自动化技术在城市排水泵站远程监测控制系统中应用

自动化技术在城市排水泵站远程监测控制系统中的应用
中图分类号： tv675 文献标识码： a 文章编号：
概述：排水泵站作为城市基础设施的重要组成部分，是雨水及污水收集输送的唯一人工动力来源，承担着防洪、排污、排涝的重要任务。

城市排水泵站远程监测控制系统是为城市排水自动化泵站建立远程控制平台、实现三级控制模式及提供多项管理服务功能的项目。

该系统主要是通过对城市所有排水泵站进行监测，达到数据采集、数据处理、设备控制、操作日志记录、画面监视、图像监视、趋势服务、文件报表服务、报警服务、系统组态、设备运行管理、系统通信自诊断与自恢复等功能，以满足科学化调度的需求，同时保证排水泵站安全，高效运行。

1数据采集
现场控制站可自动采集各类实时数据；在事故及故障情况下，可自动采集事故、故障发生时刻的各类数据，包括设备状态；需要时也可自动接收来自全系统综合信息管理级调度和子系统监控管理级操作员站的命令信息。

所采集数据包括设备状态实时监测、电力参数实时监测、泵站环境与安全监控、设备安全与故障报警四个方面。

2数据处理
数据处理是指对每一种设备和每种数据类型的数据处理能力和方式，以用于支持系统完成监测、控制和记录功能。

模拟量数据处理包括模拟数据的滤波、数据合理性检查、工程单
位变换、模拟数据变化及越险检测等，并根据规定产生报警和报告。

状态数据处理包括防抖滤波、状态输入变化检测、并根据规定产生报警和报告。

事件顺序数据处理可记录各个重要事件的动作顺序、事件发生时间、事件名称、事件性质，并根据规定产生报警和报告。

常规控制计算和数据处理，例如有数据运算：加、减、乘、除、开方、乘方、累计；体积、流量、热量和密度补偿计算；主辅设备动作次数和运行时间维护管理统计；pid调节计算；积分；超前滞后；比例；高选、低送；输出限位等。

实时数据处理和显示可通过创建系统的i/o服务，完成对现场控制点的数据采集，并记录到实时数据库中作进一步的处理，可用于流程图上的数据显示，趋势的跟踪记录，报警的判断等相关量处理。

主要参数趋势分析处理，例如包括根据历史数据拟合出曲线等。

除此之外，还有事故追忆处理等。

3设备控制
由泵站现场操作站（触摸屏）来进行泵站控制方式的设置，泵站现场操作站设置“远程”模式之后，分控中心才能够对泵站进行接管。

常规情况下，主控中心直接控制部分对城市排水系统关系重大的泵站设备，特殊情况下，主控中心可将它直接控制的泵站的控制权分派给各自的所属分控中心，否则分控中心无权对其进行控制。

根据要求在数据采集和状态检测基础上，通过设备及参数的实时数据，以此为依据按照当前的控制方式、生产工艺流程、预定决策
参数，实施泵站设备远程控制。

4人机接口及操作日志记录
系统可通过系统级操作员站、工程师站以及基础自动化级过程控制站操作屏等设备人机接口完成系统画面监视、打印报表、设备参数及操作控制等人机联系功能。

系统通过创建操作日志记录，可以按时间顺序跟踪记录系统上所有操作发生的具体时间、操作内容、操作人员等信息，并以列表的形式显示出来。

5画面监视
系统各级智能显示系统中，可对全系统内所有点进行系统组织、综合管理、实时监控、并用丰富、生动的画面监视：
主要显示内容有：全系统、子系统和本地系统总貌显示、分组显示、单元显示；各级主辅设备运行状态图；历史趋势显示、动态流程显示、多窗口显示；
除此之外，还包括报警摘要指示及事故处理；各类记录报告；各类运行报告；操作指导及各类维护管理报表等。

6图像监视
图像监视功能包括以下几个方面：摄像机录像、动态侦测、线路状态等报警；遥控云台和摄像机镜头控制；单画全屏显示、多画面分割显示、多画面轮循显示等多种方式现场监视；硬盘定时录像、报警录像、动态录像；可系统设置、查询、画面调整、关闭等。

