水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

張 林， 馬慶勇， 張奇志

（1.中南林業(yè)科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙410128； 2.湖南省水力機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)授權(quán)站， 湖南 長(zhǎng)沙410128）

0 引言

泵是把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為所抽送液體能量的機(jī)械[1]。 當(dāng)抽送液體為水時(shí)，即為水泵。 水泵應(yīng)用廣泛，是國(guó)民生產(chǎn)與生活不可缺少的設(shè)備。水泵的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但水泵特有的流道形式和葉輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 使得水泵內(nèi)部始終存在隨機(jī)變化著的漩渦、脫流等現(xiàn)象，目前的理論體系無(wú)法完整地描述水泵內(nèi)流體運(yùn)動(dòng)的真實(shí)情況。因此，泵的檢測(cè)對(duì)于泵設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用都具有重要意義，是提高泵技術(shù)水平的重要手段之一[2]。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，水泵遠(yuǎn)程控制與檢測(cè)得以實(shí)現(xiàn)。 它能在水泵的實(shí)際使用中對(duì)其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集， 實(shí)現(xiàn)水泵工作性能及工作質(zhì)量的檢驗(yàn)，保障其正常運(yùn)行[3]。 水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)綜合了電子、傳感器、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等多種技術(shù)，能實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)、快速采集數(shù)據(jù)，提高水泵檢測(cè)的精度與自動(dòng)化程度。 2020年全球爆發(fā)新冠肺炎疫情，“無(wú)接觸” 工作成為了有效遏制疫情的方式。 水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)操作方便、采集快捷、功能強(qiáng)大、高度智能、協(xié)同度高以及契合“無(wú)接觸”的需求，必將創(chuàng)造性地改變現(xiàn)有的檢測(cè)模式，具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)的原理

目前應(yīng)用最為廣泛的水泵自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)主要包括配電系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、儀器和傳感器系統(tǒng)、視頻語(yǔ)音控制系統(tǒng)和控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[4]。 配電系統(tǒng)提供測(cè)試用電，管路系統(tǒng)為被測(cè)水泵、儀器和傳感器的安裝提供條件，儀器和傳感器系統(tǒng)安裝于管路系統(tǒng)以采集數(shù)據(jù)， 視頻語(yǔ)音控制系統(tǒng)用以直觀(guān)觀(guān)測(cè)水泵運(yùn)行情況， 控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過(guò)對(duì)管路系統(tǒng)的調(diào)節(jié)模擬水泵的不同工況， 并對(duì)儀器和傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)上，水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)添加了中心服務(wù)器與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，見(jiàn)圖1。 通過(guò)中心服務(wù)器， 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多線(xiàn)程遠(yuǎn)程控制和采集測(cè)試數(shù)據(jù)[5-6]。

圖1 水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)示意圖Fig.1 Diagram of the pump remote test system

2 水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)的應(yīng)用與前景

2.1 生產(chǎn)單位和用戶(hù)應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

目前被廣泛應(yīng)用的水泵自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可以認(rèn)為是水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)的雛形。從遠(yuǎn)程測(cè)試的角度而言，水泵自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可分為中央控制室和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試區(qū)。配電系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、儀器和傳感器系統(tǒng)、視頻語(yǔ)音控制系統(tǒng)均布置于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試區(qū)，控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)則布置于中央控制室。被測(cè)水泵在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試區(qū)安裝完成后，通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，整個(gè)測(cè)試過(guò)程均可在中央控制室完成。 受信息傳輸成本的限制，水泵自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)米級(jí)的短距離“遠(yuǎn)程”測(cè)試。且該系統(tǒng)幾乎是“一對(duì)一”的測(cè)試，即一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試區(qū)對(duì)應(yīng)一個(gè)中央控制室，交互使用的情況極為少見(jiàn)。

