无人值守给水自控系统在新建铁路上的应用

徐文华 上海铁路局合肥电化指挥部

无人值守给水自控系统在新建铁路上的应用

徐文华 上海铁路局合肥电化指挥部

以新建阜六铁路沿线各站无人值守给水点为例，浅析在阜六铁路工程建设给水设计及施工过程中，如何根据新建铁路的特点、沿线各站用水用户的需求优化方案设计，将自动控制系统应用在无人值守的给水点，满足阜六铁路给水设备无人值守要求。

无人值守；给水；自控系统

随着铁路运营管理模式的变化，新建铁路在建设期设计和施工的理念也会随之改变，铁路沿线很多小站的给水点均设计为无人值守，如何保证这些无人值守的给水点高效、可靠地为坚守在沿线小站的铁路职工提供消防、生产、生活用水，保证职工身心健康、确保铁路的大动脉畅通，这是摆在我们工程建设期间给水设计及施工建设者面前的一个课题。

1 阜六铁路给水专业设计简介

新建阜六铁路全长167.61km，除两端接引既有线袁寨和分路口既有车站外，新建线路138.52km，沿线新建十个站（六十里铺、南照、临水、冯井子、吴集、白莲、河口、霍邱、曹庙、清凉寺），初步设计方案沿线各站均为自供水源。施工图设计时根据当地市政供水条件将吴集和霍邱站改为外接市政自来水，同时考虑到霍邱站是阜六线客运站，且远离霍邱镇，市政供水水压不足，在霍邱站增设给水加压设施，并在霍邱站设立给水维修班组，工程竣工后阜六铁路运营时，霍邱站给水维修班组负责对六十里铺、南照、临水、冯井子、白莲、河口、曹庙、清凉寺八个站（以下简称其他各站）无人值守给水点给水设备进行日常定期巡视、维修、保养。其他各站维持原初步设计自供水源方案。

为确保在运营期无人值守给水点实现其自动控制功能，高效、可靠地提供优质的生产、消防、生活用水，我们对阜六铁路给水的自动控制设计方案在其投资和功能实现方面进行了分析、研究，力求既节省投资又能提高设备的功能。

2 阜六沿线给水需求分析

根据阜六铁路竣工后运营期间给水专业管理模式，我们对阜六沿线各站车务、工务、通信、供电、给水等专业设置情况进行调研，得出以下需求：

（1）沿线各站均有车务、工务、通信、供电、公安等单位人员24h值守，均需要提供24h生产用水。

（2）沿线各站均设消防栓和消防水池，为确保消防安全，各站必须24h提供满足消防要求的消防用水。

（3）沿线站点设置偏僻，周围环境复杂，距离集镇较远，职工上下班不方便，上班期间需要在站内住宿，需要提供优质的生活用水。

（4）各站给水设施均有独立的院落，为保证用户用水安全，提高无人值守给水点的环境和设备的安全性，必须加装视频监控系统。同时需要加装门禁报警功能,在有人非法入侵时，进行报警与录像。

3 系统的难点分析

由于阜六铁路沿线环境复杂，地点偏僻，要真正实现无人值守给水自动控制系统，系统通讯是关键问题。该系统不仅仅传输给水监控数据，同时还要传输视频数据，视频是否清晰关系到系统的性能，如何在保证投资少、运营费用低的情况下，提供可靠的通讯系统，是实现本项目的一大难点。

表1 几种通讯方式的比较

根据以上分析，我们组织相关专业及给水设备管理单位和设备厂家带着难点深入施工现场调查研究，进行专题攻坚克难，保证合理投资的情况下，提供可靠的通讯系统，我们对目前常用的通讯方式进行了以下比选（见表1）。

通过以上比选，我们选用利用阜六线铁路专网作为阜六线其他各站给水点与霍邱站给水所调度中心通讯方式。

4 系统方案设计

阜六给水自动控制系统监控的体系结构（见图1）。

图1 自动控制体系结构图

按照阜六铁路运营管理模式和现场的情况，将系统分为三层模式，分别为数据采集层，设备控制层，远程监控层。在霍邱站给水所内设置给水远程监控中心。

（1）数据采集层是对给水站内数据进行采集，主要设备包括视频监视系统、门禁系统、视频摄像机，云台控制器，语音控制器设备,门禁的控制器,电机电流、电压、流量、水位等传感器。

