智能儀表用于污水泵站的遠程控制

宜賓職業(yè)技術(shù)學院

智能儀表用于污水泵站的遠程控制

張懷宇宜賓職業(yè)技術(shù)學院

智能儀表是采用人工智能技術(shù)，通過硬件平臺，對各種變量參數(shù)信息進行檢測、采集和處理的自動化裝置。污水泵站的遠程監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)各種儀表提供的工藝參數(shù)檢測值和狀態(tài)，通過液位計、井下壓力計、壓力變送器等智能儀表及潛水泵、格柵、電動閥門等控制設備使污水泵站按照預定控制程序自動運行。根據(jù)污水泵站的工藝特點和要求，遠程監(jiān)控系統(tǒng)通常采用基于現(xiàn)場總線技術(shù)的PLC網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。計算機監(jiān)控組態(tài)軟件是指采集數(shù)據(jù)與控制過程的專用軟件，不同的組態(tài)軟件有著不同的配置，使用靈活的組態(tài)方式能夠為用戶提供快捷、方便、人性化的軟件工具。

智能儀表；污水泵站；遠程控制；設計；監(jiān)控

長期以來，油田污水泵站系統(tǒng)的管理和控制嚴重依賴人工電話和通信獲取數(shù)據(jù)，管路損壞泄漏、區(qū)段污水溢出等一些安全問題難以得到及時解決。隨著計算機通信網(wǎng)絡和智能儀表技術(shù)的發(fā)展，污水泵的遠程自動監(jiān)控已成為可能。由智能儀表、現(xiàn)代網(wǎng)絡計算機監(jiān)控和圖像傳輸可實現(xiàn)污水泵站系統(tǒng)測、管、控的一體化[1-2]。

1 智能儀表結(jié)構(gòu)與特點

智能儀表是采用人工智能技術(shù)，通過硬件平臺對各種變量參數(shù)信息進行檢測、采集和處理的自動化裝置。復雜的自動化智能儀表包含多種芯片，軟件操作系統(tǒng)豐富，外設齊全。智能儀表由傳感器、存儲器、通訊電路和線路、各種設備和儀器模板等組成，其中智能儀表的傳感器是信息獲取的前端和檢測儀表的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。根據(jù)實際要求，智能儀表的設計要實現(xiàn)測量功能、控制功能和管理功能，要具有自動、實時在線和綜合測量的能力。實際應用中，智能儀表具有以下特點：

圖1 智能儀表的結(jié)構(gòu)

（1）高性能。按照規(guī)律自動尋找最優(yōu)的算法參數(shù)，進行量程轉(zhuǎn)換，自動進行校準、補償、分段、數(shù)字濾波和統(tǒng)計分析等智能處理。

（2）容錯性、可靠性。根據(jù)編程，對儀表的主要元件進行自動監(jiān)測，對故障定位、隔離，甚至重組系統(tǒng)。

（3）智能化。應用模糊識別與模糊控制，人工神經(jīng)網(wǎng)絡建模與識別、專家系統(tǒng)、多傳感器信息融合處理方法等智能技術(shù)。

2 智能儀表的應用

2.1 污水泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)

污水泵站的遠程監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)各種儀表提供的工藝參數(shù)檢測值和狀態(tài)，通過液位計、井下壓力計、壓力變送器等智能儀表及潛水泵、格柵、電動閥門等控制設備，使污水泵站按照預定控制程序自動運行。為防止污水污染，降低維護和管理成本，同時提高生產(chǎn)經(jīng)濟效率、改善人們的居住環(huán)境，應增強污水泵站的安全運行，實現(xiàn)對污水泵站的遠程控制。對污水泵站進行遠程控制主要是為了實現(xiàn)以下功能：①數(shù)據(jù)的采集、傳輸和顯示；②數(shù)據(jù)的分析處理和管理；③系統(tǒng)的自我監(jiān)測；④優(yōu)秀的監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件；⑤監(jiān)測數(shù)據(jù)外部接口。采集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)是污水泵站系統(tǒng)實現(xiàn)遠程控制的基礎和最重要的部分，采集數(shù)據(jù)即進行污水流量、流速記錄，以及提供電壓電流、污水泵轉(zhuǎn)速和軸溫等數(shù)據(jù)，從而進行故障警告、定位和查詢；分析數(shù)據(jù)即通過對采集到的數(shù)據(jù)和圖像進行統(tǒng)計分析、曲線分析等，為管理人員提供決策支持，協(xié)助管理和控制。數(shù)據(jù)和圖像的采集功能通過智能儀表、變送器、記錄設備、通訊線路及接口電路等實現(xiàn)。管理控制功能是通過監(jiān)控機、工作管理機、PLC等執(zhí)行單元來實現(xiàn)[3-4]。