隨著無(wú)線(xiàn)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)， 千米級(jí)的水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。智慧水務(wù)平臺(tái)基于2017 年國(guó)務(wù)院印發(fā)《水十條》的前提產(chǎn)生[7]，由“一個(gè)中心、兩個(gè)平臺(tái)、五個(gè)體系”組成。一個(gè)中心即數(shù)據(jù)信息化中心，包括基礎(chǔ)設(shè)施、云平臺(tái)、云應(yīng)用及安全運(yùn)維系統(tǒng)；兩個(gè)平臺(tái)是對(duì)內(nèi)與對(duì)外服務(wù)平臺(tái)；五個(gè)體系是立體感知體系（智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智慧采集系統(tǒng)等）、主動(dòng)服務(wù)體系（網(wǎng)上營(yíng)業(yè)收費(fèi)系統(tǒng)、智能客服系統(tǒng)等）、自動(dòng)控制體系、智能應(yīng)用體系（智慧供排水、水務(wù)突發(fā)應(yīng)急事件和安全維護(hù)等）和支持保障體系（政策法規(guī)、人才隊(duì)伍建設(shè)及資金投入等）[8]。 水泵生產(chǎn)單位根據(jù)自身需求對(duì)其二次開(kāi)發(fā)， 已有多家單位成功研發(fā)出了智慧水務(wù)平臺(tái)并投入使用。通過(guò)智慧水務(wù)平臺(tái)，生產(chǎn)單位和用戶(hù)均可實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制、 監(jiān)測(cè)多個(gè)場(chǎng)地的水泵的運(yùn)行狀況。從“一對(duì)一”轉(zhuǎn)變?yōu)椤岸鄬?duì)多”，即多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試區(qū)對(duì)應(yīng)多個(gè)中央控制室。對(duì)用戶(hù)而言，通過(guò)水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在一個(gè)中央控制室內(nèi)對(duì)所有的水泵運(yùn)行場(chǎng)地進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)，可節(jié)省大量人力，顯著降低其運(yùn)營(yíng)成本。對(duì)生產(chǎn)單位而言，通過(guò)水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)可獲取所有其銷(xiāo)售水泵的運(yùn)行數(shù)據(jù)， 極大的幫助生產(chǎn)單位產(chǎn)品改良、產(chǎn)品研發(fā)及售后服務(wù)。

2.2 檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

市場(chǎng)主體由用戶(hù)、 生產(chǎn)單位和檢測(cè)機(jī)構(gòu)三個(gè)部分組成。用戶(hù)與生產(chǎn)單位作為直接交易的甲方與乙方，關(guān)系密切，目前應(yīng)用水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)系統(tǒng)較多。檢測(cè)機(jī)構(gòu)多數(shù)場(chǎng)合以“裁判”的身份參與，亦是市場(chǎng)的重要參與主體。 一方面，就檢測(cè)而言，檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)人員素質(zhì)、儀器儀表及設(shè)備安裝均有較高要求。尤其是儀器儀表的溯源，對(duì)于廣泛分布的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備顯然不現(xiàn)實(shí)。另一方面，檢測(cè)機(jī)構(gòu)工作方針在于科學(xué)采用試驗(yàn)方法，嚴(yán)格控制變量以獲得真實(shí)、準(zhǔn)確的測(cè)試數(shù)據(jù)。而實(shí)際尤其是用戶(hù)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)條件各異，不能確保所采集數(shù)據(jù)的真實(shí)、準(zhǔn)確性。故目前尚無(wú)檢測(cè)機(jī)構(gòu)運(yùn)用水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)。

物聯(lián)網(wǎng)思維是大勢(shì)所趨，智慧水務(wù)發(fā)展如火如荼。水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)方興未艾，因其高度智能、功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單和無(wú)接觸檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)， 被檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)用終將是必然結(jié)果。 目前檢測(cè)機(jī)構(gòu)應(yīng)用水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)的桎梏在于大多測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)施設(shè)備不能滿(mǎn)足檢測(cè)要求， 筆者認(rèn)為可以從以下幾方面進(jìn)行改善：

2.2.1 實(shí)驗(yàn)室比對(duì)

具有完善試驗(yàn)條件的生產(chǎn)單位可以與檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室比對(duì)。 生產(chǎn)單位通過(guò)實(shí)驗(yàn)室比對(duì)并獲得用戶(hù)的認(rèn)可后，在進(jìn)行設(shè)備驗(yàn)收時(shí)，用戶(hù)可以自行邀請(qǐng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的專(zhuān)業(yè)人員通過(guò)遠(yuǎn)程檢測(cè)的方式進(jìn)行產(chǎn)品運(yùn)行質(zhì)量測(cè)試，并出具最終檢測(cè)報(bào)告[9]。

2.2.2 測(cè)試系統(tǒng)檢驗(yàn)

目前已有多地檢測(cè)機(jī)構(gòu)開(kāi)展了水泵測(cè)試系統(tǒng)檢驗(yàn)的工作，并獲得了較好的市場(chǎng)認(rèn)可。水泵測(cè)試系統(tǒng)檢驗(yàn)對(duì)管件尺寸、管路設(shè)備、儀器儀表、數(shù)據(jù)不確定度等多方面進(jìn)行分析[10]。以評(píng)價(jià)測(cè)試系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。符合要求的測(cè)試系統(tǒng)， 檢測(cè)機(jī)構(gòu)通過(guò)遠(yuǎn)程測(cè)試的方式獲取檢驗(yàn)數(shù)據(jù)可以認(rèn)為是真實(shí)有效的。

