【摘要】泵站是水利樞紐工程的主要設(shè)施,泵站設(shè)施為城市防洪排澇和農(nóng)村引水排灌起到關(guān)鍵作用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科技水平的大力提高,對(duì)水利設(shè)施和水環(huán)境提出了更高的要求。而城市排水泵站也需要進(jìn)一步提升自動(dòng)化設(shè)施水平,實(shí)現(xiàn)泵站自動(dòng)化監(jiān)控和集中調(diào)度管理。文章主要對(duì)泵站的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行分析探討！

　　【關(guān)鍵詞】泵站；自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)　　　　水利行業(yè)是一個(gè)歷史十分悠久的行業(yè)，也是信息十分密集的行業(yè)。而采用新技術(shù)、新設(shè)備對(duì)水利工程項(xiàng)目的設(shè)備與管理進(jìn)行現(xiàn)代化改造和智能化建設(shè)是歷史發(fā)展的必然趨勢(shì)，對(duì)社會(huì)主義建設(shè)和水利行業(yè)的發(fā)展前景有著深遠(yuǎn)的意義。水利泵站作為水利系統(tǒng)最基層的工程之一在防洪、保護(hù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全以及環(huán)境保護(hù)等諸多方面都發(fā)揮了巨大的積極作用。為了進(jìn)一步發(fā)揮水利泵站的綜合利用效益,盡可能減少洪澇災(zāi)害的損失，提高調(diào)度管理的決策水平，建設(shè)水利泵站綜合自動(dòng)化監(jiān)控信息系統(tǒng)是必不可少的?！　?.系統(tǒng)構(gòu)成　　監(jiān)控系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)和圖像監(jiān)視控制系統(tǒng)三個(gè)部分。　　計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式的開(kāi)放型結(jié)構(gòu)。監(jiān)控系統(tǒng)分兩層，即集中監(jiān)控層和現(xiàn)地監(jiān)控層。LCU控制柜分機(jī)組LCU控制柜和公用LCU控制柜，LCU與集中監(jiān)控層（控制臺(tái)）的網(wǎng)絡(luò)連接采用雙絞線連接?！　∮?jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)各主要設(shè)備配置及描述如下：　　1.1集中監(jiān)控層　　1.1.1操作員工作站（計(jì)算機(jī)主機(jī)）　　兩臺(tái)主機(jī)既是系統(tǒng)服務(wù)器，又是操作員工作站。工作方式互為熱備用，即兩臺(tái)主機(jī)的系統(tǒng)同時(shí)工作。當(dāng)主用機(jī)發(fā)生故障時(shí)，備用機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)具有對(duì)故障系統(tǒng)相同的內(nèi)容且繼續(xù)對(duì)過(guò)程作數(shù)據(jù)登錄，并且對(duì)以前登錄的數(shù)據(jù)具有完全的訪問(wèn)權(quán)限，一旦主用機(jī)恢復(fù)正常，就可以自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，切換過(guò)程無(wú)擾動(dòng)?！　≈鳈C(jī)功能包括對(duì)整個(gè)工程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理，在線或離線計(jì)算功能，各種圖表、曲線的生成，事故、故障信號(hào)分析處理。運(yùn)行值守人員通過(guò)LED的圖形化畫(huà)面，進(jìn)行整個(gè)工程運(yùn)行監(jiān)視、控制和數(shù)據(jù)庫(kù)報(bào)表管理?！　?.1.2網(wǎng)絡(luò)設(shè)備　　集中監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)采用進(jìn)口快速以太網(wǎng)交換機(jī)，網(wǎng)絡(luò)交換速度高達(dá)100Mbps，保證數(shù)據(jù)、圖形和語(yǔ)音信息的高速傳輸。集中監(jiān)控層與現(xiàn)地級(jí)監(jiān)控層LCU采用雙絞線連接，保證信號(hào)的可靠傳輸?！　