自动化监控系统在泵站中的应用

杨卫健

摘 要：自动化监控系统是水利工程建设过程中必不可少的基础性设施，对提高水利工程的现代化管理水平具有十分重要的作用。本文结合某泵站工程实例，对该泵站自动化监控系统的设计进行了分析，并详细介绍了该系统的控制及操作，对同类工程自动化监控系统设计具有一定的参考价值。

关键词：自动化监控系统；泵站；应用

中图分类号：TV523 文献标识码：A

0.引言

随着我国国民经济的快速发展，水利工程作为保障国民经济稳定发展的重要基础设施，其工程建设越来越受重视。其中泵站是水利工程中的重要组成部分，在防洪排涝、引水灌溉及供给水方面具有十分重要的作用。为更好地发挥泵站的功能效益，确保泵站运行的稳定性、可靠性及经济性，合理设计自动化监控系统十分必要。基于此，本文对某泵站工程自动化监控系统的设计进行了介绍。

1.工程案例

某泵站为大型泵站，主要作用有农业灌溉、防洪排涝、航运通行等。该泵站一共有4个分站，它们分别为A站、B1站、B2站以及B3站。其中，A站在03年进行了改造，加入了电子监控系统；B1站则是在00年时就开始了改造计划，但是因为当时经济条件不好，投入的资金不足，所以监控系统整体的配置比较差，有许多控制功能都无法实现；B2站中包含有一套完整的信息采集系统，不过该系统只能用于采集泵站机组的各项参数，而对于机组的控制与保护还是需要依靠传统的继电器保护控制系统；B3站的控制与保护也是依靠传统的继电器保护控制系统。在本次改造计划当中，对A站现有的监控系统进行了升级，并在B1、B2、B3三个分站当中引入了新型电子监控系统、继电器以及视频监控。

2.系统结构

2.1 电子监控系统结构。该泵站的电子监控系统结构为分层结构，没有固定值班人员，每次只安排几个人轮流进行巡检。各分站指挥中心受总指挥中心的调度，负责执行上级的命令。分站指挥中心的计算机通过内部局域网络与总指挥中心的计算机相连接，用于信息的交流与传递。

在该泵站的自动化监控系统当中，主要由5个关键部分组成：一个总监控指挥中心以及4个分站监控指挥中心。总监控指挥中心与B1、B2、B3三个分站监控指挥中心之间是通过内部局域网络连接的，而与A分站监控指挥中心是通过直接铺设光纤进行连接的。各分站监控指挥中心负责将所收集到的参数信息进行分析处理，然后将其传输给总监控指挥中心，然后总监控指挥中心通过对实际情况的判断，对各分站下达指令，从而实现分层控制与操作。由于泵站的监控系统属于分层结构，所以可以将系统分为主要控制级以及现场控制级两种。

在主要控制级当中，最主要的设施就是中心控制室。中心控制室当中包含有两套人机联系设备及其配套设备，主要负责泵站当中各电动机运行的自动化管理。

现场控制级设备的分布：在B1分站设置四套现场控制级设备，其中在两台机组位置分别设置一套监控设备，用于监控机组及配套设备的运行情况；一套监控设备用于监视和控制泵站内的其他通用设备，还有一套监控设备专门用于监视和控制闸门的开关；在B2和B3分站分别需要3套现场控制级设备，其中两套用于监控机组，一套用于监控通用设备。

操作人员通过人机联系设备了解到各线路当中断路器的工作状态、设备温度等具体情况，然后将所收集到的数据传输到总监控指挥中心。

2.2 视频监控系统结构。该泵站的视频监控系统使用的是两级中心结构，视频监控系统可以分为两级，其分别为一级中心系统和二级中心系统。其中一级中心系统是位于管理区域内，在管理区内特别设有中心系统专用服务器，用于一级中心系统与二级中心系统的联系，管理人员只需要在一级中心系统的服务器中进行登录，就可以获得其下级所有中心系统的详细资料。而二级中心系统则是设立在各个分站，二级中心系统当中所有录制的视频资料以及报警信息全部都会上传到本地服务器当中，具有二级权限的管理人员可以通过登录服务器了解到该分站的视频资料。

在各大分站的监控指挥中心都设有一台本地服务器、一台计算机以及多台视频编码器。编码器的主要作用是把视频监控系统所收集到的视频传输到本地服务器当中。在本地服务器当中还设有报警系统，报警系统主要包括参数配置部分、系统设置部分、信号传输部分、报警处理部分。

3.系统配置

上位机配置软件：上位机是指直接接受用户指令的部分，在本系统当中，使用美国的IFIX3.5软件，用于接受用户指令，并将指令传输到下位机系统当中。

下位机配置软件：下位机是指将上位机传输来的指令直接解译成控制设备运行程序代码的部分。在本系统当中，下位机配置软件是使用的美国的GE9030软件。

硬件设施：分为远程控制级、主要控制级以及现场控制级三类，优先级从高到低分别为：现场控制级、主要控制级以及远程控制级。

（1）分站控制中心：两套人机联系设备、一套本地服务器、一套完整的供电系统以及一台专业打印机。（2）现场控制级设备：在B1分站设置4套现场控制级设备，其中在两台机组位置分别设置一套监控设备，用于监控机组及配套设备的运行情况；一套监控设备用于监视和控制泵站内的其他通用设备，还有一套监控设备专门用于监视和控制闸门的开关；在B2和B3分站分别需要3套现场控制级设备，其中两套用于监控机组，一套用于监控通用设备。（3）自动化控制配件：电磁阀、压力开关、水位计、液位信号传输器等。（4）网络连接：监控系统的网络连接主要有以下几个部分：①各分站监控指挥中心与总监控指挥中心直接的信息传输，使用的内部局域网络；②各分站控制系统与各现场控制级设备的联系，使用的是标准以太网络，信息传输速率为100Mbps；③各主要控制级的人机联系设备的信息传输速率也为100Mbps；④各分站的控制系统和继电器保护装置、电流电压检测表、测温仪等装置都是连接到RS485连接口，然后再接入以太网当中。（5）总监控指挥中心：其中包括两台计算机兼人机联系设备，作为中心控制系统；另外两台本地服务器用于数据储存以及发布指令。

4.系统控制方式

该系统的控制方式为：首先结合泵站的实际工作情况，采取适当的编程方式编写控制程序。当指令下达时，首先由上位机系统接收信息，然后将指令传输到下位机系统，下位机系统对信息进行解译，解译成程序语句的形式，再传输到控制程序当中执行指令，从而实现对设备的控制。在本系统当中包含于许多种控制的方式，具体情况如图1所示。图1中只是单一机组的控制流程，如果需要对多台设备进行控制，那么还需要编写多个程序，从而分别进行控制。

结语

随着我国现代化水平的逐渐提高，自动化监控系统在泵站当中的应用也越来越广泛，有效提高了泵站工作的自动化水平，减少了泵站工作人员的工作量，提高了工作效率，并保证泵站安全稳定运行，提高泵站运行的经济效益，促进泵站的进一步发展。

参考文献

[1]宣阳.微机自动化监控系统在大中型泵站中的应用[J].科技与创新，2016（6）：121.

[2]安月兰，王亚峰，张琳.自动化监控系统在泵站中的应用论述[J].资源节约与环保，2015（7）：103-104.