泵站自動化與三維BIM集成應用技術分析

鄭 楠

（中煤第三建設（集團）有限責任公司，安徽 合肥 230001）

在泵站的自動化系統設計中，需要根據各類被控對象與其余設施的使用方案，得到所有的專業化設計方案，同時對于所有取得的各類專業化設計，讓泵站中的相關設施可以得到精準控制。此外針對其他設施的建設與施工，需要按照該方案的處理協調方法，依托BIM技術，實現所有資源和信息的專業調整，以實現各個系統在性能和作用方法上的對接。

1 泵站自動化與三維BIM集成應用技術要點

1.1 自動化要點

自動化要點主要有三個要素，首先是控制精準度，對于泵站來說，其中有多種專業化的專業性設施，在各類設施的使用和運行參數的分析過程中，必須要全面根據當前的自動化系統工作要點，在得到所有專業化信息之后，從而根據所有信息的處理方案和運行決策，取得目前得到的所有信息，之后按照設定的自動控制標準，實現針對所有數據的處理[1]。其次是效率性，在各類控制參數的取得過程中，要能夠在最短的時間內得到控制結果，并且把取得的控制結果傳遞給被控對象。最后是穩定性，要確保該設施在整個運行壽命期間可以完全根據已經建立的控制化工作要點，得到所有的專業性控制信息。

1.2 集成應用技術要點

對于三維BIM集成應用技術來說，在整個系統的運行中，需要全面完成所有的綜合性管理項目，并且對于工程項目運行以及施工過程中包含的所有信息，都能夠得到完善的管理，只有在得到所有管理信息之后，才可以在整個三維系統的設計中，實現對于所有信息的處理。此外對于泵站中投入應用的所有設備、管理方案、專業建設的管理制度以及施工過程中投入的所有資源，都可以根據各類設施的專項處理工作方案與管理方法，讓其得到充分的建設，之后對于所有資源的使用方法、應用原則與處理方案都可以得到科學的處理。

2 泵站自動化系統的設計方案

2.1 整體方案設計

所謂的整體方案設計，需要能夠了解在泵站自動控制系統的設計中，使用傳統控制論下的相關方法還是現代控制理論下的控制方法，在當前的泵站系統中，已經開始推行使用基于人工智能技術以及神經網絡技術建立的新型自動控制體系，但是對于泵站這一復雜系統來說，其中也必須存在一些基礎性以及技術更加成熟的傳統控制理論下的相關控制技術。比如針對濾波系統的建設、PID控制系統、PLC控制系統等，本文認為從各類技術的建設成本以及使用方法上來看，當前的工作過程中更加適合于采用PLC控制技術，從而讓整個系統中的所有設備運行參數、運行狀態以及自我檢測能力都可以得到充分全面的保障。此外在設施總體設計方案的建設過程和管理過程中，需要了解針對被控對象以及其他設施的處置和配置方案。該系統流程圖如圖1所示。

圖1 自動控制系統的運行流程圖

2.2 傳感器系統設計

傳感器系統是整個自動化系統中最為關鍵與核心的技術體系之一，所有傳感器的運行過程中，要根據該傳感器乃至于泵站內各類被控對象的運行狀態取得分析結果和運行參數，并對其進行選擇，之后根據所有參數的后續處理方法以及信息的處理工作協調方案，對傳感器系統的專業運行狀態進行分析。比如在傳感器設施的選擇中，針對各類泵站中水泵的運行參數，其中包括轉速傳感器、震動傳感器等，這類傳感器設置過程要能夠和相關的被控對象進行直接性的連接，之后通過對所有管理數據、專業工作信息數據的分析，以全面了解當前系統在運行過程中，是否出現了極其嚴重的風險。此外針對其他的各個子系統，在建設中也需要配置專業設施。需要注意的是，在泵站的自動控制過程中，也必須要能夠具備良好的安全管理能力，而所謂的安全保障能力，一方面需要分析整個系統中是否存在極其危險的限制性因素，另一方面要分析當前的各類因素生成和處理過程針對整個系統的專業性管理結果。

