淺析泵站自動化技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及其趨勢

楊樹人

【摘要】泵站自動化技術(shù)的發(fā)展有利于提升精細(xì)化管理水平、提高調(diào)度優(yōu)化水平能力、增強(qiáng)泵站聯(lián)合運行能力，根據(jù)《全國水利自動化與信息化規(guī)劃》，我國將依據(jù)“科學(xué)規(guī)劃、分步實施”的原則，有步驟地推進(jìn)泵站自動化與信息化建設(shè)，未來泵站自動化技術(shù)將持續(xù)向前發(fā)展。本文概述了揚水泵站自動化技術(shù)，對泵站自動化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討分析。

【關(guān)鍵詞】揚水泵站自動化技術(shù)；功能；發(fā)展；現(xiàn)狀；趨勢

一、揚水泵站自動化技術(shù)的概述

揚水泵站自動化技術(shù)是現(xiàn)代電子信息技術(shù)發(fā)展的成果之一。隨著計算機(jī)技術(shù)及功能的不斷發(fā)展與完善，造就了如今先進(jìn)的揚水泵站自動化系統(tǒng)。以我國為例，揚水泵站自動化系統(tǒng)主要由自動監(jiān)控系統(tǒng)、自動裝置以及繼電保護(hù)等設(shè)備組成，它去除了老舊的表計與控制平臺等傳統(tǒng)設(shè)備，在很大程度上減少了電纜的數(shù)量，節(jié)省了控制室的使用面積。揚水泵站自動化系統(tǒng)除了對正常工作的泵站進(jìn)行監(jiān)視、控制外，還會對泵站的一、二次設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、工作狀態(tài)監(jiān)控以及調(diào)節(jié)與控制，從而確保抽水泵站運行的安全性與高效性。在揚水泵站的正常運行過程中，一旦發(fā)生設(shè)備故障等問題時，保護(hù)裝備將立即對其進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與實施監(jiān)控，并對故障做出快速反應(yīng)，找出故障原因，進(jìn)行故障修復(fù)處理，最后恢復(fù)泵站的正常運作。保護(hù)、監(jiān)測、遠(yuǎn)傳、控制是揚水泵站自動化系統(tǒng)的四大功能。具體功能如下：監(jiān)測變電裝置、機(jī)組設(shè)備的日常運作情況；搜集設(shè)備裝置的電量信號與非電量信號進(jìn)行檢測、預(yù)警；記載、儲存、分析與處理重要的設(shè)備運行參數(shù)；記載、反饋所采集到的各項故障數(shù)據(jù)；研究、對比機(jī)組設(shè)備的開啟狀況與運行狀態(tài)；調(diào)試并修護(hù)揚水泵站的輔助裝置；合理地調(diào)節(jié)泵站機(jī)組設(shè)備的節(jié)能優(yōu)化狀況等等。更為重要的是，揚水泵站自動化系統(tǒng)還會對泵站的設(shè)備裝置起到保護(hù)作用，從而減少風(fēng)險性，預(yù)防安全事故，確保職工的生命財產(chǎn)安全。

二、泵站自動化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1、數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)。數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)是整個泵站信息化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，主要承擔(dān)著泵站信息的采集和數(shù)據(jù)處理功能。通過現(xiàn)場控制單元來采集泵站日常運行過程中的各類電氣量信息（電壓、電流、功率等）、非電氣量信息（測點的溫度、壓力、流量等）、狀態(tài)量信息（機(jī)組的工作及檢修狀態(tài)等）、開關(guān)量信息（主變及線路的投退、機(jī)泵的啟停、排水泵和風(fēng)機(jī)等附屬設(shè)備的控制等）、繼電保護(hù)信息（各類繼電保護(hù)的動作情況），采集信息后經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和邏輯判斷，對設(shè)備進(jìn)行控制并輸出相應(yīng)的告警信息。目前，在監(jiān)控信息化方面，新建的泵站都配備了計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，基本實現(xiàn)了先進(jìn)的視頻監(jiān)控技術(shù)，同時結(jié)合包括Wincc、intouch等在內(nèi)的眾多國際品牌計算機(jī)監(jiān)控軟件及網(wǎng)絡(luò)等共同完成泵站監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)。

