智能仪表用于污水泵站的远程控制

2014-03-22宜宾职业技术学院

油气田地面工程 2014年11期

宜宾职业技术学院

智能仪表用于污水泵站的远程控制

张怀宇宜宾职业技术学院

智能仪表是采用人工智能技术，通过硬件平台，对各种变量参数信息进行检测、采集和处理的自动化装置。污水泵站的远程监控系统是根据各种仪表提供的工艺参数检测值和状态，通过液位计、井下压力计、压力变送器等智能仪表及潜水泵、格栅、电动阀门等控制设备使污水泵站按照预定控制程序自动运行。根据污水泵站的工艺特点和要求，远程监控系统通常采用基于现场总线技术的PLC网络控制系统。计算机监控组态软件是指采集数据与控制过程的专用软件，不同的组态软件有着不同的配置，使用灵活的组态方式能够为用户提供快捷、方便、人性化的软件工具。

智能仪表；污水泵站；远程控制；设计；监控

长期以来，油田污水泵站系统的管理和控制严重依赖人工电话和通信获取数据，管路损坏泄漏、区段污水溢出等一些安全问题难以得到及时解决。随着计算机通信网络和智能仪表技术的发展，污水泵的远程自动监控已成为可能。由智能仪表、现代网络计算机监控和图像传输可实现污水泵站系统测、管、控的一体化[1-2]。

1 智能仪表结构与特点

智能仪表是采用人工智能技术，通过硬件平台对各种变量参数信息进行检测、采集和处理的自动化装置。复杂的自动化智能仪表包含多种芯片，软件操作系统丰富，外设齐全。智能仪表由传感器、存储器、通讯电路和线路、各种设备和仪器模板等组成，其中智能仪表的传感器是信息获取的前端和检测仪表的重要组成部分，其结构如图1所示。根据实际要求，智能仪表的设计要实现测量功能、控制功能和管理功能，要具有自动、实时在线和综合测量的能力。实际应用中，智能仪表具有以下特点：

图1 智能仪表的结构

（1）高性能。按照规律自动寻找最优的算法参数，进行量程转换，自动进行校准、补偿、分段、数字滤波和统计分析等智能处理。

（2）容错性、可靠性。根据编程，对仪表的主要元件进行自动监测，对故障定位、隔离，甚至重组系统。

（3）智能化。应用模糊识别与模糊控制，人工神经网络建模与识别、专家系统、多传感器信息融合处理方法等智能技术。

2 智能仪表的应用

2.1 污水泵站远程监控系统

污水泵站的远程监控系统是根据各种仪表提供的工艺参数检测值和状态，通过液位计、井下压力计、压力变送器等智能仪表及潜水泵、格栅、电动阀门等控制设备，使污水泵站按照预定控制程序自动运行。为防止污水污染，降低维护和管理成本，同时提高生产经济效率、改善人们的居住环境，应增强污水泵站的安全运行，实现对污水泵站的远程控制。对污水泵站进行远程控制主要是为了实现以下功能：①数据的采集、传输和显示；②数据的分析处理和管理；③系统的自我监测；④优秀的监控管理系统软件；⑤监测数据外部接口。采集数据和分析数据是污水泵站系统实现远程控制的基础和最重要的部分，采集数据即进行污水流量、流速记录，以及提供电压电流、污水泵转速和轴温等数据，从而进行故障警告、定位和查询；分析数据即通过对采集到的数据和图像进行统计分析、曲线分析等，为管理人员提供决策支持，协助管理和控制。数据和图像的采集功能通过智能仪表、变送器、记录设备、通讯线路及接口电路等实现。管理控制功能是通过监控机、工作管理机、PLC等执行单元来实现[3-4]。

2.2 污水泵站远程控制的设计

（1）监控网络结构。根据污水泵站的工艺特点和要求，远程监控系统通常采用基于现场总线技术的PLC网络控制系统。上、下位机现场总线结构是近年来泵站远程监控系统数据传送和控制的首选模式，这种结构模式的优势在于风险分散，便于扩展和维护。网络结构组成方式有两种，一种是通过程控电话网络并结合MODEM调制解调传输数据的网络结构，另一种是通过Internet宽带网传输数据的网络结构。第一种网络结构的数据传输不受宽带网速的限制，也不受地理位置及气候等因素的影响，是目前常用方案。污水泵站的远程监控采用调制解调器发送网络信息。

（2）软件设计。计算机监控组态软件是指采集数据与控制过程的专用软件，通常由图形组态软件、数据变量管理组件、设备管理组件、系统设置组件和其他组件构成，不同的组态软件有着不同的配置，使用灵活的组态方式，能够为用户提供快捷、方便、人性化的软件工具。污水泵站系统运行平台通常可选Windows操作系统，对于组态软件的选择主要有以下几种：①INTOUCH组态软件，最新的InTouch9.0版组态软件，基于32位Windows操作平台，采用动态数据交换方式与驱动程序通信，能够提供丰富的图库和OPC支持；②FIX组态软件，提供工控人员熟悉的概念和操作界面，并提供完备的驱动程序；③CITECH组态软件，类似于C语言的CITECH组态软件具有简洁的操作方式；④WINCC组态软件，是一套完备的组态开发环境，内嵌OPC支持，并可对分布式系统进行组态；⑤组态王，提供以汉字作为关键字的脚本语言支持，提供资源管理器式的操作界面，并能够支持多种硬件驱动程序。这些组态软件曲线生成功能强大，能够自动完成业务处理和数据图像信息共享，也有利于降低企业的网络成本。污水泵站远程监控系统采用模块化结构设计软件，以功能模块独立、方便维护和安装调试为设计原则，各个单元独立运作，可以增加或减少泵站，修改或删除功能模块，预留与系统的通讯接口，实现远程维护终端设备[5]。