潜山高铁新区排涝泵站信息化系统建设方案设计

0 引言

泵站设计排涝流量15.8m/s，安装4台1200ZLB-100立式轴流泵，配4台YX-L560-12/355kW立式异步电机，总装机容量1420kW（4*355kW）。泵站枢纽工程由站前拦污检修闸、进水前池、泵室、汇水箱、控制闸、穿堤箱涵、闸门、消力池以及主厂房、副厂房、管理房等组成。为适应社会发展，提高泵站的自动化水平和经济效益，减少运行和管理人员的劳动强度，保障泵站设备安全、可靠、高效运行，泵站在副厂房设信息化系统，信息化系统包括：计算机监控系统和视频监视系统。

1 计算机监控系统

1.1 结构及配置

计算机监控系统采用开放式分层分布系统，由控制中心和现地控制单元以及前端测量表计装置等组成。

1.1.1 控制中心

控制中心设在副厂房控制室内，主要设备包括操作员工作站、打印机、UPS电源及网络设备等。控制中心除完成对被控对象的监视控制外，留有与办公自动化联机接口，是整个监控系统的控制核心。

1.1.2 现地控制单元

现地控制单元设2台现地单元控制柜（LCU屏）、2台继电保护屏分别对电机、进线、辅机等设备进行测量和控制。现地控制单元对所管辖设备的生产过程进行完善的监控，通过PLC输入输出接口与生产过程相连；通过通讯接口及相关设备与控制中心交换信息。各现地控制单元对控制中心具有相对独立性，直接完成生产过程中实时数据的采集和预处理、完成对各设备状态的监视、调整和控制等功能。现地控制单元设有自动、手动切换装置，在上位机出现故障或脱离站监控工作站时，可以通过手动操作保证机组的正常运行和程序控制的各种运行操作。

1.1.3 测量表计装置

采用以计算机监控系统实现全站设备集中监控，测量表计选用智能数字式表计。各类传感器（水位、温度等）分别对水位、温度等非电量进行测量，输出模拟电流信号经A/D模块将其转换成数字信号，通过以太网将数字信号送至控制中心主机。

1.2 主要实现功能

1.2.1 联网功能

与上级骨干网联网，通过网络接收带密码的调度、控制命令，通过调用密码向上级发送本站实时运行信息。在线传输各种数据。

1.2.2 数据采集与处理功能

系统巡测泵站、配电设备、传感器、仪表等各种实时数据与状态信号，进行数据预处理并建立实时数据库和历史数据库。

1.2.3 统计与计算功能

系统根据所测的实时数据，进行分类统计和计算分析；对各类事故及故障的内容和次数进行统计，并记录；对参数越限情况进行统计，并记录；所有统计和分析计算数据记录下来，作为资料保存。

1.2.4 参数在线修改

系统可在线对运行状态判别条件、预置参数和计算公式进行在线修改。

1.2.5 控制与调节功能

系统设人工操作，自动操作控制和优化调度自动运行方式选择功能。

1.2.6 设备运行统计记录及生产管理

系统对各设备的运行情况进行统计记录，信息自动提示给运行人员。对于各设备及各主要辅助设备的状态进行变位及变位时间的统计，必要时产生报警。系统还将对参数越限及定值变更等情况作出统计记录，并自动生成各类报表、日志，进行打印操作。

1.2.7 屏幕显示

显示系统全景效果图、平面布置图、剖面图，各类运行参数实时曲线和历史曲线，各类信息统计表、操作记录、各类运行报表等。

1.2.8 人机联系

运行人员通过屏幕、键盘、鼠标等实现对各闸门运行的监视、控制、调节、在线修改定值、画面调度、报表显示和打印等功能。利用交互式人机接口软件可以通过人机对话方式实现各种监视的控制功能，使用应简单、方便、灵活。

1.2.9 系统自检、自动重启动、系统诊断和仿真培训

系统具有自检功能，软件任务超时处理及过程通道故障检测。

1.3 软件系统

1.3.1 软件环境

工作环境：

服务器：英特尔至强银牌4208 2.1G,8C/16T,9.6GT/s,11M高速缓存，Turbo,HT（85W）DDR4-2400；Windows Server 2016标准版32GB内存8块4TB 7200转企业级热插拔SAS硬盘；2G缓存的Raid卡配置Raid5或6或10等；电源1+1冗余750W；网卡控制器2个1 GE LOM。

数据库：Access2012

下位机编程软件：PME Machine Edition9.7

上位机编程软件:金海迪尔泵站自动控制系统V1.0

1.3.2 应用软件

计算机监控系统软件主要由主界面、机组控制、设备控制、系统图、报表、报警信息、操作记录、系统管理、帮助等模块组成。

①主界面。

主界面包括进入各模块的菜单，以及各机组运行状态、电气参数，通讯状态，水位参数等。

②机组控制。

主要是机组开机流程和实时运行状态参数显示，通过此界面，可选择要开启的机组，可以对相应机组进行控制。

通过机组开机流程开启机组时，首先确保所有设备满足可以远程合分闸、开关停的条件，且开机水位满足要求，然后根据流程图依次完成10kV断路器、母联断路器等断路器合闸，之后依次将闸门开启到全开位置，满足所有开机准备工作后开机，完成开机操作。

关闭、急停直接操作。

③单机控制。

主要是控制单个设备的启停以及合分闸操作，功能同于现地控制柜操作，但必须处于远方控制才能进行上位机操作。可监控的设备有10kV进线柜断路器、母线联络柜断路器、机组断路器、防洪闸、检修闸、控制闸、风机、供水泵、排水泵等设备控制。系统自动检测判断要开启设备所需要的条件，当设备不满足条件时会提示是哪一个设备不满足条件并报警且无法进行操作，操作人员需要检查该设备，使其满足运行条件后，才能进行相应的操作。