2.2.3 水泵現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化

隨著水泵設(shè)備大型化、系統(tǒng)化、智能化程度的提高，水泵現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的需求越來(lái)越大。 目前水泵檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)設(shè)施設(shè)備均嚴(yán)格按照GB/T3216 及GB/T12785 等標(biāo)準(zhǔn)的要求布置。在水泵生產(chǎn)許可證制度取消前，生產(chǎn)單位的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)亦是審查的重要內(nèi)容。 因此目前檢測(cè)機(jī)構(gòu)和大多數(shù)生產(chǎn)單位的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化程度較高。 而用戶(hù)方檢測(cè)大多無(wú)需特別精確的測(cè)試數(shù)據(jù)， 所以測(cè)試條件良莠不齊。 2020 年，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)管理的指導(dǎo)意見(jiàn)》 的通知中提出鼓勵(lì)社會(huì)團(tuán)體承擔(dān)相應(yīng)行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的供給工作， 充分發(fā)揮市場(chǎng)自主制定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)政府組織制定標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充支撐作用。相關(guān)社會(huì)團(tuán)體可以此為契機(jī)，制定符合生產(chǎn)單位和用戶(hù)需求的水泵現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

3 水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)的不足

3.1 信號(hào)強(qiáng)度不穩(wěn)定

筆者對(duì)多家單位的智慧水務(wù)平臺(tái)運(yùn)行情況了解，受網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度的影響，目前的平臺(tái)運(yùn)行穩(wěn)定性有待提高。通常，中央控制室建立在生產(chǎn)單位或用戶(hù)的辦公區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備較為完善，信號(hào)穩(wěn)定。 而現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試區(qū)則各不相同，有位于城區(qū)或鄉(xiāng)鎮(zhèn)自來(lái)水廠(chǎng)， 也有位于廣大鄉(xiāng)村的中小型泵站；有建設(shè)在地面上的如景觀(guān)循環(huán)水等，也有建設(shè)在地下的如商品樓供水設(shè)備等。 目前網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋參差不齊，水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)受其限制較明顯。

3.2 網(wǎng)絡(luò)安全不可靠

信息安全是互聯(lián)網(wǎng)重要的部分。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展日新月異，而互聯(lián)網(wǎng)病毒的技術(shù)手段也愈加繁雜。 2017 年大規(guī)模爆發(fā)的WannaCry、Petya 和BadRabbit 等病毒[11]提醒了人們信息安全的重要性。 當(dāng)前水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能和控制機(jī)制在一定意義上還無(wú)法滿(mǎn)足信息安全管理的需要。 需要繼續(xù)完善信息安全基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，不斷深化信息安全管理體系建設(shè)，做好重要信息系統(tǒng)的安全保障工作，逐步構(gòu)建安全、高效、全面的信息安全保障體系，為智能水務(wù)的建設(shè)和發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的安全保障[12]。

3.3 建設(shè)體系不統(tǒng)一

雖然智慧水務(wù)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)大致相同， 但因各單位側(cè)重點(diǎn)不同，導(dǎo)致目前智慧水務(wù)平臺(tái)參數(shù)各異。且各單位各自為政，重復(fù)研發(fā)，造成大量人力物力的浪費(fèi)。因此，需要建立一套科學(xué)、可持續(xù)的自動(dòng)化技術(shù)體系。要有廣泛的適用性，也要滿(mǎn)足各單位的重點(diǎn)需求。要把設(shè)備的聯(lián)合運(yùn)行和維護(hù)放在首位， 也要根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)要求設(shè)置不同參數(shù)，控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置的參數(shù)和指標(biāo)，自動(dòng)優(yōu)化設(shè)備性能和控制生產(chǎn)過(guò)程[13]。

4 結(jié)束語(yǔ)

水泵測(cè)試技術(shù)朝著高精度、高自動(dòng)化、多功能化、智能化、方便的網(wǎng)絡(luò)控制和數(shù)據(jù)共享等方向發(fā)展[14]是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷完善、技術(shù)理論日趨成熟、生產(chǎn)檢測(cè)自動(dòng)化水平飛速提升的必然趨勢(shì)。 水泵遠(yuǎn)程檢測(cè)是國(guó)家智慧城市發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)踐體現(xiàn)，也因其功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單、高度智能，將大幅降低人力、物力和運(yùn)營(yíng)成本，成為生產(chǎn)單位、用戶(hù)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)共同的首要選擇。