水泵远程检测应用现状与展望

张 林， 马庆勇， 张奇志

（1.中南林业科技大学机电工程学院， 湖南 长沙410128； 2.湖南省水力机械质量监督检验授权站， 湖南 长沙410128）

0 引言

泵是把原动机的机械能转换为所抽送液体能量的机械[1]。 当抽送液体为水时，即为水泵。 水泵应用广泛，是国民生产与生活不可缺少的设备。水泵的结构比较简单，但水泵特有的流道形式和叶轮的旋转运动， 使得水泵内部始终存在随机变化着的漩涡、脱流等现象，目前的理论体系无法完整地描述水泵内流体运动的真实情况。因此，泵的检测对于泵设计、生产和使用都具有重要意义，是提高泵技术水平的重要手段之一[2]。随着信息技术的快速发展，水泵远程控制与检测得以实现。 它能在水泵的实际使用中对其产生的数据进行采集， 实现水泵工作性能及工作质量的检验，保障其正常运行[3]。 水泵远程检测综合了电子、传感器、计算机、自动控制等多种技术，能实时调节、快速采集数据，提高水泵检测的精度与自动化程度。 2020年全球爆发新冠肺炎疫情，“无接触” 工作成为了有效遏制疫情的方式。 水泵远程检测操作方便、采集快捷、功能强大、高度智能、协同度高以及契合“无接触”的需求，必将创造性地改变现有的检测模式，具有广阔的应用前景。

1 水泵远程检测的原理

目前应用最为广泛的水泵自动测试系统主要包括配电系统、管路系统、仪器和传感器系统、视频语音控制系统和控制及数据处理系统[4]。 配电系统提供测试用电，管路系统为被测水泵、仪器和传感器的安装提供条件，仪器和传感器系统安装于管路系统以采集数据， 视频语音控制系统用以直观观测水泵运行情况， 控制及数据处理系统通过对管路系统的调节模拟水泵的不同工况， 并对仪器和传感器采集的数据进行分析。在此基础上，水泵远程检测系统添加了中心服务器与远程控制系统，见图1。 通过中心服务器， 远程控制系统可实现多线程远程控制和采集测试数据[5-6]。

图1 水泵远程检测系统示意图Fig.1 Diagram of the pump remote test system

2 水泵远程检测的应用与前景

2.1 生产单位和用户应用现状与前景

目前被广泛应用的水泵自动测试系统可以认为是水泵远程检测的雏形。从远程测试的角度而言，水泵自动测试系统可分为中央控制室和现场测试区。配电系统、管路系统、仪器和传感器系统、视频语音控制系统均布置于现场测试区，控制及数据处理系统则布置于中央控制室。被测水泵在现场测试区安装完成后，通过有线网络连接，整个测试过程均可在中央控制室完成。 受信息传输成本的限制，水泵自动测试系统能实现米级的短距离“远程”测试。且该系统几乎是“一对一”的测试，即一个现场测试区对应一个中央控制室，交互使用的情况极为少见。

随着无线技术和计算机技术的突飞猛进， 千米级的水泵远程检测系统应运而生。智慧水务平台基于2017 年国务院印发《水十条》的前提产生[7]，由“一个中心、两个平台、五个体系”组成。一个中心即数据信息化中心，包括基础设施、云平台、云应用及安全运维系统；两个平台是对内与对外服务平台；五个体系是立体感知体系（智能监测系统、智慧采集系统等）、主动服务体系（网上营业收费系统、智能客服系统等）、自动控制体系、智能应用体系（智慧供排水、水务突发应急事件和安全维护等）和支持保障体系（政策法规、人才队伍建设及资金投入等）[8]。 水泵生产单位根据自身需求对其二次开发， 已有多家单位成功研发出了智慧水务平台并投入使用。通过智慧水务平台，生产单位和用户均可实时远程控制、 监测多个场地的水泵的运行状况。从“一对一”转变为“多对多”，即多个现场测试区对应多个中央控制室。对用户而言，通过水泵远程检测系统可实现在一个中央控制室内对所有的水泵运行场地进行控制和监测，可节省大量人力，显著降低其运营成本。对生产单位而言，通过水泵远程检测系统可获取所有其销售水泵的运行数据， 极大的帮助生产单位产品改良、产品研发及售后服务。

