試論泵站遠程監控應用系統

華 璇

（江蘇省江都水利工程管理處 揚州 225200）

1 項目需求

1.1 現存問題

目前，國內中小型泵站較多采用在主設備附近配備人員管理，或在汛期需開啟泵站時采用現場人工操作的方式，不僅增加了人力、物力、財力開支，且無法及時準確掌握現場最新信息，達不到良好的控制效果。

部分泵站有人職守，但巡查時間、頻率無法準確掌握；主管部門不能隨時掌握泵站情況，如閘前水位、水泵開啟狀態、流量等信息；泵站設備隱患不能及時發現，如水泵是否斷電、故障等；管理效率偏低，發現問題靠打電話或派人到現場解決。

1.2 應用目標

根據管理需求，對各泵站進行統一管理，建立一套泵站遠程監控系統，達到預期效果。一是內澇管理更及時，水位報警后第一時間以自動電話、短信息等方式分級報警；二是設備管理更全面，24h監測設備狀態，實時上報斷電、故障等隱患；三是人員管理更高效，重點位置巡檢數據化，后臺全記錄，保證按時、按點巡查，提升整體管理水平。

1.3 具體需求

在管理部門調度中心建設大屏幕，增加網絡設備及電腦設備，集中顯示各泵站信息，進行遠程管控。監控軟件平臺具備顯示、存儲、查詢、控制、分析、報表等功能；地圖上顯示各泵站位置及狀態；顯示每個泵站具體信息；泵站出現故障時，可及時通過短消息向維護人員通報；經授權的操作者可自由增加、修改、刪除泵站信息。

實時數據采集包括采集每臺水泵的工況狀態，包括電源、啟停、故障狀態；采集每臺水泵的安全狀態，包括漏電流、電線溫度、電壓、電流、功率、用電量，開關控制柜是否浸水；采集水泵的流量、水壓；采集每臺閘門的電源、故障狀態；采集閘門開度；采集每臺閥門的電源、故障狀態；采集閥門開度；采集閘前的水位狀態；采集區域內降雨量；采集水位、泵房、配電房等位置的視頻數據；預留采集水質如COD（有機污染標志）、電導率（無機污染標志）、濁度、溫度的設備接口。

2 遠程監控系統方案

依據現狀及需求，制定遠程監控系統實施方案，泵站監控系統見圖1。泵站現場安裝泵站遠程測控信息裝置（包括液位、水壓、設備工況、安全等狀態及現場視頻）。監控中心增加大屏幕、客戶端等硬件設備。泵站數據發送到云平臺，通過PC客戶端和手機APP賬號登錄系統，數據在大屏幕、PC、手機瀏覽和管理。手機巡檢系統重點巡查點位，按時、按點巡查，數據同步到云平臺。

2.1 水泵遠程測控信息裝置

工程項目設計按無線方式進行數據監測，根據信號覆蓋情況，無線通信采用GPRS或新型物聯網窄帶通信技術NBIOT，裝置支持光纖或寬帶網絡上傳數據。

2.1.1 測控信息裝置主要功能

（1）采集功能。采集每臺水泵的工況狀態，包括電源、啟停、故障狀態；采集每臺泵的安全狀態，包括漏電流、電線溫度、電壓、電流、功率、用電量，開關控制柜是否浸水；采集水泵的流量；采集水泵的水壓。

（2）設置功能。測控信息裝置內可設置水壓力、電流、電壓、漏電、溫度等監測數據的上下限報警值。

（3）報警功能。當水壓力超限時，測控信息裝置立即將報警信息上報到監控中心。當泵站內水泵電源出現故障時（如過電壓、過電流、欠電壓、欠電流、電線過溫、漏電流過大），測控信息裝置立即將報警信息上報到監控中心。

（4）無線遠傳功能。測控信息裝置內放入一張物聯網卡，將泵站內的數據無線發送到中心。

（5）遠程維護功能。測控信息裝置的工作參數支持遠程設置、修改，方便用戶遠程維護終端設備。

2.1.2 水泵測控信息裝置環境指標

（1）適用環境。工作電壓：AC220V±20%；溫度范圍：-25℃～+70℃；濕度范圍：相對濕度≤90%，無凝露≤95%。

（2）工作環境。無導電塵埃、無爆炸性、腐蝕性氣體、無激烈震動、無液體噴濺；附近無強磁場、電場干擾；無線通訊信號良好的地方。

（3）數據傳輸信道。通信介質：GPRS或NBIOT無線網絡，也支持光纖、寬帶通信；傳輸誤碼率：10-4；傳輸延時：3～5s。

圖1 泵站監控系統拓撲圖

2.2 液位監測裝置

功能參數：測量范圍：0～20m（根據實測量程選定）；盲區： 0.25～0.6m；測距精度：0.3%（標準條件）；測距分辨率：1mm；壓力：常壓；供電電壓： DC24V/AC220V，防雷裝置內置；無線GPRS或NBIOT傳輸模式；環境溫度：-20℃～＋60℃；防護等級：IP65。

2.3 閘門遠程測控信息裝置

功能參數：閘門監測有效行程：1～10m（根據現場勘察選型）；精度：0.3%FS；最大允許拉伸速度：1m/s；牽引力：Max.900g；震動：10g。

2.4 閥門遠程測控信息裝置

功能參數：通過485數據接口讀取閥門執行器開度信息；閥門開度：0～100%；精度：1%FS。

2.5 雨量監測裝置

功能參數：無線GPRS或NBIOT傳輸模式；220V或太陽能供電；易安裝、維護；分辨力：0.1mm ；測量范圍：0.0～18mm/min 。

2.6 視頻監控

功能參數：720P以上清晰度，100萬以上像素；室外使用，IP66；通信方式為光纖、WIFI或4G LTE；內置存儲卡，7d以上的視頻數據循環存儲；攝像頭提供API、遠程控制功能、拍照控制，照片傳送到后臺，按某個時間點，截取±1min以內的視頻傳送到后臺。