（2）设备控制层主要将各系统采集的数据进行上传到监控中心，同时完成监控中心下发的命令进行解析，执行相应的命令。

（3）远程监控层主要是完成人机交互与数据统计分析，实现人机交互，信息存储，数据统计等功能。主要设备包括PLC（可编程逻辑控制器）控制柜体，视频通信网关和工作站，门禁系统通信网关和工作站，数据视频存储服务器，数据库服务器，自动化系统工作站，打印机等。

5 系统的功能

（1）实时监控给水点给水泵站内部情况；实时监控泵房周围情况。前端监控系统录像机功能必须同时具有定时录像、手动录像、报警联动录像、视频移动录像等多种录像模式,进行录像回放等功能。

（2）能自动采集、显示水箱或者水塔及水泵的各种运行参数。包括水泵的运行状态、主水管流量、出口水压、设备运行温度以及水泵电压、电流等供电参数等。

（3）给水设备能根据各站的设计用水量设置，同步启、停水源井水泵和消毒实施，24h保持水箱或者水塔的水量和水质。

（4）故障报警。对给水点给水管网压力、电流、电压、水位、设备控制的项目进行故障报警，对运行参数临近保护设定值进行预报警，并在监控中心进行显示，启动电铃等进行报警。

（5）在线设置保护定值。系统在不间断运行的情况下，输入保护参数，设置各种智能保护的相关量设定值。

（6）系统信息记录。系统能够整时抄表，能每到整点将系统中电流、电压、压力、泵运行状态等信息，进行记录，形成机械运转记录表。

（7）系统统计报表。能够统计每个泵的运行时间、获取水表的流量，形成统计报表，按照每天、月和年自动生成日报表，月报表、年报表，并将统计报表保存五年以上。

（8）门禁报警功能。如果系统在有人非法入侵时不仅可以进行联动摄像机进行录像、触发声音和灯光报警，还可以将抓拍的图像和录像文件，通过彩信发送模块，以彩信形式发送至指定人员的手机上。使相关的值班人员收到短信后及时赶往现场处理警情。

（9）用户管理功能。值班管理员实行交接班和权限管理,主要包括用户的管理、交接班、设备操等功能，实现交接班功能。

6 效果分析

以上设计方案，2013年底对新建阜六铁路无人值守给水自动控制系统进行设备安装调试和验收，该系统达到以下效果：

（1）满足总体技术方案的要求。给水点泵站图像远程监控系统采用当前监控领域的先进技术并且结合了泵站的特点而制定，综合了其他远程监控系统的经验，充分确保系统建成后能够满足泵站远程监控的实际需要。

（2）保证系统的先进性。在方案设计中尽可能采用监控系统的最新的成熟技术，选用最新的设备进行优化组合，确保系统的先进性。

（3）保证系统的可靠性。由于阜六铁路沿线各给水点图像远程监控系统的外场设备长期处于恶劣的室外环境中，选用性能可靠、相互兼容的设备组成系统，确保系统长期可靠的运行。

（4）保证系统的可扩展性。采用了模块化设计，充分考虑今后发展，使系统能随着用户的实际需求而扩展，防止重复投资。采用的图像远程监控服务器通过网络可以进行无限扩容，能充分满足扩展需求；还可以通过计算机联网技术对其他用户的设备进行联网，一旦监控点的摄像机容量增大，可以增加新的控制中心，通过联网实行资源共享。

7 结束语

该系统真正具备了给水无人值守功能，满足了设计方案要求。日常管理时，在霍邱给水所中控室内集中监控其他各站泵房，依据水位、压力等数据，根据给水运行需要开停泵，监控系统24h不间断自动工作，系统进行科学管理和调度；设备故障后几秒内即可被发现，并可自动采取停泵措施；重设备保护做到随时发现，随时维修。为阜六铁路正常的运营接管提供了有力的保证。

[1]运装设水[2000]172号文《铁路给水集中监控系统技术管理标准》及运装设水[2001]225号文《铁路给水集中监控系统测试评定标准》.

[2]分散型控制系统工程设计规定《HG/T20573.95》.

[3]工业自动化仪表工程施工及验收规范《GB50093-2002》.

[4]抗干扰能力以IEC801-3为标准.

[5]远动技术符合《IEC/TC-57》标准.

[6]《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》（GB50168-92）.

[7]分散型控制系统工程设计规定《HG/T20573.95》.

责任编辑：王华

来稿日期：2014-11-27