泵站信息化系统结构探究

申 星

（山西省漳河水利工程建设管理局，山西 长治 046000）

泵站信息化系统结构探究

申 星

（山西省漳河水利工程建设管理局，山西 长治 046000）

在自动化技术的基础上，以信息技术为手段，通过对泵站信息资源的采集、传输和处理，做出及时、准确的反馈和预测，实现科学的管理和决策，全面提升泵站的运行效率和管理水平。借助计算机系统实时监测泵站的运行参数，既能保障泵站中各种设备的运行安全可靠，还能实现泵站“无人值班、少人值守”的目标，使泵站各种设备的使用效率得到提高。

泵站信息化；泵站自动化；泵站运行管理

1 研究背景

随着计算机技术、通信技术等迅猛发展，计算机自动化监测系统几乎达到了无所不在的程度。泵站计算机监控系统也从单一的监测功能发展成了集计算机监控、视频监视、状态监测、安全监测等于一体的综合性自动化系统，泵站信息化建设得到了极大的发展[1]。

信息化工作的原则为“经济实用、准确可靠、先进合理、操作维护简便”，借助计算机系统，实时监测泵站的运行参数，既能保障泵站各种设备运行安全可靠，还能实现泵站“无人值班、少人值守”的目标，使泵站设备的使用效率得到提高。

2 泵站信息化系统结构

泵站信息化是指在自动化技术的基础上，以信息技术为手段，通过对泵站信息资源的采集、传输和处理，做出及时、准确的反馈和预测，实现科学的管理和决策，全面提升泵站的运行效率和管理水平。

泵站信息化的建设，要遵循科学的设计原则，进行统筹规划。泵站信息化系统是一个多层次的结构，自下而上分别为现地级、站控级、管理级和调度级4级结构[3]。

2.1 现地级

作为泵站信息化系统的底层，现地级系统主要负责现地信息的监测和采集。分布在泵站内，对各类设备进行测量和控制的多台现地控制装置，共同组成了现地级系统。

泵站现地级系统是泵站实现信息化的先决条件，具备数据收集、数据处理、控制和调节等功能。

数据收集：电量信息，包括泵站机组电压、电流、功率等；非电量信息，包括机组温度、流量、水位等；状态信息，包括机组启停状态、报警状态等；保护信息，包括对各种保护事件的记录。

数据处理：对各种数据的合理性进行比对检查，以及对量程进行切换；对互锁逻辑进行运算，对各种状态数据进行检测，判断是否出现越限状况，并上报报警信息；事件数据的记录与处理；数据计算，例如流量的计算与累加。

控制和调节：包括控制机组的启动停止、设置各种整定值和设定取值范围等。

2.2 站控级

站控级系统，由泵站控制室内的计算机和服务器等设备共同组成。泵站运行人员通过监控主机，可以实时监测泵站运行状态，也可进行控制操作。当运行过程中发生事故或出现异常状况时，监控主机会自动报警。运行人员还可以利用监控主机对运行过程中产生的数据进行整理、分析等。

当发生一些特殊情况需要人工处理时，如由于设备原因造成数据信息出错等情况，运行值班人员和操作人员应获得计算机监控系统授予手动设置数据信息的许可，这些数据信息应视作等同于正常采集的数据信息，但可以作出标记加以区分。

运行实时监视。运行人员可以通过计算机监视系统的显示，监视各种设备的运行状态和运行参数，并监视设备的运行和中断等。

参数越限报警记录。计算机监控系统可以预先设定各种参数的限制范围并实时监控，当参数超过限制范围或回复到限制范围内时，都可以作出相应的处理。包括越限报警、重要参数的趋超报警、越限复限的自动记录；重要参数越限后恢复至限定值的过程数据保存和显示；数据分析后做故障原因提示。

故障状态显示记录。计算机监控系统，固定周期扫描和检查每个设备的运行状态信号，并立即在屏幕上显示出状态变化，同时语音报警并记录故障信息和时间。

事故追忆及相关量记录。在事故发生时，继电器、自动装置和设备的状态信息会被发送给控制中心，事件也会被排序、记录、归档。每一事件的记录、状态描述和时间刻度，都应能完整还原事故发生前10 s到发生后20 s这一时间段内，重要参数的变化情况。事故追忆操作是由自动控制系统完成的，计算机将追忆数据作为历史数据存档，供运行人员调出、显示或打印。