7趋势服务
通过创建趋势服务，可对模拟量点和开关量点进行趋势采用记录，提供实时趋势和历史趋势两种，并且可以多组趋势窗口显示。

趋势曲线可以任意放大、平移，同时可以显示曲线上每一采样时刻的具体值。

历史数据可利用磁盘文件方式来存储，支持多种方式（包括文本方式）的可视数据存储，便于用户的二次开发使用。

并且可以支持无限大的历史数据存储，存储容量仅受限于硬盘容量的大小
8文件报表服务
系统具有对各种文件的处理能力，可对各类数据、文件归档，也可对历史数据进行记录、处理、裁剪、分析和统计，并且具有点趋势图、日志、事故追忆等。

系统具有制作各类报表，图形打印、文件打印、报表打印服务等功能，例如：各类操作记录，各类事故及故障。

其中报表打印包括有日报、月报、年报等报表，曲线打印，趋势记录，事故追忆及相关量记录等。

9报警服务
通过创建报警服务，对模拟量、开关量、硬件设备和系统运行状态进行报警监视，按提供报警发生时间、报警点、报警说明等报警信息的列表显示，以及报警摘要信息。

报警按4种状态显示，以不同的色标进行区分，并能对越限超时等报警进行相应的安全处理。

报警信号在运行人员确认后方可解除。

同时根据需要，可命令或实时打印报警点的位号、时间及报警
信号等。

10设备运行管理与状态监视
系统设备运行管理可包括历史数据存储，自动统计设备运行、备用、检修时间累计，被控设备操作动作次数累计及事故动作次数累计，运行参数及经济指标等计算，操作指导，事故处理指导等。

设备状态监视是指系统可自动的、不间断的、动态的轮询外围设备的工作状态，包括现场控制站中的主控单元、智能i/o模块的运行状态，以及与工程师站、操作员站之间的网络连接状态等，并将所有出现的故障自动报告给操作站，记入报警表和日志。

11系统通信
泵站plc系统级与主控中心级间的通信是为满足综合自动化系统的遥测、遥调等功能。

可随时接收各级调度命令信息，并向他们发回实时的工作状况，运行参数及有关信息。

系统通信可利用internet网络www服务器功能进行web组态，将数据的操作和浏览转向网络远程方式。

可集上述的数据采集、实时数据转发、数据归档、数据浏览、数据统计分析、数据打印报表、事故诊断和报警处理等多功能于一体。

12 系统组态
系统应具有对全系统、子系统操作员站及现场系统控制站设备离线、在线组态功能，可以动态无扰动下载，共享数据信息。

主要负责完成在应用软件界面上选中所连接的现场设备；对所选设备分配信号；从设备功能库中选择功能块。

13系统自诊断与自恢复
本系统各级在线运行时，对系统内的硬件及软件进行自诊断，自诊断内容包括以下几类：计算机内存自检；硬件及接口自检，包括网络设备、外围设备、通信接口、各种功能模件等，当诊断出故障时，应自动发生信号，对于冗余设备，应自动切换到备用设备；自恢复功能包括软件及硬件的监控定时器（看门狗）功能；掉电保护；双机系统故障检测及自动切换。

14系统培训仿真
系统内可配置培训仿真台，在离线时，用以仿真全系统的实际运行培训操作人员，进行各种操作及维护。

系统内也可不专门配置培训仿真台，可利用工程师/编程员工作台对运行人员进行简单的操作培训。

15系统扩展功能
城市泵站远程监控系统还根据需要建立诸如信息共享、科学调度、计算机辅助调度和决策、设备维修预测模型等多种扩展功能。

本项目的建设将实现城市排水管理的动态管理、精细管理、定量管理和科学管理，对促进城市排水系统优化配置、高效利用和科学保护具有重要意义。

在现阶段，我们已经对泵站远程控制进行了简单的平台搭建和远程控制试验性探索。

目前，平台运行稳定、控制效果良好。

参考文献：
[1] 罗学东.排水泵站远程监控的解决方案. 《给水排水》，
2006,32(7).105-109
[2] 卫政.泵站现场和远程管理系统的开发与应用.《供水技术》，2010,04(3).61-64
[3] 陈金法. 泵站自动化控制系统的设计与实现.《自动化技术与应用》，2011,02.67-69。