2、運行調(diào)度技術(shù)。運行調(diào)度系統(tǒng)是泵站自動化的“神經(jīng)”，能夠根據(jù)泵站實際運行情況來進(jìn)行實時調(diào)度。在滿足泵站揚程與流量的前提下，尋找最優(yōu)的運行方式，在成本最優(yōu)的情況下實現(xiàn)泵站效益的最大化。運行調(diào)度系統(tǒng)通過計算機(jī)技術(shù)建立泵站控制對象模型，包括泵機(jī)經(jīng)濟(jì)運行模型、泵站調(diào)度管理模型等，并結(jié)合效率、成本、流量等相關(guān)約束條件，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)實施優(yōu)化控制、科學(xué)調(diào)度，通過對數(shù)學(xué)模型求解選擇最優(yōu)的機(jī)組聯(lián)合運行模式，確定不同時段、不同流量的最優(yōu)運行狀態(tài)，實現(xiàn)泵站的高效、最優(yōu)、經(jīng)濟(jì)運行。目前，在運行調(diào)度方面，供水泵站都基本實現(xiàn)了不同水平的半自動化，數(shù)據(jù)通信已經(jīng)實現(xiàn)“四遙”，有些大中型泵站可以達(dá)到以機(jī)待人、少人值守，甚至無人值守的自動化水平。

3、運行信息管理技術(shù)。泵站在運行中將產(chǎn)生大量信息，做好運行信息管理是泵站自動化的基礎(chǔ)。泵站實時運行信息管理包括實時數(shù)據(jù)采集和顯示、歷史數(shù)據(jù)綜合統(tǒng)計、泵站運行數(shù)據(jù)管理三大環(huán)節(jié)。其中實時數(shù)據(jù)采集主要包括泵站壓力、流量、水位等信息，能夠通過這些數(shù)據(jù)進(jìn)行泵站可靠性分析，一旦發(fā)現(xiàn)異常能夠?qū)崟r報警。數(shù)據(jù)信息綜合統(tǒng)計主要監(jiān)測和存儲歷史數(shù)據(jù)，包括設(shè)備操作記錄、故障錄波等，便于進(jìn)行統(tǒng)計、查詢和故障回溯。泵站運行數(shù)據(jù)管理主要包括泵站設(shè)備的配置維護(hù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)庫維護(hù)，為泵站正常運行提供數(shù)據(jù)和平臺支撐。隨著計算機(jī)信息技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)等的發(fā)展，很多泵站已經(jīng)建設(shè)了光纖環(huán)網(wǎng)形式的站級測控局域網(wǎng)，實現(xiàn)了泵站數(shù)據(jù)的高速采集，并與上級信息中心可靠地聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行統(tǒng)一的運行信息管理。

三、泵站自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢

1、測量、控制、管理一體化。科技的進(jìn)步，促進(jìn)了泵站自動化技術(shù)的發(fā)展。嵌入式智能控制器以及集PLC、HMI、I/O及通信于一體的“顯觸控一體化”O(jiān)CS控制器等技術(shù)不斷出現(xiàn)，泵站自動化朝著測量、控制、管理的一體化方向發(fā)展，新型的綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)在能夠測量與控制泵站內(nèi)關(guān)鍵機(jī)電設(shè)備的同時，還能夠以多泵站整體運行最優(yōu)為目的進(jìn)行調(diào)度優(yōu)化，集成泵站工作各個環(huán)節(jié)，將信號采集、設(shè)備控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、調(diào)度優(yōu)化、運行管理進(jìn)行一體化管理。

2、健全完善自診斷功能。新型泵站自動化應(yīng)不斷完善自診斷功能，實現(xiàn)智能故障診斷和自愈控制。目前，我國正在進(jìn)行大規(guī)模的大中型泵站升級與改造工作，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊運算、頻譜分析、狀態(tài)檢修、多信息融合等新技術(shù)將不斷應(yīng)用于泵站故障診斷領(lǐng)域，提升泵站自動化的人機(jī)協(xié)作平，推動泵站管理系統(tǒng)向自動化和智能化方向不斷發(fā)展，從簡單的數(shù)據(jù)監(jiān)測向故障診斷、智能分析、專家會診等深層次應(yīng)用轉(zhuǎn)變。

3、運行信息的實時化管理。運行信息實時化管理有利于更加便捷、高效地掌握泵站運行情況，進(jìn)行科學(xué)決策，輔助泵站管理。未來泵站運行信息的實時化將能夠?qū)崿F(xiàn)泵站運行實時監(jiān)測、最新衛(wèi)星云圖實時接收、實時在線巡視、設(shè)備狀態(tài)實時上送，基于實時性平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息多方共享，數(shù)據(jù)中心和各個子站之間以專線接入，泵站檢測庫、水情庫、設(shè)備庫、決策支持庫等數(shù)據(jù)庫集成管理、專人維護(hù)。

結(jié)束語

綜上所述，泵站承擔(dān)著地區(qū)供水的重任，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國泵站自動化技術(shù)已經(jīng)初步實現(xiàn)了集散控制，并向著測量、控制、管理一體化方向發(fā)展。并且泵站自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢同樣會結(jié)合地區(qū)及行業(yè)的實際情況，向著科學(xué)化、現(xiàn)代化方向遞進(jìn)。

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