控制与调节。计算机监控系统的控制与调节对象，主要为高低压电气设备、主机、辅机、变压器等。

2.3 管理级

管理级系统主要组成部分是泵站信息管理系统和局域网。它可与下一级计算机监控系统、视频监视系统、状态监测系统等连接，收集泵站运行过程中的直观视频图像和数据信息；也可利用互联网或内部水利专网与调度级系统等相连，上传泵站运行状态和数据信息。管理人员通过该管理系统可以进行基本信息的录入和编辑，泵站最新运行信息，实时监测，实时控制，数据查询，水情数据分析，数据报表等。

2.4 调度级

管理单位要建设一个集管理、调度、监控于一体的系统，这个系统要求实现功能上的集中管理和分散控制，各部门既相对独立又整体统一。

在调度中心需要设置一个中心控制室，调度人员可在中心控制室，通过监控系统监测到各泵站运行情况和人员值班情况的实时图像。各个泵站、蓄水池把水位数据等信息实时上传到中心控制室后，由调度中心结合蓄水池的用水需求和泵站机组运行情况，由中心控制室发出指令。也可由综合自动化系统根据实际需要调取实时数据与历史数据进行比较，自动选取各级泵站最佳机组组合方案，确定最优运行方式。

另外，为了增加系统运行的安全性，应采取以下必要措施以确保安全：设置不同的用户权限；重要数据定期备份；隔离外网，一般用于隔离局域网和外网最为稳妥的方式就是实行物理隔离；安装必要的硬/软件，在远程监测主机上安装硬件加密狗或防火墙之类的软件是非常有必要的，以防止黑客入侵或非法程序破坏系统，如在管理单位的局域网安装防火墙，阻止非法侵入，起到保护数据库和监控服务器的作用。

2.5 调度控制优先级别

中心控制室主机上设置的控制优先级别依次为：手动、现地级控制、站控级控制和调度系统远程控制，发生紧急状况时可由现场人员随时切换到相应的控制系统。当出现下面任一情况时，系统能稳定地切换为现场控制：远程计算机放弃控制权、现场人员得到过程控制授权、网络发生中断、系统发生故障报警、控制数据发生严重错误等[2]。

3 结语

泵站信息化建设，对提高我国泵站管理自动化水平、实现“无人值班、少人值守”的运行模式、减少人力配置、最大限度发挥泵站效益，具有重要意义[3]。随着网络技术、通信技术的发展以及物联网的普及，泵站信息化发展将有以下几个趋势：

信息采集网格化。物联网技术飞速发展，信息采集的成本降低。信息采集工作借助于统一的管理及数字化的平台，将需要进行信息采集的区域按照一定的标准划分为独立的单元，每个单元设一个采集监测点，采集点之间通过物联网相连，增加信息的采集精度、采集范围和精细化程度。

信息管控一体化。泵站信息管控一体化就是指，通过对泵站各种信息的采集、分析、存储、传输，建立一个集管理功能与控制功能的综合性系统。

信息呈现直观化。由于视频压缩技术、传输技术、存储技术的迅猛发展，图像清晰度、传输速度都有很大的提高，视频技术必将在泵站信息化系统中得到更广阔的发展空间，信息呈现更加直观、更容易理解，对运行和管理人员来说，获取信息更为简单准确。

信息服务智能化。水利信息化发展到较高级阶段就是智慧水利。如果采用云计算方式，建立一个基于云计算架构的一体化集中式管控平台，将会实现“从水面到桌面”的一种全新模式。信息管理由人工向智能的发展是一个必然趋势，且是一个长期的过程。

［1］罗学东，余洁.武汉市排水泵站信息化建设的现状和发展［J］.城镇供水，2014（3）：55-57+82.

［2］包加桐，朱正伟，钱福军等.泵站信息化技术研究与应用［J］.人民长江，2016，47（15）:108-113.

［3］杨永聪.试论大型泵站信息化改造[J].科协论坛（下半月），2011（09）：69-70.

TV675

C

1004-7042（2017）09-0012-02

申星（1987-），男，2012年毕业于太原理工大学农业水土工程专业，工程师。

2017-07-11；

2017-08-19