淺議大型泵站的計算機優化控制

摘要：文章介紹了大型泵站計算機監控系統功能、大型泵站計算機監控系統網絡結構、仿真系統與培訓系統與大型泵站經濟安全運行等。

關鍵詞：大型泵站；計算機優化控制；計算機監控系統

中圖分類號：P208文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）09-0015-02

一、系統結構

目前我國大型泵站大都裝有計算機監控系統，對泵站實施優化控制，取得了一定的成果。大型泵站的作用往往是跨流域的，為此大多數泵站除可以在中控室監控外，還應可在遠方流域中心或指揮中心調度，以利于整個系統的穩定運行。因此，根據泵站的規模和特點，大型泵站計算機監控系統按泵站控制層次分三層，即調度層、泵站層和現地控制單元層。

目前來說，開放、分層分布式結構是當前計算機監控系統的主流，該種結構的主要特點是將系統分為若干相對獨立的單元和層次，各層次通過網絡聯接，根據系統實時性要求的不同，將系統任務分解到各層次，越靠近設備層系統實時性要求越高；分層分布式控制的另一優點是將某一環節出現的問題對系統所造成的影響減少到最小程度。

泵站的分層分布式結構，調度層配置雙機系統，泵站層根據要求可以配置成單機或雙機系統，大型泵站層采用雙機系統，現地單元控制層按被控對象由一臺或多臺現地控制單元（LCU）裝置組成。

二、支持平臺

為適應技術開放化、標準化、網絡化、高速化和易用化的發展，監控系統中的支持平臺和應用軟件更趨向于通用化。大型系統較多采用Unix操作系統，中小系統較多采用Windows操作系統，數據方面由專用的實時數據庫和商用的歷史數據庫并用。Web技術和面向對象的Java等新技術也越來越多的引入監控系統。而且由于Web、Java等技術的采用，前臺操作員站的應用支撐軟件大大減少，可以實現真正意義上的“瘦客戶機”。由于Java一次編譯，多處運行的特性，不僅可以輕松的在操作員站，主處理器等監控系統內的節點獲得同樣的人機界面，加上Internet/Intranet，Web技術的支持，更可在更廣的空間直接瀏覽同樣的界面，甚至任何地點經電話接入后也可以瀏覽到同樣的界面。用戶無需對操作系統命令深入了解，也不需要復雜的編程技巧，不論在Unix系統上還是在Windows系統上，都可以通過組態界面十分方便的完成：數據庫測點定義、對象定義、現地控制單元的各種模擬定義、處理算法定義、通信端口、通信協議的定義，順序控制流程生成、檢測、加載等各種功能的應用定義及維護，只需要鼠標進行選擇就可以了，真正體現主系統服務的面向對象、可靠、開放、友好、可擴展和透明化。

三、系統功能

1．設備狀態檢修和設備運行壽命評估，是設備檢修工作發展的必然趨勢，也是一項技術性很強的系統工程。狀態檢測主要利用現代化先進的檢測設備和分析技術對泵站的主設備的某些關鍵部位的參量進行在線實時采集、監測，經過集合現場積累的運行、檢測、試驗資料和專家經驗的智能系統綜合分析，從而對設備可能存在的機械、電力問題作出一個實際的評估。要作出一個較準確的評估目前尚有很大的困難，國內外都已做了大量的嘗試性工作，取得了寶貴的經驗。在實施中，它作為一個相對獨立的系統，狀態檢修與控制系統之間有大量的數據需要共享，在考慮狀態檢修時應與控制系統統籌安排，兩者有機結合。

2．生產管理，雖然計算機監控系統都比較完備，但因種種原因還是有部分現場設備的監測信號無法輸入到監控系統中完成自動監視。安全生產管理可以通過監控系統的實時數據進行分析，及時發現問題，從而實現安全管理。

3．調度系統，當運行操作方式選擇為調度層時，應能由調度中心操作人員通過控制臺上的調度電話、鍵盤、鼠標，或由調度計劃的運行程序，向各站點計算機監控子系統下達控制、調節命令，實現全線自動控制、泵站優化的調度方式。即調度中心的值班人員輸入全線總流量Q的目標值計劃，調度層計算機監控子系統自動計算各個泵站的流量要求和泵組的起停臺數，同步機和異步機匹配，實現各個泵站的泵組的順序起停和流量的調節，優化運行，并可根據各分水點的流量要求，由值班人員設定和調整各分水流量。

4．流量控制及其平衡是調度層計算機監控子系統的重要任務和功能。全線流量變化的穩態影響因素主要為全線供水流量目標值的變化，暫態影響因素主要來自沿線分水點分水量的變化和各泵站泵組運行情況的偏差以及水情影響。因Δt內，除進行靜態流量平衡分配運行外，應能進行動態流量平衡的閉環控制此在計算時段和調節。對于小的流量變動，通過調節泵站運行泵組的葉片角度進行平衡；對于流量變動大的擾動，通過增減開機臺數平衡。

5．調度層計算機監控子系統在滿足安全運行的前提下，應具有可根據調度中心值班員輸入的總流量目標計劃值或供排水運行優化調度系統的決策方案，實現如（下轉第181頁）（上接第11頁）下APC和經濟運行的功能：校核各泵站進出水池水位差、當前揚程和泵組的運行效率特性，在各種安全和效率的約束條件下，找出滿足總流量目標下的全線合理、優化的流量分配方案，下達至各站點，并根據流量變化，實施流量平衡調節控制功能，對各泵站進行動態流量閉環修正和補償。自動確定各泵站起停的時間間隔及限制要求，自動逐級起停各泵站的運行。APC運行應可實現閉環、開環和半開環的運行模式。

6．仿真系統應能模擬整個系統及各站點的運行情況，仿真供排水過程流道的水力過渡過程以及各種狀態和運行工況，在線和離線仿真各種數據采集和控制調度功能。仿真系統應具有在線模擬功能，預演供排水計劃目標的各種調度方案，并找出最為可行的模式，并將模擬工況轉換為實際工況。培訓系統可進行離線系統模擬，模擬各種操作和調度控制，并模擬相應的操作和控制結果，便于人員培訓和系統掌握。

四、應用方向

隨著網絡經濟時代的到來，計算機技術和網絡通信技術在20世紀得到了飛速發展，進入21世紀，人類全面邁向一個信息時代，電子商務、虛擬企業、動態聯盟、敏捷供需鏈等新的管理模式不斷出現，企業要想在這樣的競爭環境中取勝，必須充分利用信息技術，優化企業資源利用，提高企業的應變能力和經濟效益。從現實狀況來看，我國大型泵站計算機監控應用系統的發展還十分緩慢，因此利用大型泵站計算機監控系統，實現泵站經濟、安全運行，不僅可以節省資源，提高勞動生產率，還可以減少安全隱患，給泵站帶來良性的發展。況且現在國家很多大型泵站項目的相繼投入，這些工程都急需這樣的系統，因此開發大型泵站計算機監控系統可以改變我國大型泵站的現狀，未來幾年內需求將逐步增長。

參考文獻

[1]劉超．泵站經濟運行[M]．北京：中國水利水電出版社，1995．

[2]劉竹溪，馮廣志．中國泵站工程[M]．北京：水利電力出版社，1993．

[3]水利發電廠計算機監控系統設計規定（DL/T5065-

1996）[S].

作者簡介：王喜龍，男，淮安市楚州區茭陵抽水站工程師。