上海城投原水有限公司黄浦江原水厂 上海市 201100
摘要：本文对无人值守的供水泵站的现状及未来的发展趋势进行分析，通过智能化控制系统的引入，对机泵健康评估系统，生产视频监控系统及自动化监控系统在泵站中的应用进行阐述，并实际运行中分析泵站无人值守过程中仍存在的问题，从而探究供水泵站无人值守的可行性。
关键词：无人值守；自动化监控系统；视频监控系统
目前一所供水泵站的基本配置运行每班3-4人，实行四班二运转或是五班二运转，主要负责泵站内部的生产运行，接收调度指令，开停机泵设备，数据监察抄写记录，日常巡视检查，设备维护及突发情况下的故障应急处理。而随着自动化程度的不断提高，应用自动化控制系统，提升设备安全性，并消除全部隐患，进而推动运行管理持续发展已成为现代化泵站未来的趋势。在逐步提升泵站的自动化及人工智能技术的同时，实现泵站无人值守，从而提升运营效率，降低用人成本，实现泵站的集约化管理。
1，供水泵站运行管理的现状
1）每小时对泵房、配电室、变压器室、机房、集控室、仪表室、阀门间等生产供水场所进行巡视检查。
2）每小时进行流量、转速、温度、电量等生产数据记录及汇报。
3）接收供水调度指令，进行供水管路阀门开度的调节，及单台水泵转速的调节从而控制出水流量。
4）日常机泵设备的维护保养，电气设备的清灰保养及室内环境的清扫。
目前泵站运行人员常规的工作任务主要集中在这四条，机泵的主要开停方式还是以就地面板操作和机旁箱按钮操作为主，生产场所及变电站的巡视检查依然以人工巡视为主。而随着近几年智能化传感技术、物联网技术的不断引入，机泵健康评估系统，自动化台账系统，生产视频监控系统逐步投入使用，大大降低了人为抄表，人工巡视的工作量。大量的在线仪表，传感器探头的安装都非常方便的实现了数据采集分析和记录。供水泵站的运行管理逐步朝少人化过度，运行每班配置人数降为2人，最后趋向于泵站无人值守的全自动控制的高效管理模式。
2，智能化控制系统的实施
2.1机泵健康评估系统的应用
机泵健康评估系统运行的现场硬件设备主要包括传感器、现场采集器及其采集箱、服务器、网络设备及通信线缆等。机泵运行状态在线监测系统是对设备振动、转速、电流等状态进行在线监测。
通过融合监测系统内振动、温度、效率等信息，并与历史数据对比，形成一套基于振动、电气、效率等多个要素构成的环节状态特征以综合判定机组运行状态的方法。其实质是通过采集设备振动、工艺信号，经过征兆提取手段，获取设备的部件敏感参数如转子各倍频分量，滚动轴承信号的相关频段值以及烈度、峭度等指标，通过对这些指标的信息进行融合，对设备状态进行综合评价，并对设备早期故障进行预报，可有效地在故障早期排除故障隐患，保障设备安全、高效、长期、可靠地运行。
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目前机泵健康评估系统已在泵站逐步实施，通过实现对泵组设备的健康监测、综合评价、趋势预测，形象直观，深入浅出的展现了设备当前的运行状况，也为后期保养维护及设备大修提供了前瞻性的建议。
2.2生产视频监控系统的应用
生产视频监控系统可以达到全面监控泵房及配电室环境状况，机电设备的运行工况，减少人为巡检次数。安装高清网络摄像机，满足现场对监控功能、安装环境、光线条件等特定条件的要求。建设单独的监控网络用于视音频、报警和控制信号等数据的传输。视频录像采用中心存储的模式，方便管理。对前端摄像机图像录像保存60天以上，根据不同监控点的需求进行设置移动侦测录像、事件录像、报警录像等功能。建设视频集中管理软件平台，用于实现对整个视频监控系统内设备的集中控制、录像存储、视频转发、解码上墙等功能。实现监控中心视频上墙功能，对前端所有监控图像进行上墙显示，电子地图和报警画面弹出上墙显示，视频回放功能和手机监控功能。
