頻率無法準(zhǔn)確掌握；主管部門不能隨時(shí)掌握泵站情況，如閘前水位、水泵開啟狀態(tài)、流量等信息；泵站設(shè)備隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，如水泵是否斷電、故障等；管理效率偏低，發(fā)現(xiàn)問題靠打電話或派人到現(xiàn)場(chǎng)解決。

1.2 應(yīng)用目標(biāo)

根據(jù)管理需求，對(duì)各泵站進(jìn)行統(tǒng)一管理，建立一套泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，達(dá)到預(yù)期效果。一是內(nèi)澇管理更及時(shí)，水位報(bào)警后第一時(shí)間以自動(dòng)電話、短信息等方式分級(jí)報(bào)警；二是設(shè)備管理更全面，24h監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)，實(shí)時(shí)上報(bào)斷電、故障等隱患；三是人員管理更高效，重點(diǎn)位置巡檢數(shù)據(jù)化，后臺(tái)全記錄，保證按時(shí)、按點(diǎn)巡查，提升整體管理水平。

1.3 具體需求

在管理部門調(diào)度中心建設(shè)大屏幕，增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及電腦設(shè)備，集中顯示各泵站信息，進(jìn)行遠(yuǎn)程管控。監(jiān)控軟件平臺(tái)具備顯示、存儲(chǔ)、查詢、控制、分析、報(bào)表等功能；地圖上顯示各泵站位置及狀態(tài)；顯示每個(gè)泵站具體信息；泵站出現(xiàn)故障時(shí)，可及時(shí)通過短消息向維護(hù)人員通報(bào)；經(jīng)授權(quán)的操作者可自由增加、修改、刪除泵站信息。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集包括采集每臺(tái)水泵的工況狀態(tài)，包括電源、啟停、故障狀態(tài)；采集每臺(tái)水泵的安全狀態(tài)，包括漏電流、電線溫度、電壓、電流、功率、用電量，開關(guān)控制柜是否浸水；采集水泵的流量、水壓；采集每臺(tái)閘門的電源、故障狀態(tài)；采集閘門開度；采集每臺(tái)閥門的電源、故障狀態(tài)；采集閥門開度；采集閘前的水位狀態(tài)；采集區(qū)域內(nèi)降雨量；采集水位、泵房、配電房等位置的視頻數(shù)據(jù)；預(yù)留采集水質(zhì)如COD（有機(jī)污染標(biāo)志）、電導(dǎo)率（無機(jī)污染標(biāo)志）、濁度、溫度的設(shè)備接口。

2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案

依據(jù)現(xiàn)狀及需求，制定遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施方案，泵站監(jiān)控系統(tǒng)見圖1。泵站現(xiàn)場(chǎng)安裝泵站遠(yuǎn)程測(cè)控信息裝置（包括液位、水壓、設(shè)備工況、安全等狀態(tài)及現(xiàn)場(chǎng)視頻）。監(jiān)控中心增加大屏幕、客戶端等硬件設(shè)備。泵站數(shù)據(jù)發(fā)送到云平臺(tái)，通過PC客戶端和手機(jī)APP賬號(hào)登錄系統(tǒng)，數(shù)據(jù)在大屏幕、PC、手機(jī)瀏覽和管理。手機(jī)巡檢系統(tǒng)重點(diǎn)巡查點(diǎn)位，按時(shí)、按點(diǎn)巡查，數(shù)據(jù)同步到云平臺(tái)。

2.1 水泵遠(yuǎn)程測(cè)控信息裝置

工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)按無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，根據(jù)信號(hào)覆蓋情況，無線通信采用GPRS或新型物聯(lián)網(wǎng)窄帶通信技術(shù)NBIOT，裝置支持光纖或?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)。

2.1.1 測(cè)控信息裝置主要功能

（1）采集功能。采集每臺(tái)水泵的工況狀態(tài)，包括電源、啟停、故障狀態(tài)；采集每臺(tái)泵的安全狀態(tài)，包括漏電流、電線溫度、電壓、電流、功率、用電量，開關(guān)控制柜是否浸水；采集水泵的流量；采集水泵的水壓。

（2）設(shè)置功能。測(cè)控信息裝置內(nèi)可設(shè)置水壓力、電流、電壓、漏電、溫度等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的上下限報(bào)警值。

（3）報(bào)警功能。當(dāng)水壓力超限時(shí)，測(cè)控信息裝置立即將報(bào)警信息上報(bào)到監(jiān)控中心。當(dāng)泵站內(nèi)水泵電源出現(xiàn)故障時(shí)（如過電壓、過電流、欠電壓、欠電流、電線過溫、漏電流過大），測(cè)控信息裝置立即將報(bào)警信息上報(bào)到監(jiān)控中心。

（4）無線遠(yuǎn)傳功能。測(cè)控信息裝置內(nèi)放入一張物聯(lián)網(wǎng)卡，將泵站內(nèi)的數(shù)據(jù)無線發(fā)送到中心。

（5）遠(yuǎn)程維護(hù)功能。測(cè)控信息裝置的工作參數(shù)支持遠(yuǎn)程設(shè)置、修改，方便用戶遠(yuǎn)程維護(hù)終端設(shè)備。

