电排站计算机监控系统设计与应用

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇电排站计算机监控系统设计与应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】电排站承担了排水防涝及引水灌溉的任务，是重要的水利设施。传统电排站需要多人值守、自动化程度很低，无法满足现代化管理要求，亟待改造和更新。本文阐述了电排站计算机监控系统的结构、功能和配置，并结合实例分析了相关设计与应用问题。

【关键词】电排站；计算机监控系统

电排站是专用于防旱排涝的水利泵站。雨季时可用它来防洪排涝，旱季时则可以引水灌溉。计算机监控系统就是采用计算机与通信技术对电排站的设备、设施及其运行过程，实施监测、控制并进行相关数据的处理、储存和应用的系统。采用计算机监控系统可以提高电排站防洪排灌的可靠性、安全性、实时性和灵活性，便于实现无人值班、少人值守，有利于提高运行效率和降低维护成本。本文针对电排站计算机监控系统的结构、功能与配置要求进行了阐述，并对计算机监控系统在电排站的应用做了分析。

1.计算机监控系统结构、功能与配置要求

1.1 系统结构

按照SL 583-2012《泵站计算机监控与信息系统技术导则》，系统结构应按分层分布式结构进行设计[1]。计算机监控系统结构主要有集中式结构和分层分布式结构两种。早期多采用集中式结构，即多台计算机集中采集、计算与处理信息数据，优点是结构紧凑、占地少、造价低，但一个节点出现故障可能影响整个系统，若采用双机并联方式又增加了设备投资，而且软件配置、调试都较复杂，所以目前主要采用分层分布式结构。分层是指功能和应用以层次结构划分，分布就是分散布置设备。分层分布式结构的层次分为远程调度层、泵站监控层和现地控制层3层，如图1（a）所示。

计算机监控系统网络结构按照一定的拓扑形式进行连接，常用的网络结构形式有星型、总线型、环型、树型等结构，如图1（b）所示。SL 583-2012规定，应根据泵站规模和装机功率选择适宜的拓扑结构，并推荐采用星型和环型拓扑网络。

1.2 系统功能

计算机监控系统远程调度层主要负责收集各个排涝泵站的实时数据，并对所有排涝泵站进行联合调度和远程监控。泵站监控层接受来自现地控制层的运行状态数据，并按照预定的控制策略对现地控制层发出控制指令。现地控制层负责现场数据的采集、处理与控制功能。系统须具备通信功能、人机交互功能以及故障诊断与处理等功能。

1.3 系统配置

计算机监控系统由硬件和软件两部分组成。硬件配置：（1）远程调度层由操作员工作站、工程师工作站、服务器、网络设备、打印机、UPS电源和大屏幕显示屏等组成；（2）泵站监控层一般由操作员站、时间同步装置、网络设备、打印机、UPS电源等所组成；（3）现地控制层由现地控制单元（LCU）、网络通信设备以及各类仪表、传感器、执行器等组成。硬件要求采用标准化、成熟、可靠、性价比高的设备，对重要设备应采用一定的冗余配置。软件配置包括系统软件、数据库软件、应用软件等，应采用正版、成熟的软件。

2.计算机监控系统在电排站的应用分析

2.1 双向流道排灌泵站计算机监控系统的设计与应用

某排灌站[2]在内河与外江之间设置了5条双向X型流道。在每个流道上安装1台功率630kW、型号1600ZLB10-3.5的立式轴流水泵，并在流道进出口分别设置4扇闸门。泵站需要具备排涝和引水两重功能，其运行方式是：当内河与外江水位差可满足自流排涝/引水要求时，通过控制闸门完成排涝/引水任务；当内外水位差不满足自流要求时，通过运行水泵实现强制排涝/引水目标。前一种方式可通过上下游水位进行控制，后一种方式有排涝/引水2种模式。排涝/引水功能的实现是利用流道两侧4扇闸门的相互配合。

计算机监控系统采用分层分布式开放结构，并分成泵站监控层、现地控制层2层，网络结构为星型拓扑结构。泵站监控层采用2套数据服务器、操作员工作站，2套互为热备用。现地控制层设置在被控对象附近，主要以可编程控制器为基础组成。系统通信采用冗余的交换以太网方式。现地LCU由泵组LCU、引水闸LCU和公用LCU构成。监控对象包括水泵、水泵电机、闸门、电磁阀、励磁装置等，监测参数有水泵/闸门状态、电磁阀状态、上下游水位及水泵电量、温度、励磁状态等。信号采集通信方式利用PLC自带以太网模块，有数字量输入、模拟量输入、数字量输出和485串口通信4种方式。应用软件分为5个模块，包括主程序、模拟量采集与处理、串行通信程序模块、流程控制和异常处理模块。

上述计算机监控系统投入运行后，解决了以下问题：系统可应对运行中的突况，避免人工误操作，提高了泵站的安全性；也减轻了监控人员的负担，降低了运营成本，提高了运行管理效率。

2.2 某电排站计算机监控系统的设计与应用

某电排站[3]有4台潜水贯流式泵组，总装机容量945kW；站内还有2台变压器、2条10kV进线、7台清污机、水闸等设备。电排站主要承担排涝任务。计算机监控系统按照“无人值班，少人值守”原则设计，并采用分层分布式结构。系统结构分为站级监控层和现地控制层两层。硬件选用美国GE公司的9030PLC平台，应用软件采用该公司的iFIX 3.5，操作系统可采用Windows NT/2000/XP。主干网络为工业千兆以太网，中心交换机为华为的H3C S5600智能交换机。

站级监控层包括操作员工作站2套以及培训/通信工作站、网络设备、GPS对时设备、逆变电源、打印机、语音报警装置、大屏幕投影屏各1套。系统采用冗余配置，有两个iFIX SCADA监控节点，正常情况下两个节点可分别承担各自的任务。如果一个节点出现故障，另一个节点可自动承担全部的监控工作，直至故障消除后又会自动恢复到正常工作模式。

现地控制层采用2个现地控制站（LCU1、LCU2）和1块公用设备屏。现地控制站采用的微机保护测控综合装置为北海银河的YH-B5300系列，站内通讯接口为内置RS232/RS485，通过MODUBS协议与PLC通信，再与中心交换机相连。控制柜上设触摸屏，实现就地监视和操作功能。公用设备屏采用了江阴斯菲尔PDM-803多功能电力仪表、北京九纯键JCJ500B温度巡检仪及北海银河YH-B5501通讯管理机。

该系统经过试运行，性能稳定，可以很好满足电排站运行要求，是一例成功的设计应用。

3.结语

电排站计算机监控系统设计与应用，可以实现排灌操作自动化及无人值班、少人值守，是提高电排站现代化管理水平的重要举措，值得推广和借鉴。但计算机监控是一个系统工程，用到多种技术，需要通过不断的实践、总结，提高设计和应用水平。

参考文献

[1]中国灌溉排水发展中心.SL 583-2012泵站计算机监控与信息系统技术导则[S].北京：中国水利水电出版社，2012.

[2]俞新雄，岑恩杰.计算机监控系统在双向X型流道泵站的应用[J].浙江水利科技，2012（6）：76-78.

[3]戴芦英.南昌市朝阳1#电排站计算机监控系统的设计与应用[J].黑龙江水利科技，2010（1）：72-73.