基于互联网+的泵站远程状态监测平台的设计与开发

基于互联网+的泵站远程状态监测平台的设计与开发

顾彬

天津市排水管理处第八排水管理所天津300000

摘要：随着经济的不断发展，社会在不断的进步，随着我国工业实力的不断增强，泵站在工业生产以及人们日常生活中的应用也越来越广泛。针对泵站运行状态的监测，目前常用的方法是集中在泵站现场的中控室监测，这种方式虽然实现了对设备的统一监测，但具有明显的地域局限性，并且使泵站工作人员受距离的束缚，显然不能满足目前社会发展的需求。

关键词：泵站；互联网+；状态监测

引言

泵站在我国已有几十年的发展历史，它在抗洪、排涝、灌溉、调水以及城乡供水、工业供水、航运和改善生态环境等方面发挥着极为重要的作用，其运行状况是否完好，将直接影响到整个系统的效益．泵站机组的检修一般采取事后维修或者定期维修，前者可能引起设备的二次损坏，甚至灾难性事故，而且库存备件也会使得投资增多；后者会导致过剩维修，过剩维修则会导致维修费用增加，引起人为维修故障，而且意外停机也会引起泵站机组的损坏．因此，对泵站运行状态监测是十分必要的．

1研究意义

无论是城乡供水还是工业供水，泵站都在其中发挥着至关重要的作用。伴随着经济的发展和人们日益增长的生活需求，泵站应用的也越来越广泛，扮演的角色也越来越重要，所以对其进行实时的状态监测是必不可少的。本文研究的基于互联网+的泵站远程状态监测平台从理论和实践的角度紧跟时代的发展，主要具有以下几点研究意义：（1）第一时间掌握泵站机组运行的各项工况参数，及时发现泵站机组运行的状态异常或者事故征兆，并立即采取适当的措施，减少意外停机，避免重大事故的发生。（2）使泵站工作人员摆脱距离的束缚，实现真正的“无人值班，少人值守”，改变过去依赖人力的设备检修制度，解放了生产力，符合科学技术的发展趋势，更是对泵站设备管理模式的一种改革。（3）实现了工业互联网与状态监测的结合，采用科学合理的存储方法，丰富了泵站监测数据的采集，工作人员通过该系统在远程即可获取泵站机组的各项工况参数，若泵站机组运行发生故障，可以在远程分析故障发生的原因，并提出相应的解决方法，降低维护成本，从而也为企业节省了成本。（4）在管理层面可以为管理者提供及时准确的工作汇报，提高了企业的管理效率。在技术层面可以实时远程监测泵站运行状况，并且获得的大量泵站机组的数据信息，科研机构可以通过对数据的分析为企业提供更多的技术支持，增强了企业和科研机构的联系，有助于企业的优化和发展。

2泵站远程状态监测方法与系统框架

2.1系统总体框架

泵站监控系统是将现场监视、数据测量、水泵控制、操控管理系统集成为一体的计算机综合控制系统。目前大多数传统的泵站监测系统基本上都是应用各种传感器和各种变送器，对泵站内的各个监测点的液位、压力、流量等工况参数进行采集，然后再和各电气设备的电参数仪表进行汇总显示，构成泵站的仪表显示部分。在网络通讯方面，运用虚拟局域网技术，把泵站和中控室组建成一个小型局域网，然后通过虚拟专用网络VPN进行专线访问。视频监控方面，把泵站内各项视频图像数据集中由网络传输至中控室，组成视频监控系统，工作人员实时对泵站内各项视频数据进行查看。总的来说，目前的泵站监测系统主体部分是由现地控制部分LCU和上位机组成，上位机通过以太网等方式和LCU实施通讯，实时将现地控制单元的各部分所采集的数据进行汇总并直接在总控计算机上显示，数据经过计算机组态软件编程设置，将LCU数据进行归类，存储在SQL数据库中，并生成实时报表，参数报警和趋势状态图，为泵站中监控人员可以通过访问数据库实现合理的操作。

