应用物联网技术实现泵站无人值守
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图 1 PLC 控制系统的结构 Fig． 1 Structure of the PLC control system
图 2 第二泵房工艺流程 Fig． 2 Flow chart of the second pump house
3. 2 机泵控制流程 PLC 控制系统的核心就是要实现远程开停机泵
和变频机泵调速。从机泵远程操作的安全性考虑， 每一个操作都应该有一个严密的流程。软启动器与 变频器机泵的开停泵流程各不相同，分别见图 3 和 图 4。
Abstract： The updating of PLC control system and video monitoring system in the second pump house of the Linjiang pump station was introduced． The target of unattended pump station was realized through the technology of the Internet of things，and the labor cost was reduced further． The management level of pump station was improved and the safety of water supply in the second pump house could be effectively ensured for Linjiang Waterworks．
理记录，工作人员处理完报警后应通过 PLC 控制系 统记录报警原因和处理结果，以便于日后查阅，且可 为设备抢修、维护保养以及更新改造提供有效的历 史凭据。 3. 4 安全防范
为确保安全供水，系统必须要对生产运行中的 每一个关键环节进行自动记录，如重要设备的操作、 调度指令的接受、水质情况、供水情况等。
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2013 年 2 月
朱志伟: 应用物联网技术实现泵站无人值守
第7卷 第1期
3. 3 报警联动 报警是 PLC 控制系统必不可少的部分，当 PLC
检测到某一设备故障或某一仪表值超出正常范围 时，系统会发出报警信号，提醒工作人员。根据实际 情况，将报警信号分为重大报警和一般报警，并发出 不同的报警声音。
⑤ 蝶阀井室： 2 个枪机，主要观察井室内的蝶 阀有无漏水现象发生。
百度文库图 5 摄像头布置 Fig． 5 Arrangement of video cameras
5 临江泵站第二泵房无人值守管理模式
5. 1 无人值守管理模式的利弊 临江泵站第二泵房实施无人值守工程改造后，
无需水泵运行人员值守，节省了运行成本，提高了泵 站管理水平。无人值守管理模式在运行初期出现故 障的频率较高，主要体现在以下两个方面： 一是 PLC 控制系统需要经过一段时间的磨合； 二是运行和维
3 PLC 控制系统的改造
PLC 控制系统结构示意如图 1 所示。临江泵站 第二泵房 PLC 控制系统实现了对主要生产数据的 采集以及通过上位机软件显示数据； 通过对软启动 器、变频器、冷却水电磁阀以及变频风机等设备的远 程操作，实现了机泵的远程开停和调速。根据系统 预先设定的值（ 如液位、温度、水质、振动监测情况、 软启动器和变频器故障等） 发出不同级别的语音报 警，通知集控室工作人员和设备维护人员进行故障 排除。
第二泵房 PLC 控制系统具备了远程控制、实时 在线 监 测、报 警 联 动、调 度 指 挥、预 案 管 理、安 全 防 范、远程维保、在线升级、统计报表的管理功能。下 面主要从设备监视、机泵控制、报警联动、安全防范 及实时在线监测五个方面展开论述。 3. 1 设备监视
通过 PLC 采集所有生产设备的重要数据，并集 中显示在一张生产工艺流程图中，如图 2 所示。可 以看出，工作人员能够对整个第二泵房的生产情况 一目了然，并对泵房内所有的生产设备进行远程监 视和控制。
① 调节池： 2 个云台，主要观察调节池的水面 情况。
② 控制室： 5 个枪机，主要观察控制室内的电 气设备和工作人员的巡检情况。
③ 两个变压器室： 各 1 个枪机，主要观察变压 器的运行情况。
④ 泵房间： 5 个云台，主要观察每台机泵的运 行情况和冷却水压力表。每台机泵内部加装 1 个带 LED 灯光的小型枪机，对准机泵内的橡胶轴承，以 观察机泵的出水情况。