2.1.2 水泵測(cè)控信息裝置環(huán)境指標(biāo)

（1）適用環(huán)境。工作電壓：AC220V±20%；溫度范圍：-25℃～+70℃；濕度范圍：相對(duì)濕度≤90%，無凝露≤95%。

（2）工作環(huán)境。無導(dǎo)電塵埃、無爆炸性、腐蝕性氣體、無激烈震動(dòng)、無液體噴濺；附近無強(qiáng)磁場(chǎng)、電場(chǎng)干擾；無線通訊信號(hào)良好的地方。

（3）數(shù)據(jù)傳輸信道。通信介質(zhì)：GPRS或NBIOT無線網(wǎng)絡(luò)，也支持光纖、寬帶通信；傳輸誤碼率：10-4；傳輸延時(shí)：3～5s。

圖1 泵站監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D

2.2 液位監(jiān)測(cè)裝置

功能參數(shù)：測(cè)量范圍：0～20m（根據(jù)實(shí)測(cè)量程選定）；盲區(qū)： 0.25～0.6m；測(cè)距精度：0.3%（標(biāo)準(zhǔn)條件）；測(cè)距分辨率：1mm；壓力：常壓；供電電壓： DC24V/AC220V，防雷裝置內(nèi)置；無線GPRS或NBIOT傳輸模式；環(huán)境溫度：-20℃～＋60℃；防護(hù)等級(jí)：IP65。

2.3 閘門遠(yuǎn)程測(cè)控信息裝置

功能參數(shù)：閘門監(jiān)測(cè)有效行程：1～10m（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察選型）；精度：0.3%FS；最大允許拉伸速度：1m/s；牽引力：Max.900g；震動(dòng)：10g。

2.4 閥門遠(yuǎn)程測(cè)控信息裝置

功能參數(shù)：通過485數(shù)據(jù)接口讀取閥門執(zhí)行器開度信息；閥門開度：0～100%；精度：1%FS。

2.5 雨量監(jiān)測(cè)裝置

功能參數(shù)：無線GPRS或NBIOT傳輸模式；220V或太陽(yáng)能供電；易安裝、維護(hù)；分辨力：0.1mm ；測(cè)量范圍：0.0～18mm/min 。

2.6 視頻監(jiān)控

功能參數(shù)：720P以上清晰度，100萬(wàn)以上像素；室外使用，IP66；通信方式為光纖、WIFI或4G LTE；內(nèi)置存儲(chǔ)卡，7d以上的視頻數(shù)據(jù)循環(huán)存儲(chǔ)；攝像頭提供API、遠(yuǎn)程控制功能、拍照控制，照片傳送到后臺(tái)，按某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，截取±1min以內(nèi)的視頻傳送到后臺(tái)。

3 監(jiān)控中心與軟件平臺(tái)

3.1 監(jiān)控中心的建設(shè)

監(jiān)控中心配置客戶端計(jì)算機(jī)2臺(tái)，路由器1臺(tái)，UPS不間斷電源1臺(tái)，建立小型局域網(wǎng)。同時(shí)，在監(jiān)控室安裝大屏，屏幕大小以辦公室的墻壁為基準(zhǔn)大小確定，將重要泵站的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及畫面在大屏上顯示。

3.1.1 系統(tǒng)安裝環(huán)境

客戶端監(jiān)控計(jì)算機(jī)硬件配置要求：CPU：Intel 雙核 2.0G 或更高；內(nèi)存：＞4GB；硬盤：普通硬盤 ＞1TB。

3.1.2 泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控云平臺(tái)

（1）權(quán)限管理功能。該軟件登錄權(quán)限為管理員用戶、單位級(jí)用戶、普通用戶，管理員具備軟件操作的所有權(quán)限，單位級(jí)用戶只有操作本單位設(shè)備的權(quán)限，普通用戶只能瀏覽，不能進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置等操作。

（2）主界面——地圖顯示。主界面以整個(gè)市區(qū)地圖為背景，顯示所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置分布情況。用戶可以通過鼠標(biāo)拖動(dòng)自行編輯監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置。將鼠標(biāo)置于監(jiān)測(cè)點(diǎn)上，可以顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)的基本信息及最新監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，單擊測(cè)點(diǎn)可進(jìn)入該測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)界面，查看詳細(xì)數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)采集與處理。界面可顯示泵站總電壓、每臺(tái)水泵的單相電流；泵站內(nèi)各臺(tái)水泵的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行電流、故障狀態(tài)；通信設(shè)備或通道的運(yùn)行狀態(tài)；水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)、泵房等重要位置的視頻數(shù)據(jù)。

（4）數(shù)據(jù)分析信息處理。根據(jù)適時(shí)數(shù)據(jù)刷新監(jiān)控畫面狀態(tài)及數(shù)據(jù)；根據(jù)報(bào)警信息，進(jìn)行故障處理；記錄報(bào)警、設(shè)備狀態(tài)變化、用戶注冊(cè)登陸等運(yùn)行信息；運(yùn)行趨勢(shì)分析；定時(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