2.2 检测机构应用现状与前景

市场主体由用户、 生产单位和检测机构三个部分组成。用户与生产单位作为直接交易的甲方与乙方，关系密切，目前应用水泵远程检测系统较多。检测机构多数场合以“裁判”的身份参与，亦是市场的重要参与主体。 一方面，就检测而言，检测机构对人员素质、仪器仪表及设备安装均有较高要求。尤其是仪器仪表的溯源，对于广泛分布的现场设备显然不现实。另一方面，检测机构工作方针在于科学采用试验方法，严格控制变量以获得真实、准确的测试数据。而实际尤其是用户测试现场条件各异，不能确保所采集数据的真实、准确性。故目前尚无检测机构运用水泵远程检测。

物联网思维是大势所趋，智慧水务发展如火如荼。水泵远程检测方兴未艾，因其高度智能、功能强大、操作简单和无接触检测等优点， 被检测机构应用终将是必然结果。 目前检测机构应用水泵远程检测的桎梏在于大多测试现场的设施设备不能满足检测要求， 笔者认为可以从以下几方面进行改善：

2.2.1 实验室比对

具有完善试验条件的生产单位可以与检验机构进行实验室比对。 生产单位通过实验室比对并获得用户的认可后，在进行设备验收时，用户可以自行邀请检测机构的专业人员通过远程检测的方式进行产品运行质量测试，并出具最终检测报告[9]。

2.2.2 测试系统检验

目前已有多地检测机构开展了水泵测试系统检验的工作，并获得了较好的市场认可。水泵测试系统检验对管件尺寸、管路设备、仪器仪表、数据不确定度等多方面进行分析[10]。以评价测试系统的精度和稳定性。符合要求的测试系统， 检测机构通过远程测试的方式获取检验数据可以认为是真实有效的。

2.2.3 水泵现场测试标准化

随着水泵设备大型化、系统化、智能化程度的提高，水泵现场测试的需求越来越大。 目前水泵检测机构的检测设施设备均严格按照GB/T3216 及GB/T12785 等标准的要求布置。在水泵生产许可证制度取消前，生产单位的检测实验室建设亦是审查的重要内容。 因此目前检测机构和大多数生产单位的检测实验室标准化程度较高。 而用户方检测大多无需特别精确的测试数据， 所以测试条件良莠不齐。 2020 年，国家标准化管理委员会印发《关于进一步加强行业标准管理的指导意见》 的通知中提出鼓励社会团体承担相应行业领域内标准的供给工作， 充分发挥市场自主制定标准对政府组织制定标准的补充支撑作用。相关社会团体可以此为契机，制定符合生产单位和用户需求的水泵现场测试标准。

3 水泵远程检测的不足

3.1 信号强度不稳定

笔者对多家单位的智慧水务平台运行情况了解，受网络信号强度的影响，目前的平台运行稳定性有待提高。通常，中央控制室建立在生产单位或用户的办公区域，网络设备较为完善，信号稳定。 而现场测试区则各不相同，有位于城区或乡镇自来水厂， 也有位于广大乡村的中小型泵站；有建设在地面上的如景观循环水等，也有建设在地下的如商品楼供水设备等。 目前网络基础设施覆盖参差不齐，水泵远程检测受其限制较明显。

3.2 网络安全不可靠

信息安全是互联网重要的部分。网络技术发展日新月异，而互联网病毒的技术手段也愈加繁杂。 2017 年大规模爆发的WannaCry、Petya 和BadRabbit 等病毒[11]提醒了人们信息安全的重要性。 当前水泵远程检测的网络结构、网络设备性能和控制机制在一定意义上还无法满足信息安全管理的需要。 需要继续完善信息安全基础设施建设，不断深化信息安全管理体系建设，做好重要信息系统的安全保障工作，逐步构建安全、高效、全面的信息安全保障体系，为智能水务的建设和发展提供坚实的安全保障[12]。

3.3 建设体系不统一

虽然智慧水务平台的结构大致相同， 但因各单位侧重点不同，导致目前智慧水务平台参数各异。且各单位各自为政，重复研发，造成大量人力物力的浪费。因此，需要建立一套科学、可持续的自动化技术体系。要有广泛的适用性，也要满足各单位的重点需求。要把设备的联合运行和维护放在首位， 也要根据不同的现场要求设置不同参数，控制系统根据设置的参数和指标，自动优化设备性能和控制生产过程[13]。

4 结束语

水泵测试技术朝着高精度、高自动化、多功能化、智能化、方便的网络控制和数据共享等方向发展[14]是市场经济不断完善、技术理论日趋成熟、生产检测自动化水平飞速提升的必然趋势。 水泵远程检测是国家智慧城市发展战略的实践体现，也因其功能强大、操作简单、高度智能，将大幅降低人力、物力和运营成本，成为生产单位、用户和检测机构共同的首要选择。