安全防范的具体措施如下： ①记录设备操作情 况，禁止操 作 员 和 一 般 用 户 对 设 备 参 数 进 行 修 改。 ②细分用户 权 限，分 别 为 管 理 员、操 作 员 和 一 般 用 户。管理员具有用户帐号管理和设备参数修改的权 限，可开设新帐号为操作员或一般用户； 操作员具有 对设备操作的权限； 一般用户只具有查看数据的权 限，不具备对设备操作的权限。③记录生产数据，系 统以历史趋势图的形式自动记录数据的变化情况， 以便于日后调阅。④严控泵房进出人员，系统需整 合现有门禁系统，清晰地记录第二泵房每一扇门的 进出情况以及每一个巡检点的巡视情况。⑤记录运 行日志，具体内容有调度指令的接受和机泵操作情 况、巡检记录、水质和供水情况等。 3. 5 实时在线监测
4 视频监视系统
视频监控系统可以允许工作人员远程监视第二 泵房的主要生产设备，全面监视生产工艺中的每一
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第7卷 第1期
供水技术
2013 年 2 月
个环节，及时发现异常情况，以采取应对措施，确保 安全 供 水。 视 频 监 视 系 统 的 主 机 选 用 ST － DVRC316HS 系列 16 路实时硬盘录像机，并通过以 太网口接入厂局域网。摄像头安装地点及监视内容 主要包括以下 5 个方面，见图 5。
图 3 软启动机泵开停泵流程 Fig． 3 Flow chart of the open and close
of pumps for soft start pump sets
图 4 变频机泵开停泵流程 Fig． 4 Flow chart of the open and close of pumps
for frequency conversion pump sets
安全供水。
2 第二泵房基本情况
2. 1 第二泵房原有管理模式 第二泵房通过泵站内调节池取水，以开泵加压
方式向临江水厂供应优质原水，日供水量为 60 × 104 m3 左右。第二泵房需配备工作人员 2 ～ 3 名，采 用 4 班 2 运转模式实行 24 h 值守。第二泵房内无 视频监视系统，巡检时工作人员需亲临现场采用摸 听看嗅想 的 传 统 方 式 进 行 巡 检，每 小 时 巡 检 一 次。 现有 PLC 控制系统只能监视生产工艺中的相关数 据，尚未实现对机泵等设备的控制，即没有实现 PLC 系统开停泵。第二泵房内的工作人员需通过电话形
报警联动内容设置如下： ①软启动器和变频器 内部故障信号； ②冷却水压力异常报警； ③电机、机 泵以及变压器室的 6 kV 变压器的温度报警； ④根据 设定的调节池、分配井及污水井液位范围发出不同 级别的报警； ⑤根据设定的浊度、氨氮范围发出不同 级别的水质异常情况报警； ⑥机泵无法开启时，根据 机泵开启流 程，系 统 自 动 判 断 故 障 原 因，并 发 出 报 警； ⑦机泵振动监测报警需要做到有报警就要有处
基于以太网的 Web 生产信息系统主要实现以 下功能： ①通过 Web 实现对临江泵站第二泵房生产 工艺情况的实时监视； ②通过 Web 实现对临江泵站 第二泵房低配电气情况的实时监视； ③通过 Web 查 看第二泵房内机泵的操作情况； ④通过 Web 查看第 二泵房内设备的故障以及报警情况； ⑤通过视频软 件实现对临江泵站第二泵房每个重要生产场所的视 频监视； ⑥实现 VPN（ 虚拟局域网） 功能，即不管身 处何地，只要能上因特网，该厂工作人员就可查看第 二泵房的生产全过程。
doi： 10． 3969 / j． issn． 1673 － 9353． 2013． 01． 009
Application of the Internet of things technology to realize unattended pump station
Zhu Zhiwei
（ Huangpujiang Raw Water Plant，Shanghai Chengtou Raw Water Co．，Ltd．， Shanghai 201114，China）
通过 WebAccess 组态软件与以太网的结合，建 立 Web 生产信息系统，实现了原水厂临江第二泵房 生产情况的实时监测，以及通过视频软件远程查看 第二泵房每个重要生产场所的视频情况，使该厂主 要领导及生产相关人员在办公室即可监视到第二泵 房的各项生产情况，从而实现了实时在线监测、决策 支持和领导桌面的管理功能。
第二泵房水泵的控制方式 主 要 采 用 ABB、AB 软启动和 AB 变频两种方式，其中 1#，2#，3#，5#，6#， 8#，9#，10#水泵采用软启动控制，4#和 7#水泵采用变 频控制。
每台机泵具备独立的冷却水系统，并带有电磁 阀、流量开关和压力表，此外每台机泵还具有独立的 温度监测系统，主要监测电机温度、水泵油箱和轴承 温度。变压器室 2 台 6 kV 的变压器都具有温度监 测系统，主要监测 A，B 和 C 相的温度及风机运行状 态。1 # 软启动机 泵 加 装 振 动 监 测 系 统，该 系 统 径 向 2 个探头成 90°，轴向 1 个探头，安装 1 个转速探头， 用来测相位及记录时域波形，并通过频域分析监测 振动的情况。
