基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大型輸水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)研究

魏一 馬天明 夏翌佳

摘 要 改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的資源與能源消耗越來(lái)越大，而水利資源是我國(guó)資源能源體系中的重要組成部分。大型輸水泵站作為水利資源管理的主要基礎(chǔ)設(shè)施，不僅可以保證水資源的合理利用，為社會(huì)生產(chǎn)提供必要的水源保證，另外還可以起到防洪的作用。近年來(lái)，隨著數(shù)字信息科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，全國(guó)各地的大型輸水泵站已經(jīng)開(kāi)始引入各種遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)可以提高泵站的管理效率，但現(xiàn)有的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)仍然存在較多的缺陷。本文將深入研究基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大型輸水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)，并詳細(xì)分析系統(tǒng)中的各種應(yīng)用模塊。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 大型 輸水泵站 遠(yuǎn)程監(jiān)控 管理系統(tǒng)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的快速提高，我國(guó)公共水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)取得了巨大的成果，大型輸水泵站是水利基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，可以對(duì)水資源進(jìn)行合理調(diào)配，保證城市居民的正常生活用水。大型輸水泵站的用途十分廣泛，包括市政供水、遠(yuǎn)距離調(diào)水等，本文將以市政供水系統(tǒng)中的大型輸水泵站為研究對(duì)象，市政輸水泵站直接關(guān)系到城市居民用水安全。近年來(lái)，我國(guó)很多大型輸水泵站已經(jīng)實(shí)現(xiàn)電氣化，但現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢測(cè)仍然依靠管理人員進(jìn)行巡查，大大增加了泵站管理的人力成本，同時(shí)加重了泵站管理人員的工作壓力。

1 系統(tǒng)構(gòu)建

市政供水系統(tǒng)中的大型輸水泵站臨近水源，或者遠(yuǎn)離城市人口密集區(qū)域，因?yàn)榇笮捅谜竟ぷ鲿r(shí)的噪音較大，為了避免對(duì)居民生活的干擾，因此泵站遠(yuǎn)離市中心。大型輸水泵站的主要構(gòu)成部分包括主控室以及輸水泵組，主控室包括主控柜、動(dòng)力柜等，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大型輸水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)納入管理體系中，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高管理效率。系統(tǒng)的信息傳遞媒介包括光纖、4G網(wǎng)絡(luò)等，因?yàn)椴糠直谜咎幱谑薪计h(yuǎn)地區(qū)，因此，可以通過(guò)公共4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，管理人員可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)調(diào)閱實(shí)時(shí)圖像，保證現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安全。圖1是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大型輸水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)框架圖。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大型輸水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)的核心為主控室，目前，工業(yè)上使用的控制器以可編程邏輯控制器為主，除此之外，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)工程需求進(jìn)行自定義設(shè)計(jì)?？刂破鞯墓δ馨z測(cè)信號(hào)處理、信號(hào)傳輸與通信、信息預(yù)警、信息統(tǒng)計(jì)等，本系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)在于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將多種模擬信息進(jìn)行數(shù)字化處理，最后通過(guò)主控器對(duì)信息進(jìn)行綜合，診斷設(shè)備故障點(diǎn)，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理主動(dòng)發(fā)覺(jué)潛在隱患，常見(jiàn)的檢測(cè)項(xiàng)目包括水位、水流流速、管道壓力、電機(jī)轉(zhuǎn)速等，控制器可以根據(jù)輸水任務(wù)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)操作，本文選用的控制器以FX2N為主，人機(jī)界面為HMI模式。

2 應(yīng)用軟件

本文設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大型輸水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)采取PLC控制方案，通過(guò)WORKS2對(duì)PLC進(jìn)行編程，而PLC的遠(yuǎn)程訪問(wèn)軟件以Autoshop為主，本次設(shè)計(jì)選用的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器為匯川設(shè)備提供的遠(yuǎn)程服務(wù)器，通過(guò)服務(wù)器可以迅速查詢泵站的基本信息，但本系統(tǒng)的前期建設(shè)投入較大，需要各地區(qū)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行建設(shè)。管理人員根據(jù)自己的訪問(wèn)權(quán)限登錄遠(yuǎn)程終端，可以進(jìn)入泵站設(shè)備管理界面，另外，管理人員可以根據(jù)管理需求建立項(xiàng)目管理清單，在工作界面實(shí)時(shí)監(jiān)控各項(xiàng)指標(biāo)。如果管理人員不在工作現(xiàn)場(chǎng)，則可以通過(guò)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)訪問(wèn)設(shè)備數(shù)據(jù)。

3 管理模型

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大型輸水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)建立在配套的管理體系之上，泵站管理部門(mén)需要以基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大型輸水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)為中心建立針對(duì)性的管理體系?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的大型輸水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)管理體系主要包括了模型存儲(chǔ)管理模塊、模型屬性管理模塊、模型運(yùn)行管理模塊以及模型組合模塊，不同的模塊具有不同的功能，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大型輸水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)管理體系的核心是決策支持理論。建立基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大型輸水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)管理體系前必須對(duì)泵站管理模型進(jìn)行分析，研究?jī)?nèi)容包括優(yōu)化目標(biāo)、約束條件、隨機(jī)因素以及決策條件等，泵站管理的優(yōu)化管理模型分析。除了建立配套的管理模型外，還需要根據(jù)系統(tǒng)建立相應(yīng)的管理措施，從管理人員專業(yè)素質(zhì)、管理模式等方面提高泵站綜合管理水平。

4 總結(jié)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大型輸水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)可以有效提高大型泵站的管理效率，降低泵站管理的人力成本，有利于泵站管理的集成化、智能化發(fā)展。本文深入分析了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大型輸水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)的各個(gè)模塊，并詳細(xì)闡述了系統(tǒng)各個(gè)模塊的作用，希望本文的研究有利于提高我國(guó)大型泵站的管理水平。

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作者單位

上海城投原水有限公司 上海市 201209