【W(wǎng)絡(luò)交換機(jī)預(yù)留有與上一級(jí)信息中心和水利閘（站）群監(jiān)控中心的聯(lián)網(wǎng)接口，接口速度100Mbps,接口協(xié)議為T(mén)CPIP?！　?.1.3網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)　　網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)選用A3黑白激光打印機(jī)，支持寬幅（A3）高速打印。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)高速共享；打印報(bào)警、事故和歷史數(shù)據(jù)操作信息等報(bào)表?！　?.1.4UPS電源設(shè)備　　計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、LCU和集中監(jiān)控層設(shè)備的采用集中供電，在中央控制室配置一套6KVA在線式UPS電源裝置，電源裝置采用進(jìn)口電池，電池容量按滿足30Min備用工作時(shí)間配置。　　1.2現(xiàn)地控制層　　1.2.1機(jī)組LCU控制柜　　機(jī)組LCU現(xiàn)地監(jiān)控層分別對(duì)同步電動(dòng)機(jī)及水泵、勵(lì)磁裝置、防洪閘、清污機(jī)、冷卻水（供水）系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)采集和控制。控制柜主要由PLC數(shù)據(jù)采集控制單元組成。機(jī)組的溫度檢測(cè)和電量測(cè)量由相應(yīng)的機(jī)組微機(jī)保護(hù)裝置中的RTD溫度檢測(cè)模塊和電量測(cè)量模塊來(lái)完成。機(jī)組LCU的PLC與機(jī)組微機(jī)保護(hù)裝置及勵(lì)磁裝置采用Modbus-RTU通訊?！　‖F(xiàn)地監(jiān)控層機(jī)組LCU的數(shù)據(jù)采集和控制采用進(jìn)口名牌高檔型的PLC，要求PLC為模塊化結(jié)構(gòu)，支持熱插拔，通信和擴(kuò)充性能好。PLC具有以太網(wǎng)（RJ45）接口能通過(guò)雙絞線直接連接至網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)?！　?.2.2公用LCU控制柜　　公用設(shè)備LCU主要由公用PLC數(shù)據(jù)采集控制單元組成。公用溫度檢測(cè)由泵站溫度巡檢裝置測(cè)量，電量測(cè)量由10KV進(jìn)線(母線)和站用及勵(lì)磁用變壓器的微機(jī)保護(hù)裝置中的電量測(cè)量模塊測(cè)量，其它由智能電表測(cè)量。LCU與微機(jī)保護(hù)裝置及智能電表采用Modbus-RTU通訊?！　」肔CU現(xiàn)地監(jiān)控層分別對(duì)10KV進(jìn)線（母線）、站用變和勵(lì)磁變、以及低壓進(jìn)線、排水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制。公用LCU現(xiàn)地監(jiān)控層PLC數(shù)據(jù)采集和控制采用的PLC與機(jī)組相同。　　2.系統(tǒng)功能　　系統(tǒng)的主要目標(biāo)：接受調(diào)度指令，實(shí)現(xiàn)整個(gè)水利泵站的自動(dòng)監(jiān)控。提高水利泵站安全運(yùn)行和管理水平，改善管理人員的工作條件?！　?.1集中監(jiān)控層功能　　2.1.1運(yùn)行監(jiān)視和事件報(bào)警　　定時(shí)從LCU采集全站機(jī)組、公用設(shè)備、線路開(kāi)關(guān)、母線、閘門(mén)等生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，更新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。在LED上顯示運(yùn)行監(jiān)視圖、操作結(jié)線圖等各種畫(huà)面，以及趨勢(shì)曲線，各種一覽表、測(cè)點(diǎn)索引等，定時(shí)刷新畫(huà)面上的設(shè)備狀況和運(yùn)行數(shù)據(jù)，使運(yùn)行人員可清晰地監(jiān)視全站的運(yùn)行狀態(tài)、操作狀態(tài)過(guò)程和報(bào)警信息。　　