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浅谈自动化监控系统在泵站运行中的应用【摘要】泵站是水利枢纽工程的主要设施，泵站设施为城市防洪排涝和农村引水排灌以及农田灌溉起到了关键作用。
随着经济的发展，供水行业的生产任务日益加剧，人工检测已经不能满足供水泵站运行的需要，自动化监控的发展已经成为趋势。
文章主要以宁夏吴忠市利通区扁担沟扬水站为例，对泵站的自动化监控系统进行分析和探讨！【关键词】自动化；供水泵站水利行业是一个历史十分悠久的行业，也是信息十分密集的行业。
而采用新技术、新设备对水利工程项目的设备与管理进行现代化改造和智能化建设是历史发展的必然趋势，对社会主义建设和水利行业的发展前景有着深远的意义。
水利泵站作为水利系统最基层的工程之一在防洪、保护工农业生产和人民生命财产安全以及环境保护等诸多方面都发挥了巨大的积极作用。
为了进一步发挥水利泵站的综合利用效益，尽可能减少洪涝灾害的损失，提高调度管理的决策水平，建设水利泵站综合自动化监控信息系统是必不可少的。
一、工程概况宁夏吴忠市利通区扁担沟扬水站始建于1978年，是从东干渠引水的四级扬水泵站，距吴忠市区南32公里，现有10座泵站，共装机23台套，工程总装机容量17590KW，总设计流量10.5m3，承担着扁担沟镇、白土岗子乡、孙家滩地区19.71万亩农田的灌溉任务及人畜饮水工作，为利通区的经济发展发挥了巨大效益。
二、存在问题宁夏吴忠市利通区扁担沟扬水站自投入运行以来，为推动当地经济社会快速发展，解决利通区南部山区干旱缺水，促进移民扶贫开发，维护区域稳定做出了突出贡献。
由于受建站时经济技术条件限制，工程建设标准低，配套不完善，加上泵站已运行30多年，大部分机组超期服役，设备老化失修严重，安全运行得不到保障，已无法满足灌区经济社会发展的需要。
1、机电设备陈旧。
宁夏吴忠市利通区扁担沟扬水站机电设备采用的是早期生产的老型号，有的早已被改型淘汰，例如电器设备，大都采用老型号产品，封闭性差，很难购置维修配件，加上有些机组运行时间不是很频繁，大多时间闲置，造成接线脱落，部件锈蚀，给运行管理带来很大隐患；启闭设备由于长期暴露在外，壳体普遍锈蚀，且闸门止水橡皮均有损坏，门体漏水锈蚀严重。
水利行业是一个历史十分悠久的行业，也是信息十分密集的行业。
而采用新技术、新设备对水利工程项目的设备与管理进行现代化改造和智能化建设是历史发展的必然趋势，对社会主义建设和水利行业的发展前景有着深远的意义。
水利泵站作为水利系统最基层的工程之一在防洪、保护工农业生产和人民生命财产安全以及环境保护等诸多方面都发挥了巨大的积极作用。
为了进一步发挥水利泵站的综合利用效益,尽可能减少洪涝灾害的损失，提高调度管理的决策水平，建设水利泵站综合自动化监控信息系统是必不可少的。
1.系统构成监控系统包括计算机监控系统、微机保护系统和图像监视控制系统三个部分。
计算机监控系统采用分层分布式的开放型结构。
监控系统分两层，即集中监控层和现地监控层。
LCU控制柜分机组LCU控制柜和公用LCU控制柜，LCU与集中监控层（控制台）的网络连接采用双绞线连接。
计算机监控系统各主要设备配置及描述如下：1.1集中监控层1.1.1操作员工作站（计算机主机）两台主机既是系统服务器，又是操作员工作站。
工作方式互为热备用，即两台主机的系统同时工作。
当主用机发生故障时，备用机的数据库具有对故障系统相同的内容且继续对过程作数据登录，并且对以前登录的数据具有完全的访问权限，一旦主用机恢复正常，就可以自动地进行数据同步，切换过程无扰动。