根据临江泵站第二泵房的实际生产情况，PLC
控制系统需要监视的数据主要有： ①调节池液位、临 江水厂分配井液位、污水井液位； ②每台机泵的出水 压力； ③临江水厂 3 根出水管的瞬时流量和压力； ④ 在线式水质监测仪表测定的原水浊度和氨氮值； ⑤ 每台机泵的 3 个温度监测点； ⑥1# 软启动机泵的振 动监测数据（ 可实时掌握机泵的运行工况，亦可作 为机泵是否需要检修的依据） 。
助物联网技术，实现了泵站无人值守的目标，进一步降低了运行的人工成本，提高了泵站管理水平，
有效确保了第二泵房向临江水厂的安全供水。
关键词： 物联网; PLC 控制系统; 视频监视系统; 无人值守
中图分类号： TU991． 6
文献标志码： B 文章编号： 1673 － 9353（ 2013） 01 － 0033 － 04
Key words： the Internet of things； PLC control system； video monitoring system； unattended
1 无人值守改造原则
为适应现代化泵站的管理模式，黄浦江原水厂 临江泵站第二泵房急需实施 PLC 远程控制系统、视 频监视系统以及机泵振动监测系统的更新改造，继 而实现泵站无人值守的目的。通过对第二泵房内 10 台大型水泵和辅机的 PLC 远程控制、生产场所全 方位视频监视以及机泵振动监测系统的更新改造， 可为临江泵站第二泵房的管理提供安全可控乃至个 性化的远程控制、视频监视、实时在线监测、报警联 动、调度指挥、预案管理、安全防范、远程维保、在线 升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务 功能，达到泵站无人值守的目标，确保了第二泵房的
第7卷 第1期 2013 年 2 月
供水技术
WATER TECHNOLOGY
Vol． 7 No． 1 Feb． 2013
应用物联网技术实现泵站无人值守
朱志伟
( 上海城投原水有限公司 黄浦江原水厂，上海 201114)
摘 要： 介绍了临江泵站第二泵房内 PLC 控制系统和视频监视系统的更新改造。该改造借
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第7卷 第1期
供水技术
2013 年 2 月
式接受开停泵和机泵调速的指令，并以电话形式汇 报公司调度中心。 2. 2 第二泵房主要设备
临江泵站第二泵房现有机泵 10 台，通常开启 5 台，采用开启 1 台变频机泵和 4 台软启动机泵的模 式，向临江水厂供应优质的青草沙原水，每小时供水 量保持在（ 2． 2 ～ 2． 5） × 104 m3 。
图 2 第二泵房工艺流程 Fig． 2 Flow chart of the second pump house
3. 2 机泵控制流程 PLC 控制系统的核心就是要实现远程开停机泵
和变频机泵调速。从机泵远程操作的安全性考虑， 每一个操作都应该有一个严密的流程。软启动器与 变频器机泵的开停泵流程各不相同，分别见图 3 和 图 4。
Abstract： The updating of PLC control system and video monitoring system in the second pump house of the Linjiang pump station was introduced． The target of unattended pump station was realized through the technology of the Internet of things，and the labor cost was reduced further． The management level of pump station was improved and the safety of water supply in the second pump house could be effectively ensured for Linjiang Waterworks．
理记录，工作人员处理完报警后应通过 PLC 控制系 统记录报警原因和处理结果，以便于日后查阅，且可 为设备抢修、维护保养以及更新改造提供有效的历 史凭据。 3. 4 安全防范
为确保安全供水，系统必须要对生产运行中的 每一个关键环节进行自动记录，如重要设备的操作、 调度指令的接受、水质情况、供水情况等。
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朱志伟: 应用物联网技术实现泵站无人值守
第7卷 第1期
3. 3 报警联动 报警是 PLC 控制系统必不可少的部分，当 PLC
检测到某一设备故障或某一仪表值超出正常范围 时，系统会发出报警信号，提醒工作人员。根据实际 情况，将报警信号分为重大报警和一般报警，并发出 不同的报警声音。