（5）報(bào)警管理。分級(jí)管理：系統(tǒng)區(qū)分報(bào)警的類型，確定不同的級(jí)別，采用不同的方式進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)越限處理：調(diào)整相應(yīng)的工藝設(shè)備，并提示值班人員。數(shù)據(jù)越極限處理：停止相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行，并提示值班人員。設(shè)備故障報(bào)警：停止相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行，并提示值班人員。提示信息包括報(bào)警內(nèi)容、計(jì)算機(jī)處理內(nèi)容、處理結(jié)果、維護(hù)提示、處理預(yù)案等系統(tǒng)軟件按級(jí)別采用不同的方式提示值班人員，報(bào)警方式包括顏色變化、閃爍、彈出文字信息、聲音提示、電話、短消息等。

（6）人機(jī)聯(lián)系及操作。包括監(jiān)控、操作、權(quán)限、實(shí)時(shí)曲線等功能。

（7）報(bào)表功能。系統(tǒng)可以對(duì)各遙測(cè)量自動(dòng)做出日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)，不同的時(shí)間段自動(dòng)進(jìn)行對(duì)比分析，通過分析歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)未來做出數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)。用戶可以根據(jù)需要選擇時(shí)間和類別，然后按預(yù)覽/打印按鈕，打印有關(guān)報(bào)表。打印包括定時(shí)打印和召喚打印，召喚打印包括實(shí)時(shí)打印和歷史打印，事故、故障時(shí)自動(dòng)打印。打印的表格有：操作記錄統(tǒng)計(jì)表，包括泵站機(jī)組開、停機(jī)時(shí)間和次數(shù)等；事故和故障統(tǒng)計(jì)表；越限和變位報(bào)警報(bào)表；事件順序記錄報(bào)表；日、旬、月、年排水量統(tǒng)計(jì)表；歷史報(bào)表；機(jī)組檢修時(shí)間和次數(shù)；設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。日?qǐng)?bào)：按設(shè)定的時(shí)間間隔，制作并打印某一天所需數(shù)據(jù)的報(bào)表。

（8）擴(kuò)展。該應(yīng)用軟件在完成既定監(jiān)控任務(wù)的前提下，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控對(duì)象需要改變時(shí)（有所增加，減少和更改），監(jiān)控軟件可以方便地在現(xiàn)場(chǎng)隨之更改，而不需做二次開發(fā)。

（9）數(shù)據(jù)交換接口。監(jiān)控軟件中，可以將使用的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，導(dǎo)出為其他相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件，可以提供給其他的應(yīng)用程序使用。如：導(dǎo)出成為Excel表。并且提供友好的數(shù)據(jù)接口程序。

3.2 APP

實(shí)時(shí)顯示各泵站的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)狀態(tài)、報(bào)警信息、審核完成情況等。

3.3 巡檢系統(tǒng)

智能巡檢系統(tǒng)利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)、GIS、移動(dòng)定位、藍(lán)牙和二維碼等技術(shù)手段，能夠科學(xué)有效地管理巡檢人員，統(tǒng)一調(diào)度分配巡檢任務(wù)并實(shí)時(shí)監(jiān)督巡檢工作執(zhí)行進(jìn)度，即時(shí)獲取巡檢結(jié)果，異常情況能夠第一時(shí)間反饋并得到響應(yīng)處理。智能巡檢系統(tǒng)基于SaaS模式，擁有線路管理、實(shí)時(shí)通訊、智能上報(bào)、消息推送四大主要功能，改變傳統(tǒng)人工監(jiān)管模式，搭建一個(gè)全面實(shí)時(shí)掌握巡檢人員到崗、險(xiǎn)情及時(shí)上報(bào)、實(shí)時(shí)通訊調(diào)度的智能后臺(tái)管理系統(tǒng)。

智能巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值為利用互聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)構(gòu)建信息化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源共享，提供企業(yè)巡檢管理工作的科技化水平；建立設(shè)備整個(gè)運(yùn)行生命周期的所有維護(hù)系統(tǒng)，資料的原始信息檔案管理，設(shè)備日常維護(hù)，檢修記錄；提高巡檢部門的內(nèi)部管理水平，解決人員巡檢不到位，隱患上報(bào)不及時(shí)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)不完整等巡檢難題；巡檢信息永久保存，可供領(lǐng)導(dǎo)層的隨時(shí)查閱，為管理者提供有效的巡檢數(shù)據(jù)，提高日常人員的管理水平，彌補(bǔ)傳統(tǒng)管理的缺陷；解決傳統(tǒng)巡檢工作時(shí)復(fù)雜的整理統(tǒng)計(jì)工作，替代紙質(zhì)化工作，提高了管理效率。

4 結(jié)語(yǔ)

泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)將極大程度上滿足泵站信息采集、設(shè)備管控、水文數(shù)據(jù)等監(jiān)控的需求，可為水務(wù)工作者提供第一手實(shí)時(shí)水文數(shù)據(jù)并及時(shí)做出恰當(dāng)處理，實(shí)現(xiàn)泵站的高效管理，同時(shí)也進(jìn)一步增強(qiáng)了泵站的安全性■