主机功能包括对整个工程计算机监控系统和数据库管理，在线或离线计算功能，各种图表、曲线的生成，事故、故障信号分析处理。
运行值守人员通过LED的图形化画面，进行整个工程运行监视、控制和数据库报表管理。
1.1.2网络设备集中监控层网络交换机采用进口快速以太网交换机，网络交换速度高达100Mbps，保证数据、图形和语音信息的高速传输。
集中监控层与现地级监控层LCU采用双绞线连接，保证信号的可靠传输。
网络交换机预留有与上一级信息中心和水利闸（站）群监控中心的联网接口，接口速度100Mbps,接口协议为TCP/IP。
1.1.3网络打印机网络打印机选用A3黑白激光打印机，支持宽幅（A3）高速打印。
泵站计算机自动控制系统结构及原理
泵站计算机自动控制系统是一种基于数字化技术的自动化控制系统，具有高精度、高
可靠性、高效率的特点，广泛应用于各种水利工程中，如给水、排水、灌溉等工程中的大
型泵房、水泵站、液压控制站、发电厂水泵房等。
该系统包括传感器、执行器、控制器、计算机等组成部分，通过对水泵运行状态的实
时监测、分析和控制，实现对泵站的自动化控制和管理，提高了水泵的效率、降低了故障
率和维护成本、提高了水利工程的运行效率和安全性。
1. 传感器：传感器是通过对水泵的运行状态、环境参数等实时感知和采集信息的装置，包括流量计、压力计、水位计、温度计等。
2. 执行器：执行器是通过控制泵房内水泵的启停、调速、泵阀、调节管道等操作，
实现对水泵的控制。
3. 控制器：控制器是通过对传感器采集的实时信息进行分析、处理，并将控制命令
发送给执行器，实现对水泵的自动控制。
4. 计算机：计算机是控制系统的核心部分，通过对控制器的信息进行集中管理和监控，实现对整个系统的自动化控制。
2. 处理和分析：系统将传感器采集的信息进行分析和处理，为泵站提供实时的运行
状态及故障诊断信息，以便进行相应的调整和修复。
总之，泵站计算机自动控制系统是一种高效、高精度、高可靠性的控制系统，通过实
时监测和控制，对泵站的运行状态进行优化和调节，可以保证水利工程的安全、高效运行，具有广泛的应用前景和市场需求。
水利泵站计算机自动化及远程监控系统的应用
孙大东;吴西
【期刊名称】《农机化研究》
【年(卷),期】2024(46)4
【摘要】为了充分发挥水利泵站的利用效益,对水利泵站进行数字化信息管理,并对水利泵站的计算机自动化和远程监控系统进行了应用研究。
远程控制系统主要由控制中心、远程管理模块、网络传输系统、模拟量采集模块、继电器控制模块和数据库。
为了充分利用水利泵站的自动化和远程监控系统,缩短维修时间,借助人工神经网络模型,通过对作业过程中的监测数据进行管理、分析和评估,预测水利泵站的作业状态。
为了验证水利泵站自动化监控系统的性能,对其进行调试和作业状态预测试验,结果表明:系统可以正常运行,且可准确预测水利泵站的运行状态。
【总页数】4页(P207-210)
【作者】孙大东;吴西
【作者单位】大连财经学院
【正文语种】中文
【中图分类】S274.2
【相关文献】
1.远程、分布式泵站自动化监控系统在南湖第二污水泵站的应用
2.水利泵站计算机自动化及远程监控系统的应用
3.农业水利泵站计算机自动化及远程监控系统的应
用4.计算机自动化及远程监控系统在水利泵站的应用5.高扬程电力提灌泵站计算机自动化及远程监控系统的应用
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水利泵站计算机自动化及远程监控系统的应用周晓冬发布时间：2021-10-01T03:10:10.482Z 来源：《基层建设》2021年第18期作者：周晓冬[导读] 水利泵站稳定运行需要实时收集管理信息、泵站设备工况等，任何一个环节出现了问题都会造成不可估量的损失。