3 監控中心與軟件平臺

3.1 監控中心的建設

監控中心配置客戶端計算機2臺，路由器1臺，UPS不間斷電源1臺，建立小型局域網。同時，在監控室安裝大屏，屏幕大小以辦公室的墻壁為基準大小確定，將重要泵站的現場數據及畫面在大屏上顯示。

3.1.1 系統安裝環境

客戶端監控計算機硬件配置要求：CPU：Intel 雙核 2.0G 或更高；內存：＞4GB；硬盤：普通硬盤 ＞1TB。

3.1.2 泵站遠程監控云平臺

（1）權限管理功能。該軟件登錄權限為管理員用戶、單位級用戶、普通用戶，管理員具備軟件操作的所有權限，單位級用戶只有操作本單位設備的權限，普通用戶只能瀏覽，不能進行遠程設置等操作。

（2）主界面——地圖顯示。主界面以整個市區地圖為背景，顯示所有監測點位置分布情況。用戶可以通過鼠標拖動自行編輯監測點的位置。將鼠標置于監測點上，可以顯示監測點的基本信息及最新監測數據，單擊測點可進入該測點的實時監測界面，查看詳細數據。

（3）數據采集與處理。界面可顯示泵站總電壓、每臺水泵的單相電流；泵站內各臺水泵的運行狀態、運行電流、故障狀態；通信設備或通道的運行狀態；水位監測點、泵房等重要位置的視頻數據。

（4）數據分析信息處理。根據適時數據刷新監控畫面狀態及數據；根據報警信息，進行故障處理；記錄報警、設備狀態變化、用戶注冊登陸等運行信息；運行趨勢分析；定時存入數據庫。

（5）報警管理。分級管理：系統區分報警的類型，確定不同的級別，采用不同的方式進行處理。數據越限處理：調整相應的工藝設備，并提示值班人員。數據越極限處理：停止相關設備的運行，并提示值班人員。設備故障報警：停止相關設備的運行，并提示值班人員。提示信息包括報警內容、計算機處理內容、處理結果、維護提示、處理預案等系統軟件按級別采用不同的方式提示值班人員，報警方式包括顏色變化、閃爍、彈出文字信息、聲音提示、電話、短消息等。

（6）人機聯系及操作。包括監控、操作、權限、實時曲線等功能。

（7）報表功能。系統可以對各遙測量自動做出日報、月報、年報，不同的時間段自動進行對比分析，通過分析歷史數據，進而對未來做出數據預測。用戶可以根據需要選擇時間和類別，然后按預覽/打印按鈕，打印有關報表。打印包括定時打印和召喚打印，召喚打印包括實時打印和歷史打印，事故、故障時自動打印。打印的表格有：操作記錄統計表，包括泵站機組開、停機時間和次數等；事故和故障統計表；越限和變位報警報表；事件順序記錄報表；日、旬、月、年排水量統計表；歷史報表；機組檢修時間和次數；設備運行狀態統計報表。日報：按設定的時間間隔，制作并打印某一天所需數據的報表。

（8）擴展。該應用軟件在完成既定監控任務的前提下，可以實現監控對象需要改變時（有所增加，減少和更改），監控軟件可以方便地在現場隨之更改，而不需做二次開發。

（9）數據交換接口。監控軟件中，可以將使用的數據導出，導出為其他相應的數據文件，可以提供給其他的應用程序使用。如：導出成為Excel表。并且提供友好的數據接口程序。

3.2 APP

實時顯示各泵站的監控數據、各監測點狀態、報警信息、審核完成情況等。

3.3 巡檢系統

智能巡檢系統利用移動互聯網、云平臺、大數據、GIS、移動定位、藍牙和二維碼等技術手段，能夠科學有效地管理巡檢人員，統一調度分配巡檢任務并實時監督巡檢工作執行進度，即時獲取巡檢結果，異常情況能夠第一時間反饋并得到響應處理。智能巡檢系統基于SaaS模式，擁有線路管理、實時通訊、智能上報、消息推送四大主要功能，改變傳統人工監管模式，搭建一個全面實時掌握巡檢人員到崗、險情及時上報、實時通訊調度的智能后臺管理系統。

智能巡檢系統的應用價值為利用互聯網云技術構建信息化管理平臺，實現資源共享，提供企業巡檢管理工作的科技化水平；建立設備整個運行生命周期的所有維護系統，資料的原始信息檔案管理，設備日常維護，檢修記錄；提高巡檢部門的內部管理水平，解決人員巡檢不到位，隱患上報不及時，數據統計不完整等巡檢難題；巡檢信息永久保存，可供領導層的隨時查閱，為管理者提供有效的巡檢數據，提高日常人員的管理水平，彌補傳統管理的缺陷；解決傳統巡檢工作時復雜的整理統計工作，替代紙質化工作，提高了管理效率。

4 結語

泵站遠程監控應用系統將極大程度上滿足泵站信息采集、設備管控、水文數據等監控的需求，可為水務工作者提供第一手實時水文數據并及時做出恰當處理，實現泵站的高效管理，同時也進一步增強了泵站的安全性■