響應(yīng)LCU確認(rèn)后上送的模擬量越復(fù)限、開(kāi)關(guān)量狀變和監(jiān)控系統(tǒng)自診斷故障等各種事件，根據(jù)預(yù)置要求進(jìn)行語(yǔ)音、音響、簡(jiǎn)報(bào)、事件一覽表登錄，自動(dòng)推出相應(yīng)畫(huà)面和事故處理提示、畫(huà)面閃光和變色、打印事故追憶記錄等?！　?.1.2控制和調(diào)節(jié)　?。?）運(yùn)行人員在控制臺(tái)通過(guò)LED向LCU發(fā)出各種控制調(diào)節(jié)命令，監(jiān)視操作全過(guò)程，并可在必要時(shí)干預(yù)控制操作的執(zhí)行。操作命令可以包括以下幾種：機(jī)組啟、停；斷路器的合、分；輔助設(shè)備的啟、停等。　?。?）在操作執(zhí)行過(guò)程中，LED將顯示操作各主要階段進(jìn)行的過(guò)程，命令菜單上當(dāng)前執(zhí)行和已完成的步驟將顯示不同顏色，某步驟完成后，相應(yīng)的設(shè)備圖標(biāo)將改變圖符和顏色，在操作一覽表上登錄操作結(jié)果或失敗原因。　　2.1.3統(tǒng)計(jì)報(bào)表　　根據(jù)水利泵站提供的基本資料，按照實(shí)際需求，系統(tǒng)可以生成實(shí)用而齊全的報(bào)表系統(tǒng)，同時(shí)還能夠提供與《泵站八項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)》考核內(nèi)容有關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?？偟膱?bào)表內(nèi)容主要如下：　　（1）根據(jù)系統(tǒng)提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可生成的對(duì)機(jī)組的考核內(nèi)容包括排水能源單耗、排水量、排水成本、單位功率效率、排水效率、安全運(yùn)行率等數(shù)據(jù)?！　。?）根據(jù)泵站對(duì)機(jī)組運(yùn)行的管理需要，系統(tǒng)相應(yīng)地設(shè)置各機(jī)組運(yùn)行記錄表。報(bào)表統(tǒng)計(jì)包括電動(dòng)機(jī)電量和溫度量、水泵流量和揚(yáng)程、機(jī)組的開(kāi)停機(jī)時(shí)間等相關(guān)內(nèi)容。管理人員只要輸入相應(yīng)的開(kāi)始日期、結(jié)束日期，就可以查詢到該時(shí)段的機(jī)組運(yùn)行情況記錄。　?。?）各機(jī)組的歷史運(yùn)行記錄，可以按年、臺(tái)、第次分別查詢相應(yīng)的項(xiàng)目?！　?.1.4通訊功能　　與各現(xiàn)地監(jiān)控層LCU的通訊，與上級(jí)水利閘（站）群監(jiān)控中心通訊（預(yù)留接口），與上級(jí)信息中心通訊（預(yù)留接口）?！　?.1.5人機(jī)接口　　人機(jī)接口包括彩色液晶顯示器（LED）、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)和打印機(jī)，它不但為運(yùn)行人員提供對(duì)整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)控的各種手段，而且具有對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)在線自診斷，投、退設(shè)備功能，其實(shí)現(xiàn)的功能有：調(diào)畫(huà)面、一覽表、測(cè)點(diǎn)索引；趨勢(shì)顯示的設(shè)置和啟動(dòng)；模擬量限值的修改等?！　?.1.6自診斷及冗余管理　　當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及各種單元發(fā)生故障或發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，自診斷程序能正確地判斷出故障內(nèi)容，能對(duì)外部設(shè)備和計(jì)算機(jī)硬件進(jìn)行自檢修，指出故障設(shè)備，以便迅速更換。當(dāng)主服務(wù)器故障時(shí)，能將控制權(quán)自動(dòng)切換到備用服務(wù)器?！　?.2現(xiàn)地監(jiān)控層LCU功能　　2.2.1機(jī)組LCU的主要功能　　（1）數(shù)據(jù)采集及處理　?、匍_(kāi)關(guān)量采集及處理　　機(jī)組LCU按周期掃查全部開(kāi)入量，進(jìn)行狀態(tài)檢查，更新數(shù)據(jù)庫(kù)，在開(kāi)關(guān)量發(fā)生變位時(shí)，可以產(chǎn)生事件記錄，并根據(jù)控制流程進(jìn)行動(dòng)作處理或接點(diǎn)復(fù)歸處理。