④趋势曲线。

实时运行状态参数（水位、流量、电流、功率等）随时间变化用曲线形式形象表示出来，便于直观了解当前机组运行状态。可以同时查看某一项或者某几项的运行参数的曲线情况，放大、缩小或者隐藏对应的曲线；也可以设置时间段，查询该时间段内某一项或者某几项运行参数的曲线情况。

⑤系统图。

提供的系统图有电气一次图、站变电路图和网络拓扑图。电气一次图主要是泵站电气主接线图，显示当前站内设备电气合分闸状态及相互之间的关系。选择主接线图相应断路器的合分闸位置，可打开该设备的控制界面，查看设备相关的信号并进行控制。站变电路图主要是各类断路器接线图，显示断路器设备电气合分闸状态及相互之间的关系。网络拓扑图是模拟实物图，显示当前站内的设备网络状态及相互之间的关系。

⑥操作记录。

系统自动记录泵站机组开机、关机等所有操作过程，生成操作记录。可将操作记录导出到D盘操作记录文件夹中，可查看、打印全部操作记录，也可根据需要设置查询条件查询该条件下的全部操作记录。

⑦报警信息。

显示实时报警和历史报警两种情况。

实时报警是系统自动巡检诊断发现问题及时发出报警信息，并显示出报警类型以及确认状态，提醒操作员注意，操作人员应及时予以确认并处理。

历史报警是记录系统运行中产生的所有报警信息，可查看、查询、导出、打印全部或部分或设置条件下的报警信息。

⑧报表。

机组运行过程中，闸门（检修闸、控制闸、防洪闸）的开启高度、闸前水位，电机运行电流、电压、功率、温度等自动记录，生成和“数据报表”、“电气量报表”、“温度报表”等各类报表，可随时查询、导出、打印所需要的报表。

⑨系统管理。

系统管理主要是为泵站管理者人员服务的，有权限管理人员才能进行系统管理，通过系统管理修改密码、注销、增删用户，设置满足开机条件的最低水位值，以及机组累计运行时间清零。

2 视频监视系统

2.1 结构及配置

视频监视系统由前端设备、传输设备、显示设备、控制设备四部分，分别在泵站的进水渠水面、前池、启闭机房、闸门出水测水面、大门、管理房等处各安装1台室外网络型高清高速一体化球形摄像机；在主厂房电机层、副厂房高低压配电室、启闭机房等处安装1台室内网络型高清高速一体化球形摄像机；在副厂房中央控制室、10kV终端杆处、拦污栅、控制闸、检修闸、闸门、上下游水位仪各安装1台室内（或室外）网络型定焦彩色摄像机。视频监视系统图如图1。

图1 视频监视系统图

2.2 主要功能

正确清晰地提供监视范围内的设备运行状况、现场环境等图像信息，实现系统范围内的全方位连续监视。

在被监视设备操作的同时，镜头自动转向该设备显示其画面，同时提示运行人员是否需要录像。

在生产设备故障或事故的情况下，及时、自动地将摄像镜头对准故障或事故现场，在控制室内给出画面显示，并报警，同时将现场情况录像保存，以备事后分析。

和泵站计算机监控系统联网通讯，依据监控系统有关信息，完成操作顺序的自动随动、事故／故障报警及图像信息录像等任务。

在控制台能够对监视范围内的摄像位置进行选点、固定或循环显示，操作显示的优先次序为：事故、故障、报警、主控操作。

图像处理计算机设置运行画面警戒功能。可对异常现象进行识别报警，当判别有异常发生时，计算机立即报警，同时向中控室传送图像并自动存盘录像，标定时间。

3 成效

高铁新区排涝泵站担负着潜山高铁新区排水防涝重要任务，泵站信息化系统的建设增强了水情、工情的实时监测和控制能力，完善了防汛预警预报和应急保障体系；解决了以前泵站设计缺乏统一标准，软硬件系统扩展困难、功能不完善，缺乏系统概念、通讯不能互联导致信息不能互通数据无法传递；泵站专业技术人员不足，计算机水平低导致设备带病运行无力解决，信息化系统的建成起到减员增效和提高运行管理水平的目的，总结成效主要有以下几点：

3.1 自动化系统程度高

系统按“少人值守，少人值班”的原则实现泵站及调度远程控制。

3.2 技术成熟，性能完备

系统采用高可靠性、高性能、技术成熟的工业级设备，满足泵站工业环境运行条件。

3.3 集成度高

系统实现泵站计算机监控系统与微机保护系统、直流电源系统、温度检测系统、电磁流量系统、水位测量系统、视频监视系统及现地控制单元之间的数据通信，形成遥信、遥测、遥控、遥视为一体的综合自动化泵站。

3.4 先进性好

系统配置和设备选型符合计算机发展迅速的特点，充分利用计算机领域的先进技术，系统达到当前国内先进水平。

3.5 开放性好，结构完善

系统为全分布、全开放系统，便于功能和硬件的扩充，分布式数据库及软件模块化、结构化设计，使系统能适应功能的增加和扩充。

4 结束语

高铁新区排涝泵站信息化建设，目前完成的只是泵站本身计算机监控系统、视频监视系统的建设，今后运行管理单位还要进一步完善信息管理系统建设，并于全市水情、雨情监测系统，防汛指挥调度系统相联网，做到远程可视、可控、可调度。为此，运行管理单位需要成立专门的信息化管理机构，配备具有一定计算机和信息技术水平的技术人员，承担系信息系统的开发和建设，负责信息系统维护和运行管理工作。