2.3 通信系統設計

通信系統的設計過程要完全根據傳感器本身和運行對象之間的銜接關系、運行方法和具體的處理工作體系，對其進行相對應的分析和鋪排，只有在所有專業化管理工作信息都經過分析之后，才可以為后續的整個體系建設工作提供幫助。針對通信系統本身的設計過程，需要能夠涵蓋兩個項目。其一是有線通信系統，其二是無線通信系統。針對這兩個系統的后續建設方法和建設原則，需要完全根據整個通信系統的運行工作標準和運行工作機制進行確定。比如針對PLC控制技術，在運行過程中，需要將所有的傳感器直接和控制中樞建立電路上的關聯和交流，而針對最終取得的分析結果，就可以直接通過有線通信技術把所有的數據第一時間傳遞給被控對象，并且根據取得的控制中樞進行分析。對于長距離的通信系統，當然可以從無線通信技術和有線通信技術中擇一利用，只不過要能夠完全根據整個網絡系統針對數據傳遞上的功率和傳遞能力方面的要求進行選擇。此時要能夠在整個系統的建設過程中，建立視頻監管系統，此時建立的通信網絡渠道就必須要根據各類信息的后續利用方法和內容進行選擇。

2.4 信息處理系統設計

在信息處理系統設計過程中，要根據所有信息的控制中樞以及PLC控制技術的相關原理進行配置，PLC控制技術的核心是，建立一個專業的數據分析核心，同時產生的所有數據可以通過人機交互界面直接展示[2]。PLC系統的數據處理中，首先是針對所有數據處理中心的配置，針對泵站這一大量電氣設備集中的區域，要能夠建立分層次的管理機制，最高層次為核心的處理中樞，中級層次或者低端層次，要能夠依托高端層次下發的管理任務實現對所有硬件設施的有效管理。其次是必須要配置專業的人機交互界面，要能夠使用液晶屏以及其他的各類屏幕，把所有的信息直接展示，同時也要開發出對應軟件，軟件的功能是允許人員根據當前框架產生的信息進行人工控制，需要在軟件內輸入相應的控制指令和控制信息。最后是針對信息傳遞端口的建設，該系統允許當前建立的有線通信系統或無線通信系統和所有產生的數據，一起通過該端口向被控對象傳遞。

2.5 被控對象系統設計

在各項系統的設計中，本文認為主要面向兩個參數，一個是直接對水泵運行狀態和出力功率造成影響的分析，另一個是針對其他管理對象的處理，最為主要的是泵站中配置的各類水泵，所有水泵要能夠和被控對象和電力系統進行直接性的連接。針對連接的結果，要根據PLC自動控制系統的運行方法和處理中樞對其進行選擇和配置。而針對選擇與配置的工作結果，要根據這一對象進行指令方面的調整和使用，之后根據新的管理方法和配置原則，對生成的運行參數做出優化。對于后續工作，主要是通過傳感器的使用，收集相關系統運行過程中產生的所有信息，比如針對封閉空間的配電柜，就要配置煙霧傳感器和光電傳感器，這兩個傳感器的作用是，直接收集封閉空間內產生的環境空間參數變化信息，如果發現這類信息指標直接說明整個區域內存在火災等問題時，那么發出的指令要能夠直接與值班室的報警裝置連接并發出警示信號，同時發生的故障類型要直接在軟件交互界面上展示，讓消防人員和安全管理人員第一時間投入問題的解決。