传统水利泵站在运行过程中，这些工作都是由人工完成的，水利泵站在运行过程中24h派人管理。
依靠人工进行管理还是会存在一定疏忽，长此以往就会造成水利泵站出现严重的安全隐患。
为了解决这一问题，有关部门将集所有管理功能为一体的计算机自动化以及远程监控体系应用到水利泵站的工作中，以提高水利泵站工作效率。
浙江河海中控信息科技有限公司摘要：水利泵站稳定运行需要实时收集管理信息、泵站设备工况等，任何一个环节出现了问题都会造成不可估量的损失。
传统水利泵站在运行过程中，这些工作都是由人工完成的，水利泵站在运行过程中24h派人管理。
依靠人工进行管理还是会存在一定疏忽，长此以往就会造成水利泵站出现严重的安全隐患。
为了解决这一问题，有关部门将集所有管理功能为一体的计算机自动化以及远程监控体系应用到水利泵站的工作中，以提高水利泵站工作效率。
关键词：水利泵站；自动化系统；应用1水利泵站自动化系统的主要结构1.1微机监控系统结构主控制级层还可以对全站进行自动化操作，并将以往的工作信息以及运行数据进行处理；也能做到图像监视以及全站人机对话，可效提高水利泵站的工作效率。
现地控制层的工作目的就是控制与管理各单元闸门，同时监控整个水利泵站的水泵机组、闸门等设备。
现地控制层可以利用通信接口与微机保护设备进行信息交互，并在画面中实时显示所监控的电气参数以及相关信息，现地控制单元还可以独立控制泵站，在数据收集与整理过程中调整和控制水利泵站工作状态，进一步提高水利泵站现代化工作效率。
1.2微机保护系统结构微机监控系统能够稳定运行归功于微机保护系统，这一保护系统可以保证各个单元箱能够独立运行。
水利泵站计算机监控系统目录水利工程概述泵站应用介绍监控系统设计典型应用案例水利工程概述5城镇供水和排水工程为工业和生活用水服务，并处理和排除污水和雨水6环境水利工程防止水土流失和水质污染，维护生态平衡的水土保持工程7提水工程利用扬水泵站从河道、湖泊等地表水体提水的工程1防洪工程防止洪水灾害2农田水利工程/灌溉工程防止旱、涝、渍灾为农业生产服务3引水工程从河道、湖泊等地表水体自流引水的工程水利工程8综合利用水利工程一项水利工程同时为防洪、灌溉、发电、航运等多种目标服务4调水工程水资源一级区或独立流域之间的跨流域调水工程水利工程是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程。
只有修建水利工程才能控制水流，防止洪涝灾害，并进行水量的调节和分配，以满足人民生活和生产对水资源的需要。
7目录水利工程概述泵站应用介绍监控系统设计典型应用案例将水由低处抽提至高处的机电设备和建筑设施的综合体统称泵站。
泵站作为水利工程建设过程中重要组成成分，其主要任务是承担泵站所在地区的防洪防涝、调水灌溉以及生活供水等任务，泵站的运行积极推动了我们国家在水资源方面的合理配置工作，提高了该地区水资源的利用率。
●灌溉泵站●排水泵站●排灌结合泵站●供水泵站●加压泵站●多功能泵站分等指标泵站等别泵站规模装机流量(m3/s)装机功率(104kW)Ⅰ大(1)型≥200≥3Ⅱ大(2)型200～503～1Ⅲ中型50～101～0.1Ⅳ小(1)型10～20.1～0.01Ⅴ小(2)型<2<0.01泵站设备组成电气设备：包括进线、变压器、断路器、保护装置、多功能电表。
泵站水泵机组部分：水泵机组、传动装置、微机保护装置、励磁装置、变频或软起等。