通过生产视频监控系统的应用，实现生产场所监控全覆盖，大幅削减泵站巡视检查的人工成本，并通过视频录像、视频回放功能，实现突发事故的应急处理，事件寻源追踪，保障生产设施的全过程管理。
2.3自动化监控系统的应用
自动化控制系统在满足了液位、压力、瞬时流量等数据接入PLC系统的同时，实现机泵开停及调速，阀门开度调整等远控操作。同时加装PLC冗余系统，取消单CPU本地机架，采用冗余形式，CPU热备冗余，双CPU之间采用光纤实时交互数据，确保CPU故障时机泵不会跳车，保障供水安全。
针对无人值守泵站处理突发情况下的应急预案这一最棘手的问题时，自动化监控系统同样发挥着显著地作用。通过对不同失压信号、温度信号、故障信号的识别，判断外线路失电，变压器故障跳闸，负荷侧设备故障引起进线开关跳闸等各种不同原因的突发事件。通过自动化监控系统所给出的各个不同设备的指示状态，能够远程地对故障现象作出判断，从而得出事故发生的原因，在最短的时间内采取相应的处理办法。自动化监控系统能够在最精简运行当班人员的情况下，实现远程监控，远程操作，远程记录和报告。
2.4泵站视频监控与自控系统的联动
在泵站现有视频探头基础上，将摄像头接入泵站局域网，使用视编制与栗站自控系统的接口程序，接收PLC系统的报警，当PLC监测到故障或设备重要动作时刻，立即向视频监控系统发送信息，由视频监控系统解析报警点或设备动作点的信息，传输到对应位置的摄像头进行校对和聚焦，同时将故障信息或动作信息及关联的工况参数，通过字符叠加的方式，叠加到视频监控图像上，实现泵站视频监控与自动控制进行联动。
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3，存在及有待解决的问题
1）人为巡视检查仍不能被完全取代
以水泵和电机运转时的声音为例，在泵房现场有电机旋转发出的响声、机泵轴承转动的机械摩擦声等多种噪声。要判断油箱内轴承的转动是否正常，就需要将耳朵贴近轴承，以排除其他噪音的干扰。而远程通过视频监控系统传过来的声音，却难以将杂音作出区分。同样，配电柜内开关元件有异味也无法从监控系统中得出。而建立在高度责任感基础下的每小时设备巡视检查，能更为放心的掌控机泵健康评估系统所不能完全涵盖的盲点。
2）自控系统的误动作
在自动化监控系统实际使用中发现了两个问题，一是PLC系统在开泵过程中出现误动作，导致电动阀门自动关闭，引起机泵跳闸。因为无人运行值守，无法立即切换手动运行，只能开启备用水泵保证供水量，系统查明原因后方可再次运行启动。二是泵站视频监控与自控系统联动的情况下，信号传输量大、密度高，信号传送的差错率也在同时增加，另外泵站内受到设备运行谐波影响，也会增加数据传输误码率，造成不必要的误动作和误报警。
3）部分信号的采集困难
泵站自动化监控系统的正常运行，依赖于完备的传感器设备和充足的执行元件，如此才能实现更为复杂的运行操作，保障泵站设备运行的安全性和可行性。而部分信号的采集目前看来依旧存在一定的困难，比如35KV外线路进行是否有电只能通过现场的带电显示器进行确认，无法采集远程信号点。再比如机械设备的一些零部件的情况，控制箱抽屉柜的情况，主要以温湿度信号采集为主，无法全面掌握泵站设备的运行状况。
4，结论
由此可见，在机泵健康评估系统、生产视频监控系统、自动化监控系统等先进智能化技术水平的辅助下，供水泵站无人值守的前景被普遍看好。虽然仍有些细节问题有待解决，但智能化系统已经能基本实现对设备的远程控制，达到集自动化技术、视频传输技术、网络技术于一体现代化泵站要求。逐步实现泵站的运行管理从多人值班到少人值班，最终达成无人值守供水集约化监控的发展方向。
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作者简介：姓名：谢卿，性别：男，籍贯：上海，工作单位：上海城投原水有限公司黄浦江原水厂，岗位：电气（工程）管理，职称：工程师，学位：本科学士学位 研究方向：泵站自动化管理。