自動化監控系統在泵站中的應用

楊衛健

摘 要：自動化監控系統是水利工程建設過程中必不可少的基礎性設施，對提高水利工程的現代化管理水平具有十分重要的作用。本文結合某泵站工程實例，對該泵站自動化監控系統的設計進行了分析，并詳細介紹了該系統的控制及操作，對同類工程自動化監控系統設計具有一定的參考價值。

關鍵詞：自動化監控系統；泵站；應用

中圖分類號：TV523 文獻標識碼：A

0.引言

隨著我國國民經濟的快速發展，水利工程作為保障國民經濟穩定發展的重要基礎設施，其工程建設越來越受重視。其中泵站是水利工程中的重要組成部分，在防洪排澇、引水灌溉及供給水方面具有十分重要的作用。為更好地發揮泵站的功能效益，確保泵站運行的穩定性、可靠性及經濟性，合理設計自動化監控系統十分必要。基于此，本文對某泵站工程自動化監控系統的設計進行了介紹。

1.工程案例

某泵站為大型泵站，主要作用有農業灌溉、防洪排澇、航運通行等。該泵站一共有4個分站，它們分別為A站、B1站、B2站以及B3站。其中，A站在03年進行了改造，加入了電子監控系統；B1站則是在00年時就開始了改造計劃，但是因為當時經濟條件不好，投入的資金不足，所以監控系統整體的配置比較差，有許多控制功能都無法實現；B2站中包含有一套完整的信息采集系統，不過該系統只能用于采集泵站機組的各項參數，而對于機組的控制與保護還是需要依靠傳統的繼電器保護控制系統；B3站的控制與保護也是依靠傳統的繼電器保護控制系統。在本次改造計劃當中，對A站現有的監控系統進行了升級，并在B1、B2、B3三個分站當中引入了新型電子監控系統、繼電器以及視頻監控。

2.系統結構

2.1 電子監控系統結構。該泵站的電子監控系統結構為分層結構，沒有固定值班人員，每次只安排幾個人輪流進行巡檢。各分站指揮中心受總指揮中心的調度，負責執行上級的命令。分站指揮中心的計算機通過內部局域網絡與總指揮中心的計算機相連接，用于信息的交流與傳遞。

在該泵站的自動化監控系統當中，主要由5個關鍵部分組成：一個總監控指揮中心以及4個分站監控指揮中心。總監控指揮中心與B1、B2、B3三個分站監控指揮中心之間是通過內部局域網絡連接的，而與A分站監控指揮中心是通過直接鋪設光纖進行連接的。各分站監控指揮中心負責將所收集到的參數信息進行分析處理，然后將其傳輸給總監控指揮中心，然后總監控指揮中心通過對實際情況的判斷，對各分站下達指令，從而實現分層控制與操作。由于泵站的監控系統屬于分層結構，所以可以將系統分為主要控制級以及現場控制級兩種。

在主要控制級當中，最主要的設施就是中心控制室。中心控制室當中包含有兩套人機聯系設備及其配套設備，主要負責泵站當中各電動機運行的自動化管理。

現場控制級設備的分布：在B1分站設置四套現場控制級設備，其中在兩臺機組位置分別設置一套監控設備，用于監控機組及配套設備的運行情況；一套監控設備用于監視和控制泵站內的其他通用設備，還有一套監控設備專門用于監視和控制閘門的開關；在B2和B3分站分別需要3套現場控制級設備，其中兩套用于監控機組，一套用于監控通用設備。

操作人員通過人機聯系設備了解到各線路當中斷路器的工作狀態、設備溫度等具體情況，然后將所收集到的數據傳輸到總監控指揮中心。

2.2 視頻監控系統結構。該泵站的視頻監控系統使用的是兩級中心結構，視頻監控系統可以分為兩級，其分別為一級中心系統和二級中心系統。其中一級中心系統是位于管理區域內，在管理區內特別設有中心系統專用服務器，用于一級中心系統與二級中心系統的聯系，管理人員只需要在一級中心系統的服務器中進行登錄，就可以獲得其下級所有中心系統的詳細資料。而二級中心系統則是設立在各個分站，二級中心系統當中所有錄制的視頻資料以及報警信息全部都會上傳到本地服務器當中，具有二級權限的管理人員可以通過登錄服務器了解到該分站的視頻資料。

在各大分站的監控指揮中心都設有一臺本地服務器、一臺計算機以及多臺視頻編碼器。編碼器的主要作用是把視頻監控系統所收集到的視頻傳輸到本地服務器當中。在本地服務器當中還設有報警系統，報警系統主要包括參數配置部分、系統設置部分、信號傳輸部分、報警處理部分。

3.系統配置

上位機配置軟件：上位機是指直接接受用戶指令的部分，在本系統當中，使用美國的IFIX3.5軟件，用于接受用戶指令，并將指令傳輸到下位機系統當中。

下位機配置軟件：下位機是指將上位機傳輸來的指令直接解譯成控制設備運行程序代碼的部分。在本系統當中，下位機配置軟件是使用的美國的GE9030軟件。

硬件設施：分為遠程控制級、主要控制級以及現場控制級三類，優先級從高到低分別為：現場控制級、主要控制級以及遠程控制級。

（1）分站控制中心：兩套人機聯系設備、一套本地服務器、一套完整的供電系統以及一臺專業打印機。（2）現場控制級設備：在B1分站設置4套現場控制級設備，其中在兩臺機組位置分別設置一套監控設備，用于監控機組及配套設備的運行情況；一套監控設備用于監視和控制泵站內的其他通用設備，還有一套監控設備專門用于監視和控制閘門的開關；在B2和B3分站分別需要3套現場控制級設備，其中兩套用于監控機組，一套用于監控通用設備。（3）自動化控制配件：電磁閥、壓力開關、水位計、液位信號傳輸器等。（4）網絡連接：監控系統的網絡連接主要有以下幾個部分：①各分站監控指揮中心與總監控指揮中心直接的信息傳輸，使用的內部局域網絡；②各分站控制系統與各現場控制級設備的聯系，使用的是標準以太網絡，信息傳輸速率為100Mbps；③各主要控制級的人機聯系設備的信息傳輸速率也為100Mbps；④各分站的控制系統和繼電器保護裝置、電流電壓檢測表、測溫儀等裝置都是連接到RS485連接口，然后再接入以太網當中。（5）總監控指揮中心：其中包括兩臺計算機兼人機聯系設備，作為中心控制系統；另外兩臺本地服務器用于數據儲存以及發布指令。

4.系統控制方式

該系統的控制方式為：首先結合泵站的實際工作情況，采取適當的編程方式編寫控制程序。當指令下達時，首先由上位機系統接收信息，然后將指令傳輸到下位機系統，下位機系統對信息進行解譯，解譯成程序語句的形式，再傳輸到控制程序當中執行指令，從而實現對設備的控制。在本系統當中包含于許多種控制的方式，具體情況如圖1所示。圖1中只是單一機組的控制流程，如果需要對多臺設備進行控制，那么還需要編寫多個程序，從而分別進行控制。

結語

隨著我國現代化水平的逐漸提高，自動化監控系統在泵站當中的應用也越來越廣泛，有效提高了泵站工作的自動化水平，減少了泵站工作人員的工作量，提高了工作效率，并保證泵站安全穩定運行，提高泵站運行的經濟效益，促進泵站的進一步發展。

參考文獻

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