大型水利泵站自動化控制智能化技術的發展現狀

江如春

（江蘇省江都水利工程管理處，江蘇揚州 225200）

0 引言

在水利工程運行管理中，泵站的作用十分重要，特別是在防汛防旱工程中，能夠發揮出防洪、防旱、調度等優勢作用。由于泵站在水利工程運行中必不可少，因此應當有效利用自動化控制系統，使其在泵站中的作用有效發揮。大型水利泵站所應用的自動化控制系統有較多的特點，如界面一致、數據共享等。

1 智能化技術的特點與功能

1.1 特點

（1）實用性及可靠性。泵站自動化控制系統通過現場總線通信機構按照分層分布的模式，從上層到下層進行不斷控制，此種方式能夠充分達到泵站所需要的不同功能，同時還有數據互通性高、實用性強的特點，使泵站工作效率大幅度提高[1]。

（2）安全性。泵站自動化控制系統能夠在現場完成對數據的轉化和傳輸，并且不同板塊都能夠進行自動核對與檢查，工作人員一旦因為工作失誤、操作出現問題時，系統會及時發出警報提示并且會自動禁止其操作。為了提高整體系統的穩定性、安全性，工作人員可以利用人工操作來對泵站機組進行開停工作。

（3）可維護性。泵站系統需要定期的設備維護，因此在設計自動化控制系統時，應當以維護問題當做基礎條件來進行。在對泵站自動化控制系統進行維護與定期檢查時，可以利用模塊化技術進行，確保系統正常、順利運作[2]。

1.2 主要功能

1.2.1 采集及處理數據

泵站自動化控制系統，對不同控制單元的各種數據進行收集，中心數據采集系統會對收集的各種數據進行分析并進行處理，同時主控制系統會采集非電量等相關信息、數據并將其分類整理，將出現的誤差數據和錯誤數據進行清除，壓縮最終數據同時將其記錄保存到數據終端，方便日后數據共享、查詢、使用等。

1.2.2 監控安全運行

泵站系統在運行過程中的安全性、穩定性是關鍵指標，因此對泵站系統運行的安全監控是一項必要性工作，主要體現在以下3 個方面。

（1）對運行中的泵站系統進行實時監控，確保系統的安全性。泵站工作人員可以通過泵站控制系統的主界面對設備的實際運行進行遠程監控，一旦設備在運行中出現任何異常情況，工作人員可以及時通過系統對相關參數、信息和數據等進行修改[3]。但是，進行修改相關參數的前提是工作人員需要具備一定的權限。

（2）為了確保設備運行正常，需要利用多狀態監視方式監測泵站系統。可以利用人工操作等不同方法，對設備的運行情況進行定期檢查，當出現異常問題時，系統可以及時發出警報警告，工作人員能夠對泵站系統修改參數或及時維修。

（3）對設備運行時的數據、參數和信息等進行定期分析，如果發現異常情況可以及時進行處理，同時也能提前發現故障隱患問題，及時排除、提前處理，還可以監視電容柜、閘門等參數，對系統設備進行異常判斷。

1.2.3 實時控制的功能

工作人員對泵站系統的實時控制可以利用半自動或是手動操作進行，在操作界面等設備中，直接發出相關指令，如啟動水泵、停止水泵、檢測設備故障等一系列操作。

1.2.4 設備運行維護

（1）該系統能夠自動對設備運行中的各項參數及運行狀態進行檢測，并對檢測數據進行分析和評估，工作人員能夠通過設備的信息、數據對設備的異常情況進行判斷[4]。一旦設備出現異常，可以及時對設備進行檢修，大幅提升泵站工作效率，確保泵站的穩定性，使其正常運行。

（2）泵站控制系統還具備記錄功能，能夠記錄異常狀況、報警操作等信息。

2 系統結構

2.1 系統整體

系統整體分別分為兩個組成部分，并且所具備的功能也各不相同，分別為主站控制單元和現場控制單元：主站控制單元負責共用設備、泵站機組等控制與監視工作，而現場控制單元主要是進行實時監控，利用PLC 來實時監控管轄內的泵站運行過程，在對運行過程相連中，需要通過輸入、輸出接口進行[5]。另外，泵站系統具備兩個網絡模式與兩個系統模式，由于兩者相互獨立地工作，部分系統即便出現異常、故障也能利用另一個網絡對系統信息進行控制。

2.2 自動化辦公系統

泵站分屬部門需要通過泵站自動系統所具備的特點來對各自權限進行工作，查詢泵站系統中的共享數據。為了達到文件共享，需要采用局域網通訊等不同服務將相關文件以打印的方式進行，從而促進財務電算化、物資管理等[6]。