⑤ 蝶阀井室： 2 个枪机，主要观察井室内的蝶 阀有无漏水现象发生。
百度文库图 5 摄像头布置 Fig． 5 Arrangement of video cameras
5 临江泵站第二泵房无人值守管理模式
5. 1 无人值守管理模式的利弊 临江泵站第二泵房实施无人值守工程改造后，
无需水泵运行人员值守，节省了运行成本，提高了泵 站管理水平。无人值守管理模式在运行初期出现故 障的频率较高，主要体现在以下两个方面： 一是 PLC 控制系统需要经过一段时间的磨合； 二是运行和维
3 PLC 控制系统的改造
PLC 控制系统结构示意如图 1 所示。临江泵站 第二泵房 PLC 控制系统实现了对主要生产数据的 采集以及通过上位机软件显示数据； 通过对软启动 器、变频器、冷却水电磁阀以及变频风机等设备的远 程操作，实现了机泵的远程开停和调速。根据系统 预先设定的值（ 如液位、温度、水质、振动监测情况、 软启动器和变频器故障等） 发出不同级别的语音报 警，通知集控室工作人员和设备维护人员进行故障 排除。
第二泵房 PLC 控制系统具备了远程控制、实时 在线 监 测、报 警 联 动、调 度 指 挥、预 案 管 理、安 全 防 范、远程维保、在线升级、统计报表的管理功能。下 面主要从设备监视、机泵控制、报警联动、安全防范 及实时在线监测五个方面展开论述。 3. 1 设备监视
通过 PLC 采集所有生产设备的重要数据，并集 中显示在一张生产工艺流程图中，如图 2 所示。可 以看出，工作人员能够对整个第二泵房的生产情况 一目了然，并对泵房内所有的生产设备进行远程监 视和控制。
① 调节池： 2 个云台，主要观察调节池的水面 情况。
② 控制室： 5 个枪机，主要观察控制室内的电 气设备和工作人员的巡检情况。
③ 两个变压器室： 各 1 个枪机，主要观察变压 器的运行情况。
④ 泵房间： 5 个云台，主要观察每台机泵的运 行情况和冷却水压力表。每台机泵内部加装 1 个带 LED 灯光的小型枪机，对准机泵内的橡胶轴承，以 观察机泵的出水情况。
安全防范的具体措施如下： ①记录设备操作情 况，禁止操 作 员 和 一 般 用 户 对 设 备 参 数 进 行 修 改。 ②细分用户 权 限，分 别 为 管 理 员、操 作 员 和 一 般 用 户。管理员具有用户帐号管理和设备参数修改的权 限，可开设新帐号为操作员或一般用户； 操作员具有 对设备操作的权限； 一般用户只具有查看数据的权 限，不具备对设备操作的权限。③记录生产数据，系 统以历史趋势图的形式自动记录数据的变化情况， 以便于日后调阅。④严控泵房进出人员，系统需整 合现有门禁系统，清晰地记录第二泵房每一扇门的 进出情况以及每一个巡检点的巡视情况。⑤记录运 行日志，具体内容有调度指令的接受和机泵操作情 况、巡检记录、水质和供水情况等。 3. 5 实时在线监测
4 视频监视系统
视频监控系统可以允许工作人员远程监视第二 泵房的主要生产设备，全面监视生产工艺中的每一
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第7卷 第1期
供水技术
2013 年 2 月
个环节，及时发现异常情况，以采取应对措施，确保 安全 供 水。 视 频 监 视 系 统 的 主 机 选 用 ST － DVRC316HS 系列 16 路实时硬盘录像机，并通过以 太网口接入厂局域网。摄像头安装地点及监视内容 主要包括以下 5 个方面，见图 5。
图 3 软启动机泵开停泵流程 Fig． 3 Flow chart of the open and close
of pumps for soft start pump sets
图 4 变频机泵开停泵流程 Fig． 4 Flow chart of the open and close of pumps
for frequency conversion pump sets
安全供水。
2 第二泵房基本情况
2. 1 第二泵房原有管理模式 第二泵房通过泵站内调节池取水，以开泵加压
方式向临江水厂供应优质原水，日供水量为 60 × 104 m3 左右。第二泵房需配备工作人员 2 ～ 3 名，采 用 4 班 2 运转模式实行 24 h 值守。第二泵房内无 视频监视系统，巡检时工作人员需亲临现场采用摸 听看嗅想 的 传 统 方 式 进 行 巡 检，每 小 时 巡 检 一 次。 现有 PLC 控制系统只能监视生产工艺中的相关数 据，尚未实现对机泵等设备的控制，即没有实现 PLC 系统开停泵。第二泵房内的工作人员需通过电话形
报警联动内容设置如下： ①软启动器和变频器 内部故障信号； ②冷却水压力异常报警； ③电机、机 泵以及变压器室的 6 kV 变压器的温度报警； ④根据 设定的调节池、分配井及污水井液位范围发出不同 级别的报警； ⑤根据设定的浊度、氨氮范围发出不同 级别的水质异常情况报警； ⑥机泵无法开启时，根据 机泵开启流 程，系 统 自 动 判 断 故 障 原 因，并 发 出 报 警； ⑦机泵振动监测报警需要做到有报警就要有处