所有事件記錄，流程的執(zhí)行情況不僅保存于機(jī)組LCU，還全部送集中監(jiān)控層。中斷開(kāi)關(guān)量具有中斷能力，響應(yīng)速度快，可按其變位發(fā)生時(shí)間形成事件記錄,會(huì)立即中斷當(dāng)前的工作。②模擬量采集與處理　　電氣模擬量的采集由相應(yīng)機(jī)組的微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)的測(cè)量模塊或多功能電表及相關(guān)測(cè)量變送器完成。機(jī)組的采集參數(shù)包括：電流、電壓、有功、無(wú)功、頻率、功率因素、勵(lì)磁電流電壓等電量參數(shù)。溫度量也采用微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)的RTD溫度模塊進(jìn)行采集，采集對(duì)象包括電機(jī)定子（或電機(jī)定子表面）、軸承和水泵推力軸承、室內(nèi)外等。根據(jù)運(yùn)行需要，可設(shè)置以上模擬量低低限（LL）、低限（L）、高限（H）、高高限（HH）報(bào)警值，系統(tǒng)提供越復(fù)限報(bào)警及處理功能?！　。?）控制與操作　　機(jī)組LCU可以接受上位機(jī)或LCU屏上的輸入命令，執(zhí)行相應(yīng)操作。機(jī)組LCU通過(guò)其輸出繼電器的接點(diǎn)去動(dòng)作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，單接點(diǎn)形式的輸出點(diǎn)共90多點(diǎn)，分別作用于各種管路的電磁閥、線路的斷路器和電動(dòng)機(jī)等現(xiàn)地設(shè)備輸入點(diǎn)?！　。?）診斷功能　　機(jī)組LCU具有對(duì)本身的硬件及各控制單元進(jìn)行全面的保護(hù)性自我檢驗(yàn)功能，并根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果采取相應(yīng)的保護(hù)性措施，防止出現(xiàn)不良結(jié)果。LCU同時(shí)向主機(jī)報(bào)告診斷的結(jié)果，根據(jù)自診斷記錄，值班維護(hù)人員可以了解LCU裝置工作是否良好，指導(dǎo)處理異常情況。　?。?）通信功能　　機(jī)組LCU與集中監(jiān)控層的通信。通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，通信的主要內(nèi)容有：　　將LCU采集到的各種信息、正在執(zhí)行的控制操作、內(nèi)部自診斷結(jié)果即時(shí)送上主機(jī)。接受主機(jī)的控制命令等?！　?.2.2公用LCU主要功能　　公用LCU與機(jī)組LCU的控制結(jié)構(gòu)及設(shè)備相同，因此，其數(shù)據(jù)采集與處理，控制與操作，自診斷，通信等方面的基本功能，與機(jī)組LCU大致相同?！　?.系統(tǒng)主要軟件　　本工程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件流程示意圖如下：　　計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件流程示意圖　　3.1操作系統(tǒng)　　操作系統(tǒng)采用MicroSoft中文NT操作系統(tǒng)。WindowNTServer中文版操作系統(tǒng)是實(shí)時(shí)多任務(wù)，功能強(qiáng)大，多用途的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)?！　?.2監(jiān)控軟件　　系統(tǒng)監(jiān)控軟件采用商業(yè)化的進(jìn)口名牌公司的工業(yè)組態(tài)軟件軟件，系統(tǒng)基于MicroSoftWindowsNT或MicroSoftWindows2000平臺(tái)，有良好的兼容性、準(zhǔn)確性和可靠性。監(jiān)控子系統(tǒng)軟件可在Fix、Cimpicity、Intouch、FactoryLink、WinCC監(jiān)控軟件中選擇?！　∵M(jìn)口名牌公司的工業(yè)控制系統(tǒng)軟件應(yīng)是完全開(kāi)放的系統(tǒng)，支持各種軟件工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)如：DDE，OLE，ACTIVEX，ODBC，TCPIP，OPC等，作為共享的基礎(chǔ)。