無人值守系統的數據采集與管理

劉杰 馬永亮

摘 ?要：無人值守系統數據的實時性、準確性和全面性對整個系統的可靠、高效、穩定運行起著決定性的作用。如何更好地管理數據、應用數據，利用數據管控整個生產流程是我們重點探討的問題。文章主要以城門山銅礦無人值守泵站系統為例，來探討無人值守系統數據采集與管理情況。

關鍵詞：無人值守;數據采集;管理

中圖分類號：TU991.35 ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）32-0187-02

Abstract： The real-time， accuracy and comprehensiveness of unattended system data play a decisive role in the reliable， efficient and stable operation of the whole system. How to better manage data and apply data and use data to control the entire production process is our focus. This paper mainly takes the unattended pumping station system of ChengmenHill Copper Mine as an example to discuss the data acquisition and management of unattended system.

Keywords： unattended; data acquisition; management

1 概述

城門山銅礦是國內一家大型露天銅礦山，設備先進，智能化程度較高。礦區建設了完善的供排水系統。共有無人值守泵站六個。因泵站為無人值守泵站，所以對系統運行可靠性要求很高。系統數據的實時性、準確性和全面性對整個系統的可靠、高效、穩定運行起著決定性的作用。無人值守系統依靠數據采集系統采集的數據對整個工業過程進行管控。通過對數據的監控與分析，可以對設備運行狀態及故障進行分析和判斷，同時數據應用在生產管理上也具有重要的指導意義。

2 系統簡介

無人值守數據采集和管理系統主要有數據采集與檢測模塊、現場檢測模塊、遠程監控模塊。

為了有效對工作現場的各種工作數據進行采集，在工作現場布置了較多的傳感器，其可以對各種生產狀態信息進行提取，并通過數據網絡，將這些數據傳輸到計算機管理系統當中。

現場監測與控制模塊。該模塊主要由PLC邏輯控制單元、現場管理軟件和操作面板組成。計算機負責現場控制系統的運行控制，其可以對各種傳感器和PLC發送來的信息進行分析，并在該基礎上進行控制決策，并將生產現場傳輸過來的數據進行保存。為了了解操作人員開展工作，現場還配置有手動操作面板，可以及時對現場生產狀態進行控制。

為了遠程實現生產現場的監控，配置了專門的遠程監控模塊，其由計算機、管理控制軟件、數據傳輸網絡所組成。通過計算機網絡，可以實現對生產現場進行遠程操作，并實時對各種數據完成更新。遠程監控模塊還具有開放的接口，非常方便將該系統接入到其它系統當中。

3 數據類型

根據作用劃分，無人值守系統數據主要分為三類[3]。

3.1 運行數據

電流、電壓、頻率、流量、壓力、溫度、振動等，主要用于系統控制與保護、設備運行狀態監控及故障判斷。系統可根據設備運行要求設定電流、電壓、流量、壓力、溫度等保護值，當運行值超限時系統啟動保護程序對運行設備進行保護動作，同時系統還可根據生產需求自動調整電機頻率，以達到供排水平衡。

3.2 監測數據

液位、pH值、濁度，主要用于水位監測及水質監測，系統根據設定液位自動啟停設備，液位數據同時用于地下涌水及采坑匯水量的監測。pH值、濁度數據主要用于水質監測，生產部門可根據水質變化情況及時調整生產。

3.3 統計數據

設備運行時間、供排水水量。主要用于能耗分析及供排水水量統計分析。系統自動生成數據報表，對設備運行時間、供排水水量進行統計，并具備報表導出功能，還可與上級數據中心進行對接。生產部門根據報表數據對設備能效、能耗及水量進行統計與分析。

4 數據通訊系統

數據采集系統各類傳感器采集的模擬量信號經過A/D轉換后反饋至PLC控制器，PLC控制器具備通訊接口，通過網絡與控制計算機進行通訊，實現泵站的集中控制。為保障光纖通訊中斷時，調度中心仍能夠采集現場運行數據。結合城門山銅礦4G無線網絡系統建設項目，實現PLC控制柜與調度中心上位機之間的無線通訊。該通訊方式作為一種備用方式，確保對各泵站的不間斷監控。主要實現方式為：PLC與無線通訊模塊（CPE）之間可通過以太網實現通訊，通過對無線CPE模塊進行配置，最終可實現PLC與上位機之間的無線通訊，保障了無人值守泵站的穩定運行[4]。

5 數據曲線分析

點首頁“數據曲線”按鈕， 點擊之后即進入如圖1畫面：

此時畫面上顯示的多條曲線，此曲線圖最多同時顯示8條曲線。下面指示器能夠左右移動曲線。將鼠標拖動游標上的時間，能夠在旁邊筆1-筆8顯示時間點與曲線之間的交叉點值。

點擊曲線圖，出現如圖2曲線選擇界面進行選擇需要投入的曲線：

上面有一列時間顯示，可以進行輸入數值來進行查看所需要的歷史時間圖顯示。圖表長度一列是顯示圖表長度時間的，可以更改進行查看。標記一行有筆#1到筆#8，通過點擊可以進行數據類型的選擇。在圖框里面點擊需要查看的名稱的歷史曲線。通過對各類數據曲線變化的分析，可對設備運行狀態進行預判，達到預檢預修的目的，避免了設備故障的擴大化，減少維修成本。如：通過對運行電流、壓力、流量等值的曲線變化分析，可以對電機、水泵的性能進行預判;通過對pH值、濁度、液位數據變化的分析，可以實現對采坑涌水量、水質變化的分析，生產部門根據數據變化情況合理調整生產安排。

6 數據報表

數據報表主要用于生產管理、設備能效及能耗的分析，詳見圖3數據報表。

7 系統對數據的要求

7.1 數據的準確性[1]

泵站能否實現無人值守，取決于終端設備的傳感器反饋的信號和基本數據是否正確，因此前段輸出信號的設備質量及運行的穩定性非常重要。無人值守系統利用數據采集系統采集的穩定、準確、可靠的數據實現自動化工業過程控制。定期對各類傳感器進行校準和保養維護是保證數據準確穩定的前提。

7.2 數據的實時性

數據的實時性指的是數據的采集、反饋必須要及時，減少或避免延時是保證系統運行精度的必要條件。無人值守系統根據實時數據的變化情況即時調整系統的運行狀態，如：根據液位變化自動啟停泵組;電流、壓力、流量變化自動啟動保護程序等。

8 結束語

隨著工業技術的進一步發展，無人值守系統在工業企業中的廣泛應用，建設完整的數據采集系統、數據通訊系統，制定和完善設備維護計劃，并進行規范化、制度化管理，以使設備始終能夠保持最佳狀態。實現遠程對泵站無人或少人值守系統的綜合監控、集中管理，降低人員及管理成本，從而真正做到泵站的無人值守，也為其他無人值守系統提供了借鑒意義。

參考文獻：

[1]陳海波.實現泵站無人值守的幾個重要環節[J].自動化應用，2014（9）：62-63.

[2]沈旭.無人值守泵站自動化控制系統的技術探討[J].凈水技術，2019，38（S1）：290-293.

[3]武亞峰.中央水泵房無人值守系統的設計與應用[J].西部探礦工程，2020，32（05）：147-149.

[4]莫州寒，等.露天礦山無人值守泵站系統設計[J].銅業工程，2019（4）：31-33.