辅助控制部分：油系统起润滑作用；气系统由制动用气、主轴检修密封用气、检修风动用气和维护吹扫用气；水系统由供水系统和排水系统，供水系统为冷却水，排水系统用于排放机房漏水。
传感器部分：由温度巡检仪、转速测量仪、水位计等仪表组成。
科技创新□徐温泉收稿日期：2020-07-13作者简介：徐温泉，男，汉族，广东省梅州市梅州大堤管理处，工程师。
摘要我国水资源存在地区分布不均和时空变化两大特点，部分流域重点城市长期受强降雨影响导致城市积涝损失巨大。
加强排涝泵站建设，可以有效调节多余水量确保城市防洪安全。
我国多数排涝泵站建于上世纪70年代，工程质量、经济效益相对较低，设备技术较为落后，难以实现实时监控，日常维护工程量较大，维护成本相对较高。
因此，借助泵站计算机监控系统，泵站日常运行实现自动化管理，保证安全稳定运行。
现对某排涝泵站计算机监控系统设计进行分析，总结泵站计算机远程监控系统主要特点，提出具体设计思路与方案，以期确保排涝时计算机监控系统正常发挥作用。
关键词排涝泵站；计算机监控系统；设计方案随着现代城市经济迅猛发展，城市人口、面积越来越大，短时间强降雨排涝不畅、地面硬化、城市热岛效应等问题加重了城市积涝发生。
泵站排水效率高，启动方便，便于维护，是解决城市应急积涝重要手段之一。
我国泵站数量大，各类规格齐全，已经基本接近或者达到国际较高水准，但是大多数泵站建于20世纪70年代，运营时间大多超过50年，设备技术较为落后，工程质量一般，运营维护成本偏高，无法满足自动化和实时控制要求，在一定程度上落后于国外水平。
随着水利设施信息化自动化应用水平的提高，计算机监控系统开始在部分大中型泵站中使用，具有数据采集与整理、设备调节与控制、运行情况监控与报警等功能，可以提高泵站的日常自动化管理水平、减轻一线人员劳动强度，逐渐实现泵站“无人值班、少人值守”的目标，大大减少日常维护的工作量，提高工作效率，充分发挥泵站的减灾救灾重大作用。
1.泵站工程概况图1系统结构图44科技创新某排涝泵站是某大堤（I级堤防）防洪体系中最大排涝泵站，位于两条河流的交汇处，是全面提高某大堤防洪能力，捍卫某城区的重要防洪设施。
泵站于2003年批准立项，工程于2006年10月开工，2009年5月完工，工程建成后某江北城区防洪标准基本提高至50年一遇，有效地保障保护区人民正常生产生活秩序。
计算机监控系统运行规程
1、根据计算机监控与视频系统的实际，制定xx站计算机监控系统操作要求。
2、对于履行不同岗位职责的运行人员，应分别规定其安全等级与操作权限。
3、计算机监控系统投入运行前应进行检查并应符合下列要求：
（1）不间断电源装置逆变正常、可靠，运行时应在逆变状态，并能在交流电源停电时，供给计算机监控系统装置允许停电时间的电能。
（2）计算机监控系统及其网络通讯系统运行正常。
（3）现地控制单元运行正常。
（4）各自动化元件，包括执行元件、信号器、传感器等工作可靠。
（5）自动控制正确、可靠。
（6）视频系统正常，调节控制可靠，图像清晰。
（7）音响、显示报警信号系统正常，无告警显示。
4、运行期间每天应测试一次音响、显示报警系统应正常，
5、计算机监控系统运行发生故障时应查明原因，及时排除。
6、未经无病毒确认的软件不得在系统中使用。
计算机
监控系统的计算机不得移作他用和安装未经泵站工程管理部门领导或技术负责人同意的软件。
7、计算机监控系统的计算机一般不得进行共享，如需共享，应设置权限或及时去除。
8、计算机监控系统的计算机如为联网运行必须安装防病毒软件、建立防火墙，并定期升级。
9、修改后的监控系统软件必须进行备份，以便故障时及时修复监控系统。
