摘要：国内水资源较为匮乏，且分布不均，经常出现涝灾或者旱灾的情况，为解决这类问题，大型泵站工程被投入使用。鉴于此，泵站自动化监控的系统设计至关重要，其可提高监控的安全性及可靠性，减少人工成本，实现工程现场的实时监控，提高工程效率。文章从泵站自动化系统的设计、视频监控及上位机软件设计等方面分析大型泵站自动监控的系统设计，意在给相关工程提供设计经验。
关键词：电力提灌工程；大型泵站；自动化监控；系统设计
我国水资源匮乏且分布不均，因此，泵站的运用就显得尤为关键，其可调度、管理水资源，实现水资源的合理利用。在我国，部分地区会常出现旱灾或者涝灾情况，鉴于此，大型泵站的投入使用可实现水资源的调度及利用，降低自然灾害的损害，其有供水、灌溉、防洪等作用。例如，南水北调工程中，大型泵站的运用实现了水资源的优化调配，大大提高水资源的利用率，虽初期的投资较大，就长远计议而言，可获得很好的经济效益。随着网络技术的迅速发展，泵站监控中实现自动化监控，这对于整个工程而言不仅节约人力成本，降低工人的劳动强度，还提高其运行效率，确保过程的可靠性及安全性，促进工程现代化发展。
1.泵站自动化结构的设计
泵站自动系统使用4C技术，结构设计为两层。第一层属于测量层，其由PLC测控及微机保护构成，该层主要采集泵站所产生的数据，控制水泵、电动阀等现场，监测线路、电容器等而对故障，同时也收集各种状态的信号。PLC测控是由以太网接口、CPU单元、通讯模块、底板、Al、Dl 、AO 、DO 单元等构成，微机保护由电容、电机、进线保护所构成。PLC的子系统可经过RS-485总线实现通讯，也可对子系统其他单元保护来实现通信，进而形成泵站自动化系统。PLC和上位系统的数据交换主要是通过以太网实现，只要配置以太网便可实现信息交换。另外，微机装置也需要配有以太网，这样便可直接进行数据交换。泵站在运行中的参数流量、水位、压力均可通过子系统进行控制，其可对相应数据进行采集，实现工程值计算，对短期数据进行存储。此系统和上位机连网后可提供通信进程，支持上位机控制下位机，达到泵站系统综合控制的目的。第二层属于管理层，其由主计算机、输出、通信等设备构成，功能是：泵站的控制运行、越线和事故报警、保存分析数据、生成报表、管理数据库、显示表格和曲线图、给下层发布运行指令[1]。
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图1 泵站自动化结构设计
2.视频监控的设计
为对泵站现场的运行及环境实时了解，可在关键点设置监控，监控对现场相关信息进行采集，并通过网络上传，相关工作人员只要通过计算机观看便可了解现场，录像机还会将一个时段的图像信息进行保存，便于之后调用。视频监控系统还可对工程现场的安全等进行监测，防止安全事故发生。
3.变电站和高压电动机微机继电保护
大型泵站电器设备必须配有微机保护设备，其目的是为实现运行的可靠性及安全性。该系统中，所设置的微机保护设备有：电容、电机、进线柜线路保护。电容保护的功能是过电压、负荷保护，对电流速断、零序过流等进行保护，主要都是无功补偿电容的保护。线路保护主要包含了重合闸、三段式过流及零序过流、超负荷警告等的保护。电机保护其功能是电流速断、差动、差动速断等保护[2]。
4.上位机软件的设计
上位机软件是由某工程二次开发所得，开发的流程是：建立工程，对泵站的工艺图进行设计，对其网络和设备进行配置，构建通信连接，对数据变化定义，建成数据库，创建动画连接，进行调试后运行。根据相应的工艺流程图，对该系统进行绘画，具体有：系统结构、负荷配置、开关机流程、机组运行、数据报表、趋势图等。系统下位是西门子S7-300 PLC，模块包含了CPU、DO、A1、D1、AO单元、通信模块、以太网接口等，这些模块的作用主要是对现场电量及非电量进行采集，为使现场相关数据能传到上位组态，可将现场设备和组态设备相对应，实现I/O配置，系统中的数据主要是由ODBC数据源进行保存。泵站中，报表有历史报表及实时报表，历史报表指的是以时间周期来进行的日报、月报及年报；实时报表指的是实时反映站内具体情况的报表。其中历史报表数据还分成统计及运行数据，统计数据包含：抽水量、抽水效率、开机时间、用电量等；运行数据包含：泵机组电气量、供水、电、气的系统参数压力、开关量、温度量、水位等。上位机软件的设计主要是运用力控组态的语言函数来实现相应程序的编写，其能够进行各类运算，转换数据并进行统计分析，还可将报表直接打印出来。利用上述软件开发的步骤，对上位机软件系统实施了二次开发。
综上，大型泵站自动化监控系统的成功设计，能够在很大程度上提升大型泵站的管理水平，节省人力成本，减少人工监管，还可延长部分产品的使用期限，降低运行成本，对于机组运行而言，还能够保证其安全性及可靠性，提高大型泵站的运行效率，确保其科学化、智能化、信息化运行，实现经济效益的最大化。文章从四个方面研究电力提灌工程大型泵站综合自动化监控系统的相关设计，既促进相关单位对大型泵站自动化监控系统的设计，也是单位与时俱进发展的体现，其意义重大。
参考文献：
[1]王新泽.兰州市大砂沟电力提灌工程中心泵站更新改造必要性和节能分析[J].农业科技与信息,2019(01):92-94.
[2]张耀. 泵站自动化监控系统设计与开发[D].浙江工业大学,2018.