2.3 信息發布系統

可以將泵站系統當做一個整體系統，也可以將其分成各個子系統，并且不同的子系統有著獨立性也有著連通性。泵站自動化系統開發出兩個頁面，分別為靜態頁面與動態頁面：靜態頁面是指建筑物分布、工程概況等信息不會出現變化的，而動態頁面是指系統所獲取到的數據、信息具備一定的不穩定與變動的。中心數據庫服務器能夠對各個子系統之間所存在的相關數據進行收集，使文件不會出現冗余數據，提高數據的可靠性，使數據更加準確[7]。

3 智能監測

3.1 狀態監測

為了自動采集泵站設備的水位、壓力、溫度、振動等不同類的運行狀態以及參數，可以將各類傳感器預埋在泵站主輔機系統中。通過無線網全部覆蓋泵站廠房內部環境中，來滿足不同參數與信息之間的相互傳輸，通過泵站監控系統對各類信息與參數進行統一處理后提供應用服務，以此來滿足數據共享。

3.2 智能巡檢

人工智能化通過巡檢泵站管理人員專業技能和管理水平層次不齊的現狀，結合技術發展情況開發具有移動性的巡檢系統，該系統可以對工程巡查的軌跡和現狀進行準確分析，做好相關數據記錄，這樣利于巡檢人員直接將重要的巡檢信息和數據上報給專業部門進行審查[8]。

此外，移動巡檢系統還具有安全管理信息預警提醒功能、異常處理指導功能，可以在工程運行過程中提前發現可能存在的安全隱患，及時采取預警防控措施較強處理，降低風險事件的發生率；而異常處理指導性功能，通過對設備異常情況進行檢測，并提出合理有效的處理方式，給出建設性的意見，確保工程能夠順利開展。移動巡檢系統主要按照時間的順序將巡檢人、巡檢時間、巡檢詳情等信息進行展示，利于工程運行的集中管理、提高管理水平，同時也利于實現對相關工作人員工作成績的考核和評估。

4 狀態評估

4.1 狀態分析

狀態評估需要以泵站設備運行過程中的具體參數作為檢測的重要依據，包括設備運行過程中的溫度、壓力、水位、擺渡燈光等，確立確保評估的準確性，還需要對設備運行壽命和以往檢修情況和時長進行考慮和分析。根據不同參數影響因素之間所產生的差異性，狀態評估能夠形成基于完整化的評價體系，包括主動診斷、綜合評價、振動評價、電氣評價等，每一種評價體系都包含多個監測的參數，并根據程度的差異性完成權重參數的組合。

4.2 趨勢預判

通過計算機對數據的分析能力，根據提前設計規則，按照智能化的參數不同變化，通過關鍵參數預測數據，對數據未來的趨勢進行預測，幫助工作人員做好相關決策工作。在對數據進行預測判斷時，利用先進的算法，來對工程運行進行實際的計算，按照具體的預測效果，根據結果在系統運行時不斷改進算法。除此之外，在預測算法時，為了使預測算法的效果較高，需要采用自學習功能。通過預判狀態趨勢來促進預警預報的實時信息，包含設備運行中的參數以及變化率達到限定值、所預測的相關參數達成預警值，對于各類預警預報信息類型，利用界面可視化效果來達到更好的展現方式。

5 故障診斷

5.1 故障診斷專家庫

通過對泵站運行歷史數據進行研究和專業人員長期的經驗，應當構建故障診斷專家庫，對不同故障的類型、原因、處理意見進行定義，分析故障可能出現的原因，系統能夠通過對采集數據進行分析后進行歸類，根據故障專業人員的意見與建議，明確故障原因與處理措施。故障專業人員以實際情況為基礎來對系統進行維護，使系統功能更加完善。

5.2 故障自診斷

應當對故障進行執行診斷工作，按照具體的情況對參數進行不斷分析，當對故障診斷專家庫的預設條件被觸發后，系統可以自動對故障進行深入診斷，根據流程進行處理，同時提出掛賬原因與意見。在這種情況下，不同的工作人員可以通過圖像與聲音進行報警。

6 結束語

隨著我國信息化技術的不斷發展，智能化與自動化已經成為當前各個行業的主要發展趨勢，其技術具備較多的優勢與作用，泵站運行系統應當與時代共同發展，緊跟時代發展腳步，以系統的實運行環境為基礎，提高智能化系的安全設計，有效降低相關工作人員的工作壓力，為工作人員提供更多方便、便捷，使操作、檢修過程更加簡便，使泵站高效率、高質量地工作，從而更好地完成對水資源的優化調度。