如需需修改应做好记录。
10、历史数据应定期转录并存档。
11、计算机监控系统电源为不间断电源，运行期间不得停电，非运行期间在不检修时原则不停电。
东嘴泵站计算机监控系统初探
[摘要]：为全面提高泵站自动化管理水平，改变泵站运行操作和日常报表等完全依靠人工完成的落后管理模式，并与正在开展的引滦全线信息化建设相适应，依据我国水利工程现行自动化水平要求，为确保泵站长期安全可靠、高效运行，拟将泵站原常规控制改为计算机监控。
[关键词]：泵站监控设想
中图分类号：tu992.25 文献标识码：tu 文章编号：1009-914x（2012）29- 0003 -01
引滦入港东嘴泵站1991年3月动工兴建，1991年10月工程竣工并投入运行使用，占地面积1480平方米。
是引滦入港工程二级加压泵站，水源由引滦输水明渠经入港小宋庄一级输水泵站通过管道供至东嘴泵站调节蓄水池与泵站4台机组互相连接，担负着向入港南干线周边“天津联化公司”、“大港油田”、“大港水厂”输水任务。
一般情况向大港供水由旁通管道直接供给，大港用水量增加，一级泵站不能满足供水要求的情况下，启动东嘴泵站加压向大港供水。
该站建有10kv/400v变电站一座，专供本站使用。
站区供电方式为双电源供电，10kv主电源由津南电力局供电，10kv副（备用）电源由东丽电力局供电。
安装sj型，630kva主变压器两台。
机房安装长沙水泵厂250s—65e型单级双吸中开式离心泵4台，配套电机为湖北电机厂y315s-4型，功率110千瓦异步电动机4台，单机输水量468立方米/小时。
一、设计原则
（1）“无人值班、少人值守”：全站达到无人值班（少人值守）的自动化水平，并满足引滦信息化系统的要求。
（2）标准化：依据有关技术标准、技术规程等进行规范化和标准化设计，做到数据的接口定义和传输格式标准化。
（3）安全性与可靠性：所选择的每个元件和设备其mtbf必须满足系统运行要求；设备应具有自检、自诊段功能，并能自动报警；主控设备具有冗余配置，互为自用。
（4）先进性：达到当今计算机监控系统的最新水平，并在技术上应具有一定的前瞻性。
（5）开放性与可维护性：充分利用现代先进设计理念和成熟的开发技术，尽量采用通用的设备和开放性好的系统，功能即满足泵站自控要求，又能适应引滦信息化建设要求，保证系统硬件和软件维护时的方便快捷。
二、监控范围
泵站计算机监控系统的监控范围主要包括10kv高压配电系统、主变压器保护以等；泵站主要包括低压配电系统、4台水泵机组、电动蝶阀、抽真空装置、渗漏排水装置以及电机温度、压力、水位、流量等数据监控。
三、监控系统的构成
东嘴泵站计算机系统采用分层分布开放式系统，设泵站级和现地控制单元级。
泵站级配置两台主计算机兼操作员工作站，互为热
备用，能自动和手动进行切换。
配置一台通信及工程师工作站，已实现与上级（远方）调度系统的通信，和负责系统管理和故障诊断，同时具有应用软件开发和修改，数据库修改，图形显示和报告格式生成以及培训仿真的功能。
现地控制单元级由1个plc主站、7个远程i/o站组成。
plc主站通过远程i/o的方式（7个）对4台水泵机组及抽真空系统、渗漏排水系统进行数据采集及控制。
1）泵站级（控制室）
中心控制室设2套主机兼操作员工作站、1套通信及工程师工作站、2台网络打印机、2套不间断ups电源、1套gps同步时钟系统、1套网络设备和控制台、座椅等。
两套监控操作员站互为热备，正常时，一台为主机，完成监视控制任务，另一台则为备用，可进行正常监视，当主站故障或退出运行时，备用站可自动或手动升为主站，完成监控任务。
