泵站信息自动化综合系统的设计

论文摘要

近年来，我国科技迅猛发展，综合国力稳步提高，国家对水利基础设施的建设投入也越来越大。泵站作为水利行业的重要组成部分，在抗击洪涝干旱灾害、跨流域调水利工程实践中起着至关重要的作用。国外的泵站自动化程度很高，对各种泵站的运行参数实时监测、跟踪记录，节约了大量人力、物力，随时发现问题可随时解决。然而我国目前的泵站效率比较低，一般在30%左右，有的甚至低至20%，浪费大量的资源，可见加快引进先进技术，提高泵站自动化运行管理水平意义重大。文章分析了国内外泵站相关技术的发展现状，指出目前我国泵站工程建设标准比较低，机电设备技术相对落后，缺陷较多，除了少量泵站设施设备进行过更新改造外，工程老化破损情况严重，机电设备超期服役，效率低下，能耗较高，故障时有发生。重点调研了为了冯家山水库灌区，保证泵站安全运行，充分发挥灌溉效益，促进区域经济社会发展，结合槐原泵站具体情况，研究了泵站的控制对象，对泵站信息自动化综合系统的功能需求如数据采集处理、安全运行监视及事件报警、泵站运行指导、保护及事故追忆、人机接口、系统通信等方面做了详尽的分析，提出一套泵站信息自动化综合系统的设计方案。方案包括整个泵站的自动化信息采集、水泵自动控制、液位测量、流量测量、闸门控制、电气保护、工业视频等部分。泵站监测系统主要有计算机控制单元和现地测控部分组成。现地测控部分可以监控整个泵站的运行参数，向上级控制中心传输采集得到的数据以及相关设备的运行信息，此外可以独立于计算机控制单元运行，接收现地下行指令监控设备。泵站监测系统的数据采集和信息处理以及控制等主要功能主要由现地部分完成，故障报警、安全运行监控、与上级控制中心的通信、数据存储记录等由计算机控制单元完成。设计完成了泵站信息自动化综合系统的主控级、现地控制单元、微机保护、工业视频、通讯网络等部分的硬件配置，基于MCGS组态软件完成了人机界面及泵站远程调度等部分的设计。最后根据泵站运行过程当中存在的一些问题，利用遗传算法对泵站机组的优化调度进行了初步探讨，提出了一种数学模型及解决方法，为今后将遗传算法应用于泵站运行管理提供了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 技术发展及研究现状
• 1.3 论文的主要工作和特色
• 第2章 系统的总体方案设计
• 2.1 泵站信息自动化综合系统的结构及组成
• 2.1.1 系统的总体结构
• 2.1.2 结构说明
• 2.1.3 结构特点
• 2.2 泵站的控制对象
• 2.2.1 泵站工程的结构组成
• 2.2.2 水泵机组的控制
• 2.2.3 公用辅机设备
• 2.2.4 保护系统
• 2.3 泵站信息自动化综合系统的功能需求
• 2.3.1 数据采集和处理
• 2.3.2 正常运行监测及故障诊断
• 2.3.3 泵站运行指导
• 2.3.4 保护及事故追忆
• 2.3.5 控制操作
• 2.3.6 人机界面
• 2.3.7 通信系统
• 2.4 泵站信息自动化综合系统的实施方案
• 第3章 泵站自动化综合系统的硬件配置
• 3.1 泵站计算机监控主控级硬件配置
• 3.2 现地控制单元的硬件配置
• 3.3 工业视频系统
• 3.4 微机保护系统
• 3.4.1 基本组成与功能
• 3.4.2 整定和控制
• 3.4.3 检测
• 3.4.4 电动机微机保护
• 3.5 通讯网络
• 第4章 泵站自动化综合系统的软件设计
• 4.1 数据采集系统的设计
• 4.1.1 数据采集系统的组成
• 4.1.2 水泵的控制程序设计
• 4.2 数据传输子系统设计方案
• 4.2.1 泵站内部的数据传输
• 4.2.2 泵站与远程监控中心之间的信息传输
• 4.3 泵站信息处理和控制子系统
• 4.3.1 实时监控模块
• 4.3.2 趋势曲线图模块
• 4.3.3 安全运行监控模块
• 4.3.4 数据查询模块
• 4.4 微机保护系统的软件设计
• 第5章 泵站机组的优化调度研究
• 5.1 泵站节能优化调度的内容和意义
• 5.2 建立泵站机组优化调度的数学模型
• 5.3 模型的求解
• 第6章 总结与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录