3 泵站三維BIM集成應用技術的使用

3.1 建筑空間配置

建筑空間的配置中，針對所有的專業性建筑以及其他的各類輔助性建筑，必須要完成空間的規劃作用，因為不同空間以及類型的建筑，自然會對空間的規劃模式具有不同的要求，同時對于配電系統，由于在自動化控制體系之下的泵站必須要能夠建立機房，且機房中需要投建計算機設施，那么在整個空間的運行階段，一方面要能夠實現針對主體空間的配置，另一方面要能夠實現對于內部空間的配置[3]。對主體工程的配置，主要是在該建筑物的外墻結構內，以交叉的形式完成防護性屏蔽網的設施建設，此時就需要利用三維BIM集成應用技術，直接建立這一鋼筋網的結構。同時可以將取得的結果直接模擬分析，在確定發生雷雨天氣時，該鋼筋系統能否起到應有的電磁波屏蔽工作。另一方面是針對內部空間的合理規劃，比如針對所有機箱放置位置的規劃、供配電系統的位置規劃、相關設施和設備檢測過程中的各類設施規劃等，所有取得的規劃結構和規劃信息都要預留足夠的空間。此外針對需要調整的項目，要根據集成后的處理結果，對變更項目作出定量分析。比如某工程的變更分析數據如表1所示。

表1 泵站項目變更集成管理管理表（單位：%）

3.2 電力裝置配置

在電力裝置的配置過程中，需要全面保障所有參數都可以得到全面科學的配置，而且在得到了專業化的配置工作結果之后，也可以為后續的整個體系施工和建設工作提供幫助。對于各類線纜系統的建設過程，要根據所有設備的管理工作、管理工作標準以及取得的工作信息，對所有的電力裝置進行科學建設。比如針對泵站內的供配電系統，就需要分析所有線纜是否需要在墻體內鋪設，同時研究在地面區域是否處于裸露狀態，如果發現存在各類高風險的運行問題，則需要和該設施的后續運行狀態和運行工作標準建立良好的對應關系，同時針對電力裝置的其他設施，在具體的處理和接觸過程中，也必須根據各類設施的搭建配置工作標準、處理標準和工作協調預案，得到專業化的管理工作數據。

3.3 建筑整體鋪排

在建筑的總體鋪排過程中，要分析泵站周邊所有建筑的工作關系和處理原則，只有在所有取得的結果都得到科學、良好的配置之后，才可以認為當前建立的質量管理工作標準具有良好的可操作性。三維BIM集成技術的使用過程，要能夠充分分析整個區域可容納的建筑物數量，對于新設施的配置，要求可以根據該項標準，同時針對取得的所有專項化的處理工作結果，都必須要能夠以專項工作體系和新型管理規劃的模式進行鋪排。之后在取得了所有鋪排方案之后，可以在空間內的搭配位置、空間的使用方法上，實現對于各類信息處理工作的落實，并確保都符合管理標準和性能要求，此時即可視為泵站的建筑物空間，在處理形式上具有可靠性、科學性與完善性。

3.4 內部設施構造

在內部設施的構造中，需要依托三維BIM集成技術，一方面實現針對基礎設施保護建筑的合理鋪排，并為空間的建設過程提供全面性幫助，并進行專業化管理，對于企業網絡系統，要根據當前已經建立了的建筑物三維空間形象，以及BIM技術使用方法，了解所有可以裝配的設施使用方法[4]。對于后項工作，在各類設施和空間的后續分析中，要分析處理形式和可操作模式進行配置，針對其中所需要配置的所有設備，依托于當前已經建立了的建筑物內部空間搭配方法和搭配原則，對其進行調整和建設。比如針對泵站中的水泵設備，就要了解泵站內的搭配位置以及空間的規劃方法，尤其要分析當前建立的各類供配電系統以及設備本身是否能夠得到科學專項的調整。

3.5 工程信息集成

在工程信息的集成過程中，要根據所有的專項信息使用方法、配置原則和操作模式對其進行科學選擇，同時針對該過程中的人員配置模式、工期的管理模式、成本的投入模式等，根據當前所有工程項目的施工方案和施工標準，對其進行專業化處理。同時針對所有工程信息的后續使用方案，根據這類信息的協調和處理工作機制實現信息整合。

4 結束語

綜上所述，泵站新型自動化設計過程中，所涉及的主要工作包括傳感器的設計、信息控制中樞的設計、被控對象的設計等，所有的設計工作在具體的建設與分析過程中，必須保持整個系統的科學運行。而對于三維BIM集成技術的使用過程，主要包括主體結構的設計、搭配空間的設計、設施配置方法的設計等。