无人值守系统的数据采集与管理

刘杰 马永亮

摘  要：无人值守系统數据的实时性、准确性和全面性对整个系统的可靠、高效、稳定运行起着决定性的作用。如何更好地管理数据、应用数据，利用数据管控整个生产流程是我们重点探讨的问题。文章主要以城门山铜矿无人值守泵站系统为例，来探讨无人值守系统数据采集与管理情况。

关键词：无人值守;数据采集;管理

中图分类号：TU991.35      文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）32-0187-02

Abstract： The real-time， accuracy and comprehensiveness of unattended system data play a decisive role in the reliable， efficient and stable operation of the whole system. How to better manage data and apply data and use data to control the entire production process is our focus. This paper mainly takes the unattended pumping station system of ChengmenHill Copper Mine as an example to discuss the data acquisition and management of unattended system.

Keywords： unattended; data acquisition; management

1 概述

城门山铜矿是国内一家大型露天铜矿山，设备先进，智能化程度较高。矿区建设了完善的供排水系统。共有无人值守泵站六个。因泵站为无人值守泵站，所以对系统运行可靠性要求很高。系统数据的实时性、准确性和全面性对整个系统的可靠、高效、稳定运行起着决定性的作用。无人值守系统依靠数据采集系统采集的数据对整个工业过程进行管控。通过对数据的监控与分析，可以对设备运行状态及故障进行分析和判断，同时数据应用在生产管理上也具有重要的指导意义。

2 系统简介

无人值守数据采集和管理系统主要有数据采集与检测模块、现场检测模块、远程监控模块。

为了有效对工作现场的各种工作数据进行采集，在工作现场布置了较多的传感器，其可以对各种生产状态信息进行提取，并通过数据网络，将这些数据传输到计算机管理系统当中。

现场监测与控制模块。该模块主要由PLC逻辑控制单元、现场管理软件和操作面板组成。计算机负责现场控制系统的运行控制，其可以对各种传感器和PLC发送来的信息进行分析，并在该基础上进行控制决策，并将生产现场传输过来的数据进行保存。为了了解操作人员开展工作，现场还配置有手动操作面板，可以及时对现场生产状态进行控制。

为了远程实现生产现场的监控，配置了专门的远程监控模块，其由计算机、管理控制软件、数据传输网络所组成。通过计算机网络，可以实现对生产现场进行远程操作，并实时对各种数据完成更新。远程监控模块还具有开放的接口，非常方便将该系统接入到其它系统当中。

3 数据类型

根据作用划分，无人值守系统数据主要分为三类[3]。

3.1 运行数据

电流、电压、频率、流量、压力、温度、振动等，主要用于系统控制与保护、设备运行状态监控及故障判断。系统可根据设备运行要求设定电流、电压、流量、压力、温度等保护值，当运行值超限时系统启动保护程序对运行设备进行保护动作，同时系统还可根据生产需求自动调整电机频率，以达到供排水平衡。

3.2 监测数据

液位、pH值、浊度，主要用于水位监测及水质监测，系统根据设定液位自动启停设备，液位数据同时用于地下涌水及采坑汇水量的监测。pH值、浊度数据主要用于水质监测，生产部门可根据水质变化情况及时调整生产。

3.3 统计数据

设备运行时间、供排水水量。主要用于能耗分析及供排水水量统计分析。系统自动生成数据报表，对设备运行时间、供排水水量进行统计，并具备报表导出功能，还可与上级数据中心进行对接。生产部门根据报表数据对设备能效、能耗及水量进行统计与分析。

4 数据通讯系统

数据采集系统各类传感器采集的模拟量信号经过A/D转换后反馈至PLC控制器，PLC控制器具备通讯接口，通过网络与控制计算机进行通讯，实现泵站的集中控制。为保障光纤通讯中断时，调度中心仍能够采集现场运行数据。结合城门山铜矿4G无线网络系统建设项目，实现PLC控制柜与调度中心上位机之间的无线通讯。该通讯方式作为一种备用方式，确保对各泵站的不间断监控。主要实现方式为：PLC与无线通讯模块（CPE）之间可通过以太网实现通讯，通过对无线CPE模块进行配置，最终可实现PLC与上位机之间的无线通讯，保障了无人值守泵站的稳定运行[4]。

5 数据曲线分析

点首页“数据曲线”按钮， 点击之后即进入如图1画面：

此时画面上显示的多条曲线，此曲线图最多同时显示8条曲线。下面指示器能够左右移动曲线。将鼠标拖动游标上的时间，能够在旁边笔1-笔8显示时间点与曲线之间的交叉点值。

点击曲线图，出现如图2曲线选择界面进行选择需要投入的曲线：

上面有一列时间显示，可以进行输入数值来进行查看所需要的历史时间图显示。图表长度一列是显示图表长度时间的，可以更改进行查看。标记一行有笔#1到笔#8，通过点击可以进行数据类型的选择。在图框里面点击需要查看的名称的历史曲线。通过对各类数据曲线变化的分析，可对设备运行状态进行预判，达到预检预修的目的，避免了设备故障的扩大化，减少维修成本。如：通过对运行电流、压力、流量等值的曲线变化分析，可以对电机、水泵的性能进行预判;通过对pH值、浊度、液位数据变化的分析，可以实现对采坑涌水量、水质变化的分析，生产部门根据数据变化情况合理调整生产安排。

6 数据报表

数据报表主要用于生产管理、设备能效及能耗的分析，详见图3数据报表。

7 系统对数据的要求

7.1 数据的准确性[1]

泵站能否实现无人值守，取决于终端设备的传感器反馈的信号和基本数据是否正确，因此前段输出信号的设备质量及运行的稳定性非常重要。无人值守系统利用数据采集系统采集的稳定、准确、可靠的数据实现自动化工业过程控制。定期对各类传感器进行校准和保养维护是保证数据准确稳定的前提。

7.2 数据的实时性

数据的实时性指的是数据的采集、反馈必须要及时，减少或避免延时是保证系统运行精度的必要条件。无人值守系统根据实时数据的变化情况即时调整系统的运行状态，如：根据液位变化自动启停泵组;电流、压力、流量变化自动启动保护程序等。

8 结束语

随着工业技术的进一步发展，无人值守系统在工业企业中的广泛应用，建设完整的数据采集系统、数据通讯系统，制定和完善设备维护计划，并进行规范化、制度化管理，以使设备始终能够保持最佳状态。实现远程对泵站无人或少人值守系统的综合监控、集中管理，降低人员及管理成本，从而真正做到泵站的无人值守，也为其他无人值守系统提供了借鉴意义。

参考文献：

[1]陈海波.实现泵站无人值守的几个重要环节[J].自动化应用，2014（9）：62-63.

[2]沈旭.无人值守泵站自动化控制系统的技术探讨[J].净水技术，2019，38（S1）：290-293.

[3]武亚峰.中央水泵房无人值守系统的设计与应用[J].西部探矿工程，2020，32（05）：147-149.

[4]莫州寒，等.露天矿山无人值守泵站系统设计[J].铜业工程，2019（4）：31-33.