2.2系统软件组成

根据本文所设计的平台要求，系统软件部分主要由上位机组态软件、数据库、服务器以及Web前端网站构成。通过硬件系统的搭建，可以实现对泵站各项工况参数所对应相关物理量信号的采集，但这些信号仅仅能够被计算机识别，并不能直观的反映给工作人员，要实现对泵站运行状态的监测，就需要把泵站机组的各项工况参数直观、形象的展现在计算机界面上，本文选用组态软件来实现这一功能。组态软件用于泵站工业现场的中控室，通过驱动程序与现场设备进行通讯，实现对硬件系统所采集信号的处理、图形化显示、参数调整等功能。另外，组态软件可以同时存储被组态成历史趋势的变量，响应历史数据检索请求，还能以图形、声音等方式将报警信息通知给操作人员，并且记录历史报警信息，方便日后检索。关于上位机组态软件的开发设计过程下一章会有详细说明，本章不再赘述。数据库是整个软件系统的核心部分，主要负责保存整个基于互联网+的泵站远程状态监测平台的所有数据。数据采集系统完成数据采集任务并传送给上位机，上位机组态接着完成与数据库的数据传输，为Web前端网站访问做好准备。经过多方面对比并结合平台开发具体情况，最终选用了MysQL数据库。它是一种关系数据库管理系统，具有良好的灵活性。因为它的普及度最高，支持ODBCforWindows可以实现与组态王的对接，而且MySQL对刚接触数据库的新手来说容易上手，通过NavicatforMySQL可以为数据库的管理和维护提供直观而强大的图形界面来进行所有操作。其次，其使用的SQL语言是用于访问数据库的最常用标准化语言，由于其体积小、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点，一般中小型网站的开发都选择MySQL作为网站数据库，这一点也十分符合本文的设计要求。

2.3压力测量原理与传感器选择

本文研究对象选取的是城市供水泵站，所以对泵站压力参数的测量也是十分重要的，主要是对离心泵进出口压力的监测。同时，准确的对离心泵进出口压力进行测量，再根据扬程计算公式就可得到泵站的另一个重要参数扬程。经过详细对比现在市场上常用的工业压力传感器，并结合本系统的设计要求，最终选定扩散硅压力传感器来测量泵站机组的进出口压力。扩散硅压力传感器的工作原理是当压力作用于传感器的膜片上，使其发生与压力成正比例关系的微小形变，而微小形变会使传感器的电阻值发生变化，然后利用电子线路检测电阻值的变化量，经转换之后就可输出一个与之对应的标准电信号。

2.4组态软件设计

本文所选用的“组态王”软件是运行与MicrosoftWindows平台的中文界面组态软件。在完成上位机组态软件的设计之前，首先要明确它要实现的功能。基于互联网+的泵站远程状态监测平台的开发选取的是城市供水泵站，我们首先要利用组态软件完成对泵站各项工况参数的实时监测（如流量、压力、液位、扭矩等），其次要实现对泵站运行数据的查询和各类报表的生成，方便于企业管理，然后还要能实现泵站运行状态报警功能，一旦发生故障或者参数越界的情况，泵站工作人员可以在第一时间得到提示，尽可能的避免事故或者降低损失，最后还要能实现视频监控功能，使监测人员解脱距离对工作的束缚。

结语

本系统根据大型泵站状态监测的功能需求，设计并实现了泵站机组的状态监测软件和远程监视平台，分别利用NI的LabWindows/CVI和Measurementstudio8.0软件，开发了现场监测系统和远程监测Web服务器系统，经过实验验证，该平台可以使得运行操作人员通过Internet随时随地监视泵站的运行工况，提高水利工程的运行维护水平，合理配置人力资源，同时对水利工程的运行管理模式的改变起着积极的推动作用．

参考文献：

［1］傅其凤，崔彦平．水泵状态监测及故障诊断系统［J］．水泵技术，2000（3）：35-37．

［2］褚福磊，卢文秀，张伟，等．水泵水轮机组状态监测与故障诊断系统［J］．水力发电，1999（2）：31-33．