2.2 污水泵站遠程控制的設計

（1）監(jiān)控網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。根據(jù)污水泵站的工藝特點和要求，遠程監(jiān)控系統(tǒng)通常采用基于現(xiàn)場總線技術(shù)的PLC網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。上、下位機現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)是近年來泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送和控制的首選模式，這種結(jié)構(gòu)模式的優(yōu)勢在于風險分散，便于擴展和維護。網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)組成方式有兩種，一種是通過程控電話網(wǎng)絡并結(jié)合MODEM調(diào)制解調(diào)傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，另一種是通過Internet寬帶網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。第一種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸不受寬帶網(wǎng)速的限制，也不受地理位置及氣候等因素的影響，是目前常用方案。污水泵站的遠程監(jiān)控采用調(diào)制解調(diào)器發(fā)送網(wǎng)絡信息。

（2）軟件設計。計算機監(jiān)控組態(tài)軟件是指采集數(shù)據(jù)與控制過程的專用軟件，通常由圖形組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)變量管理組件、設備管理組件、系統(tǒng)設置組件和其他組件構(gòu)成，不同的組態(tài)軟件有著不同的配置，使用靈活的組態(tài)方式，能夠為用戶提供快捷、方便、人性化的軟件工具。污水泵站系統(tǒng)運行平臺通?？蛇xWindows操作系統(tǒng)，對于組態(tài)軟件的選擇主要有以下幾種：①INTOUCH組態(tài)軟件，最新的InTouch9.0版組態(tài)軟件，基于32位Windows操作平臺，采用動態(tài)數(shù)據(jù)交換方式與驅(qū)動程序通信，能夠提供豐富的圖庫和OPC支持；②FIX組態(tài)軟件，提供工控人員熟悉的概念和操作界面，并提供完備的驅(qū)動程序；③CITECH組態(tài)軟件，類似于C語言的CITECH組態(tài)軟件具有簡潔的操作方式；④WINCC組態(tài)軟件，是一套完備的組態(tài)開發(fā)環(huán)境，內(nèi)嵌OPC支持，并可對分布式系統(tǒng)進行組態(tài)；⑤組態(tài)王，提供以漢字作為關(guān)鍵字的腳本語言支持，提供資源管理器式的操作界面，并能夠支持多種硬件驅(qū)動程序。這些組態(tài)軟件曲線生成功能強大，能夠自動完成業(yè)務處理和數(shù)據(jù)圖像信息共享，也有利于降低企業(yè)的網(wǎng)絡成本。污水泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設計軟件，以功能模塊獨立、方便維護和安裝調(diào)試為設計原則，各個單元獨立運作，可以增加或減少泵站，修改或刪除功能模塊，預留與系統(tǒng)的通訊接口，實現(xiàn)遠程維護終端設備[5]。

3 結(jié)語

隨著工業(yè)自動化和計算機網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，自動遠程監(jiān)控的應用逐年增加。污水泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)一般包括智能儀表系統(tǒng)、泵站控制系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)等。污水泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)監(jiān)測功能、遠程控制功能、報警功能、數(shù)據(jù)存儲和信息查詢等功能，通過這些功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息和視頻信號等的傳輸，完成遠程監(jiān)控和自動化管理。

[1]陳玉亮，黃巧亮．基于InTouch9.0的污水泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)[J]．工業(yè)控制計算機，2006，19（7）:75-76.

[2]王明軍．基于PLC的污水泵站自動控制系統(tǒng)[J]．自動化技術(shù)與應用，2010，29（5）:115-116.

[3]王濤，周琦．污水提升泵站無人值守的改造[J]．中國給水排水，2010，26（10）:137-138.

[4]陽曉玲，曾彥彰．污水泵站自動控制系統(tǒng)的改造研究[J]．機械管理開發(fā)，2013，（2）：31-32.

[5]孫宗海．油氣田儀表及控制系統(tǒng)工程設計[J]．油氣田地面工程，2012，31（11）：68-69.

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.042