并提供一組進(jìn)行的工具和手段，以便生成完全滿足要求的監(jiān)控系統(tǒng)。充分采用客戶服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，使監(jiān)控系統(tǒng)能夠提供數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的全面集成和共享，提高性能，降低成本。系統(tǒng)監(jiān)控軟件除了提供一組包括實(shí)時(shí)歷史趨勢(shì)、報(bào)警、畫(huà)面編輯、報(bào)表、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)直接組態(tài)登錄的基本功能以外，還有SPC，服務(wù)器冗余，RECIPE，TRACK，WEBGATEWAY，PAGER，歷史數(shù)據(jù)分析，多種PLCDCS通訊驅(qū)動(dòng)程序等多種可選項(xiàng)?！　∩衔粰C(jī)監(jiān)控軟件采用當(dāng)前最先進(jìn)的技術(shù)、系統(tǒng)的配置和畫(huà)面的組態(tài)具有方便性，而且系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)完全靈活的和開(kāi)放的，它運(yùn)行在WindowsNT9598工作平臺(tái),通過(guò)策略和畫(huà)面組態(tài)在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與控制,具有動(dòng)態(tài)畫(huà)面、事件觸發(fā)、報(bào)警、趨勢(shì)、報(bào)表輸出、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能，能體現(xiàn)良好的通用性，靈活性，開(kāi)放性，可靠性和性能價(jià)格比，軟件已經(jīng)提供中文操作模式，能夠組態(tài)中文顯示畫(huà)面。系統(tǒng)采用了圖形用戶界面(GUI)為操作人員和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員提供監(jiān)控環(huán)境，在這個(gè)環(huán)境中可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制、報(bào)警、趨勢(shì)、數(shù)據(jù)登錄和生成報(bào)表等基本功能?！　?.3數(shù)據(jù)庫(kù)　　計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用MicroSoftSQL數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),用于數(shù)據(jù)庫(kù)管理?！　?.結(jié)束語(yǔ)　　上文的泵站自動(dòng)化工程的完成，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值班，少人值守的目的。操作人員只需通過(guò)視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控，就能準(zhǔn)確得知現(xiàn)場(chǎng)的水位情況，并通過(guò)計(jì)算機(jī)及時(shí)控制防洪閘及排水泵的開(kāi)關(guān)，極大地優(yōu)化了泵站運(yùn)行的運(yùn)行和管理，改善了操作人員的工作條件?！　　　　緟⒖嘉墨I(xiàn)】　?。郏保菪燔S增,黃莉.基于多智能體的水閘泵站綜合[J].水利水電科技進(jìn)展,2009,(03).　?。郏玻莞咝痈?自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)在河道水閘防洪排澇中的應(yīng)用[J].水利水文自動(dòng)化,2009,(01).　　［３］周荻莎.深圳市泵站水閘自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用[J].東北水利水電,2009,(04)．　?。郏矗蓐惪〗?張勤玲.計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在水閘運(yùn)行中的應(yīng)用[J].河南水利與南水北調(diào),2009,(12)．　　［５］毛梅君.小水電自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例分析[J].浙江水利科技,2006,(06)．