主要完成对泵站的管理、调度、集中操作、监视、系统功能组态、控制参数在线修改和设置、记录、报表生成及打印、故障报警的打印，对实时采集的数据进行处理，控制操作以及分析统计等功能。
通过高分辨率液晶显示器可直观动态显示各泵机组的实时工况、各工艺参数的趋势画面，使操作人员及时掌握全厂运行情况。
并留有与尔王庄管理处分中心的通信接口，实现与引滦信息化系统连网。
2）泵站监控系统共设置1套现地控制单元（lcu），7个远程i ∕o站，其中泵组远程i∕o站5套（每台泵组设置1套），公用机辅助远程i∕o站2套。
机组lcu由cpu、电源摸件、输入输出摸件、通讯摸件及触摸屏（15”）等设备组成，布置在机旁，其监控对象为：机组及其附属设备等。
plc通过现场总线与基础层的远程i∕o站、智能仪表等相联。
机组现地控制单元能独立运行，由它完成对所属设备的监控，包括在现地由操作员进行手动控制和自动控制。
阀门控制系统、机组抽真空系统等辅机控制设备与机组lcu采用i∕o方式及串行口通讯方式交换信息。
泵组lcu的核心设备采用热备plc系统。
现地控制单元与各设备控制装置之间对事故、故障、调节、控制等重要信息，出通过数据通信方式传输外，还应保留常规i∕o
硬接线传输方式。
现地控制单元对泵站级有独立性，能脱离泵站级完成其监控任务。
某个模块故障不会影响到其他模块的通信。
现地控制单元设有输出闭锁功能，当处于输出闭锁状态时，应有相应信息上送泵站级，以反映单元级的工作状态。
四、控制方式
东嘴泵站监控系统可进行控制方式、权限的选择和切换。
控制权限级的优先权从高到低的顺序为：现地、中控室、远方调度中心。
优先级控制权选定后应否定或闭锁比其低的优先级的控制权。
当控制权切至远方调度控制方式时由远方调度计算机发出的控制、调节命令可直接送至泵站监控系统主机或lcu。
当控制权切至泵站中控室控制方式时，由泵站计算机发出控制、调节命令并送至各lcu。
在机组lcu盘上设置远方∕现地选择开关，当选择现地方式时，能通过lcu的操作面板对机组进行控制和调节，这时远方控制功能被闭锁，仅保留遥控和遥信功能。
五、系统网络
泵站计算机监控系统采用开放的控制系统，中心控制系统、plc 主站之间的数据通讯采用高速的、实时的自愈型光纤冗余以太环网，通讯速率为100mbps，传输介质为光纤。
在出现故障时，在线增加或删除任意一个节点，都不会影响到设备的运行和通讯。
它除了具有良好的网络通讯能力外，还具有与其他控制系统（如35kv 变电站保护系统、直流系统等）通讯功能和标准的对外通讯接口，以后可以任意扩展。
为提高网络通讯的效率，在中控室设置以太网交换机，交换机的通讯机理可以保证各节点之间互不干扰。
交换机与现场plc站的连接为光纤。
六、视频监视系统
为提高泵站安全运行的可靠性和自动化水平，配合泵站计算机监控系统的运行，泵站设置1套视频监视系统，在高压配电室、变压器室、控制室、住泵房及场区等处，设置高速摄像机，可直观、具体的了解泵站重要场所或关键设备现场实时运行情况。
视频监视系统主要由网络视频编码器、视频存储录像机、监控摄相机等组成。
视频监视系统采用mpeg-4图像压缩技术，具有压缩比高，低码
率视频传输，节省存储空间，图像质量好的特点。
泵站计算机监控设想不仅对泵站的安全运行提供了可靠的保障，对降低事故发生率、缩小事故范围起到至关重要的作用，同时可简化运行工作人员的配置，降低工作人员劳动强度，对提高泵站运行效率，优化调度具有显著的作用。
参考文献：
1、《东嘴泵站施工组织设计》
2、浙江大学华北水利电力学院《电工学及电气设备》水利出版社
3、丘传忻《泵站工程》武汉大学出版社。
