云南省一九八煤田地质勘探队云南昆明650208
摘要：本研究主要是对通过综合监控系统来管理无人值守泵站技术的介绍，对该自动控制系统的运行方案设计和主要构成进行分析。
关键词：自动控制系统；无人值守；泵站
1无人值守管理模式
随着能源、仓储、通信等行业中无人值守管理模式的全面推广，无人值守泵站也在供水领域中相继建成。本设计的研究对象为某泵房，采用可编程控制器PLC及计算机监控系统，在掌握供水水压和水质的同时记录水泵运行参数，确保水泵工作状态的良好。无人值守管理模式在泵站中的应用还可以降低检修时间、故障率以及停水次数。为实现供水管理部门的现代化信息化，在系统设计时要考虑选择抗干扰能力强、可靠性高、维护简单及操作方便的设备。
2自动控制系统的结构设计
由现场监控子站、中心控制站及通讯网络构成该自动控制系统，是一种通过PLC（可编程逻辑控制器）和计算机组成的集散型控制系统，该系统结构如图1所示，实现了信息管理自动化和过程控制自动化的一体化。该系统运行可靠，可以实现对生产过程中的分散控制和集中监测管理，也可以实现分级控制监控子站、中心控制站和现场手动操作，由于该系统是模块化的结构设计，因此该系统符合业务拓展和优化配置的需要，并且还有扩展能力、方便维护以及良好的整体升级三方面的特点。系统设备选型在符合功能要求的前提下综合考虑了规格统一、性能指标和性价比等因素。
（1）现场监控站
由在线监测仪表、西门子S7-30系列PLC（可编程逻辑控制器）及执行器等组成的现场监控站系统主要用于采集和处理完成生产过程的工况参数及逻辑控制。
现场控制应该设置应急开关，并可以通过操作现场控制柜的按钮来操作设备进行开关；监控、面板操作应该通过自动控制来实现；远程上位机监控、操作等功能应该通过远程控制来实现。
各类仪表、网络通讯、现场面板等设备以及实现对阀门、泵等设备的全面联动控制都应该属于自动化系统，自动化系统有很多功能如：根据设定出口压力进行自动停止或者开启机泵，并对变频器进行调节，进行智能调压供水和恒压供水，应该先打开水泵再打开出水阀门对水泵进行启动，先关掉出水阀门再关闭停水泵对水泵进行关停；进水压力低于泵站的设定值时，系统发出报警信号并自动停泵；可通过上位机、面板对各种设定值进行修改；可自动根据机泵工作时间轮值切换机泵；也可自动根据时间段变换预设的出口压力值；可以在上位机和面板上监控各电气故障、设备及报警信号，应能自动对临时性的故障信号和报警通过上位机手动复位或者自动复位，不需要去现场操作；上位机不但可以对泵站设备进行远程操作还可以对所有运行参数和报警信号进行3年以上的保存。
面板组态、上位机组态、PLC程序等自动化系统软件应该有备份，需要时可以随时进行恢复。由UPS电源提供自动化系统设备、视频监控设备和网络通讯设备所需要的电能，UPS电源至少要满足8小时以上供电容量。可以根据现场控制要求以及工艺流程设定泵房PLC子站数量，图2是通过PLC对水压力控制的调节构成。流量传感器和压力传感器会在清水池中设定。
（2）中心控制室
中心控制室主要由PLC报警显示屏、UPS备用电源、2台工控机组成的管理工作站和监控工作站等其他附属设备组成。
对于无人值守泵房的远程控制和监视主要通过监控工作站来完成。操作人员可以把界面从人机界面切换到泵房的监控界面，在泵房的监控界面下，可以观察到设备工作时间、运行状况以及实时参数等；通过观察各项数据总结其变化趋势，并调节数据设定点；读取到实时报警情况和历史报警内容；远程控制现场的PLC等设备。生产运行管理及在线维护通过管理工作站来完成。采集泵房的主要设备和设施的报警信号的任务主要由PLC报警装置来完成，提醒值班人员的方式一般为灯光闪烁器或者蜂鸣器进行提醒。中控室的电源储备由UPS备用电源来供给。
3泵站信息数据连接方式
采用专门的泵站监控系统以实现现场控制站和中心控制室的数据连接。城市供水系统中加压泵站的远程管理及监控一般采用泵站监控系统。供水系统的管理人员可以在泵站中心控制室对进站压力、清水池水位、出站流量、出站压力进行远程监测。该系统采用光纤通信并且支持水泵启动自动或者手动控制、远程控制泵组的启动和停止，可以监测到泵站内部全景和重要工位以实现对泵站的无人值守。泵站监控中心、通信平台、调度中心、计量监测、远程测控终端及摄像设备共同组成了泵站监控中心。
负责与泵房控制PLC系统进行通讯的是系统监控终端，通过读取相关设备运行数据，并通过系统网络将数据发送到监控中心。数据库服务程序、排障程序、监听程序、Web发布程序等都属于监控中心服务运行的系统软件。监听程序主要目的是通过与各个采集终端通讯，并初步处理其数据存放到数据库中。建库和监控变量的配置由数据库服务程序完成。发生控制系统故障的泵房的排障工作属于排障程序的范畴。为方便管理者了解各设备运行情况，各泵房运行参数由Web发布程序进行发布。
由于无人值守泵站与监控中心GIS系统对接，且自动化程序较高，现已实现三种远程监控模式，分别是：上位机监控与管理，上位机以光纤网络为工具监控泵房设备实时情况并进行远程操作；手机终端监控有两种方式，一种是手机短信平台监视，一种用手机登陆Web版GIS系统进行监视；GIS客户端监控是利用管网地理信息系统软件，采集、存储、显示分析供水管网数据。如果可以对软件进行更新，GIS软件可对各个无人值守泵站的监控画面进行查看，并且可以确保画面和测压点为最新状态。
4结语
目前，经过多年无人值守泵房的运营，结合其运营管理的实践，可以得到以下经验：（1）无人值守泵房不仅需要一流的硬件设备更需要一流的软件支持，需要高素质的管理人员及维修人员，设备自动化程度越高，管理人员和维修人员的专业水平要求也就更高，管理也就越复杂。（2）若要实现上级GIS系统的数据和通信交换就要对水厂内生产实时监控系统的优势进行充分利用。实现对远程设备的集中管理和分布式监控的无人值守泵站，未来的主流趋势就是这种无缝的融合方式。我们应该对无人值守泵站做进一步研究，提高各控制点的运行可靠性和合理性，延长其设备寿命，减少故障，使无人值守泵站市场健康的发展。
参考文献
[1]周涛.城市自来水泵房监控系统研究与实现[D].镇江：江苏大学，2013
[1]周怡颋，凌志浩，吴勤勤.ZigBee无线通信技术及其应用探讨.自动化仪表，2015（6）