基于以太网的 Web 生产信息系统主要实现以 下功能： ①通过 Web 实现对临江泵站第二泵房生产 工艺情况的实时监视； ②通过 Web 实现对临江泵站 第二泵房低配电气情况的实时监视； ③通过 Web 查 看第二泵房内机泵的操作情况； ④通过 Web 查看第 二泵房内设备的故障以及报警情况； ⑤通过视频软 件实现对临江泵站第二泵房每个重要生产场所的视 频监视； ⑥实现 VPN（ 虚拟局域网） 功能，即不管身 处何地，只要能上因特网，该厂工作人员就可查看第 二泵房的生产全过程。
doi： 10． 3969 / j． issn． 1673 － 9353． 2013． 01． 009
Application of the Internet of things technology to realize unattended pump station
Zhu Zhiwei
（ Huangpujiang Raw Water Plant，Shanghai Chengtou Raw Water Co．，Ltd．， Shanghai 201114，China）
通过 WebAccess 组态软件与以太网的结合，建 立 Web 生产信息系统，实现了原水厂临江第二泵房 生产情况的实时监测，以及通过视频软件远程查看 第二泵房每个重要生产场所的视频情况，使该厂主 要领导及生产相关人员在办公室即可监视到第二泵 房的各项生产情况，从而实现了实时在线监测、决策 支持和领导桌面的管理功能。
第二泵房水泵的控制方式 主 要 采 用 ABB、AB 软启动和 AB 变频两种方式，其中 1#，2#，3#，5#，6#， 8#，9#，10#水泵采用软启动控制，4#和 7#水泵采用变 频控制。
每台机泵具备独立的冷却水系统，并带有电磁 阀、流量开关和压力表，此外每台机泵还具有独立的 温度监测系统，主要监测电机温度、水泵油箱和轴承 温度。变压器室 2 台 6 kV 的变压器都具有温度监 测系统，主要监测 A，B 和 C 相的温度及风机运行状 态。1 # 软启动机 泵 加 装 振 动 监 测 系 统，该 系 统 径 向 2 个探头成 90°，轴向 1 个探头，安装 1 个转速探头， 用来测相位及记录时域波形，并通过频域分析监测 振动的情况。
根据临江泵站第二泵房的实际生产情况，PLC
控制系统需要监视的数据主要有： ①调节池液位、临 江水厂分配井液位、污水井液位； ②每台机泵的出水 压力； ③临江水厂 3 根出水管的瞬时流量和压力； ④ 在线式水质监测仪表测定的原水浊度和氨氮值； ⑤ 每台机泵的 3 个温度监测点； ⑥1# 软启动机泵的振 动监测数据（ 可实时掌握机泵的运行工况，亦可作 为机泵是否需要检修的依据） 。
助物联网技术，实现了泵站无人值守的目标，进一步降低了运行的人工成本，提高了泵站管理水平，
有效确保了第二泵房向临江水厂的安全供水。
关键词： 物联网; PLC 控制系统; 视频监视系统; 无人值守
中图分类号： TU991． 6
文献标志码： B 文章编号： 1673 － 9353（ 2013） 01 － 0033 － 04
Key words： the Internet of things； PLC control system； video monitoring system； unattended
1 无人值守改造原则
为适应现代化泵站的管理模式，黄浦江原水厂 临江泵站第二泵房急需实施 PLC 远程控制系统、视 频监视系统以及机泵振动监测系统的更新改造，继 而实现泵站无人值守的目的。通过对第二泵房内 10 台大型水泵和辅机的 PLC 远程控制、生产场所全 方位视频监视以及机泵振动监测系统的更新改造， 可为临江泵站第二泵房的管理提供安全可控乃至个 性化的远程控制、视频监视、实时在线监测、报警联 动、调度指挥、预案管理、安全防范、远程维保、在线 升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务 功能，达到泵站无人值守的目标，确保了第二泵房的
第7卷 第1期 2013 年 2 月
供水技术
WATER TECHNOLOGY
Vol． 7 No． 1 Feb． 2013
应用物联网技术实现泵站无人值守
朱志伟
( 上海城投原水有限公司 黄浦江原水厂，上海 201114)
摘 要： 介绍了临江泵站第二泵房内 PLC 控制系统和视频监视系统的更新改造。该改造借
·33·
第7卷 第1期
供水技术
2013 年 2 月
式接受开停泵和机泵调速的指令，并以电话形式汇 报公司调度中心。 2. 2 第二泵房主要设备
临江泵站第二泵房现有机泵 10 台，通常开启 5 台，采用开启 1 台变频机泵和 4 台软启动机泵的模 式，向临江水厂供应优质的青草沙原水，每小时供水 量保持在（ 2． 2 ～ 2． 5） × 104 m3 。