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摘要：随着国民经济的发展和科技水平的提高，城市供水企业越来越关注于供水过程中管理与技术的结合。基于行业发展的长期目标，供水企业积极引进先进的管理理念与科学技术，在企业内部逐步实现智能化管理，从而有效地解决以往管理模式中存在的工作流程不科学、资源配置不合理、监督管理不规范的弊端。
关键词：智能化；系统；结构设计
Abstract: With the development of national economy and improvement of science and technology, the city water supply enterprises pay more and more attention to in the process of water supply management and technical combination. Based on the development of the industry in the long term, the water supply enterprises to actively introduce advanced management ideas and technology, gradually in the enterprise interior to achieve intelligent management, thereby effectively solving the deficiencies in the management of work flow unscientific, irrational allocation of resources, supervision and management not standard malpractice.
Key words: intelligent system; structure design;
中圖分类号：TU2文献标识码：A
引言：为了配合供水行业的企业发展目标，提高企业效益，建立基于网络技术的智能化中心管理平台，并能实现现场自动控制与远程手动控制相结合的一体化控制系统，这就需要对泵站进行改造，开发泵站（无人）智能化管理系统。
一、系统整体结构设计
1、系统中各模块的功能
（1）泵站环境安全监控模块
本安全防范工程由视频安防监控和入侵报警系统两部分组成。视频安防监控通过在泵站内重要部位安装图像摄取装置，经过各种传输途径至安全控制中心，经硬盘录像机处理后，通过显示器设备实时显示画面并对画面信息进行储存，今后可以调用录像资料。入侵报警系统通过在采用在门上安装刷卡式门禁系统和在外部围墙上安装红外线报警系统，并配合安装在泵房外部的摄像机共同实现泵站的安全防盗功能。红外线报警系统是在围墙上形成一条多光束的非可见光的红外线，在布防状态下，一旦有人非法入侵，穿越红外线，报警主机会对该信号进行处理后，保安值班室能发出紧急报警信号，并能实现通过网络将报警传输至公安机关。红外线报警和视频监控实现联动,围墙上主动红外探测器发生报警时，值班人员可以手动取消报警。
（2）泵站安全防火模块
本系统将在泵房与管理房内安装烟感与温感探头，当屋内发生异常情况，现场的工控机将自动打开消防灭火设施（壁挂式泡沫灭火器）在第一时间扑灭火灾。同时现场的工控机会将报警信号与环境量实际读数（温度、湿度、烟雾程度等）发给中心监控室。
（3）网络传输模块
泵站租用电信VPN专用光纤链路为网络传输介质，以Cisco2851路由器作为泵站管理网系统的中心路由器，并在泵站设置1台CISCO 2811路由器、1台Sinfor M5000-T防火墙和1台CISCO CE500 -24交换机实现两地网络连接，并采用IPSEC 56加密技术对各通信链路(Tunnel隧道)进行加密，保证泵站间数据传输的安全性。以中心监控室Fortigate-200A防火墙保护中心网络安全，以Cisco3560三层交换机将办公网与管理网隔离，中心监控室通过网通和电信VPN专线实现与集团公司的网络连接，租用电信2M VPN专线作为10M网通VPN专线的备份，当网通专线故障的情况下，能在3-5秒内切换至电信线路。
（4）中心监控室管理模块
中心管理人员能通过中心监控室视频工作站的人机操作界面手动控制泵站摄像机的监视方式，实时录像可在中心监控室的视频服务器上得以保存，并可在人机操作界面上随时读取。当一体化数据采集器与参数变送器取得的数值超出系统预设的范围时,中心监控室的上位机和视频工作站将给出声光报警信号和异常部分运转参数，中心监控室的中心管理人员可用监视图像结合环境读数的方式判断决定是否通过上位机操作界面发出手动自动切换信号，使水泵和电动阀转为远程手动控制；如转成了远程手动控制，则由上位机发出控制指令给外设PLC，外设PLC通过通信模块将指令传输给变频器内的PLC，从而实现远程控制水泵与阀门的开关，同时再派出维修小组赶到现场维修，等排除故障后中心监控室的工作人员再通过上位机操作界面发出手动自动切换信号将远程手动控制转为PLC现场控制。（根据设计需要中心监控室可监视及控制的站点数为12个）
二、自控部分设计
1、设计要求
通常泵站所用水泵均为低压变频调速的加压泵，本设计方案拟采用现场自动控制为主、远程手动控制为辅的控制方法。现场控制可实现自动判断设备故障并发送故障信号，自动开停泵；远程控制可在人机操作界面上接收故障信号、读取设备参数并通过屏幕按钮实现开停泵和阀门。
2、安全生产要求
本系统通过配置变频调速器内置的PLC并在外部增设一个PLC以及在两者之间增加通信模块的方式，实现无人值守条件下自动控制生产运行。运行情况如下：正常时由变频调速器自带的PLC控制水泵运行（包括开停控制、转速控制、频率控制、正转反转控制和变频工频切换控制），同时外设的PLC和工控机自动将各泵站的设备运转数据和环境量参数传输至中心监控室的上位机和视频工作站。异常时，由中心管理人员决定是使用变频器PLC的故障应急保障程序控制设备继续运行；还是转为中心远程手动控制，通过外设的PLC向变频调速器（只包括开停控制）和电动阀门（开闭控制）。
3、监控参数
远程读取的仪表读数与设备状态读数包括：总电压、电流、电度、功率、功率因数，单体电流、变频频率、功率、前后轴承温度，清水池水位，出水流量，出水水压。其中总电压、电流、电度、功率、功率因数在箱式变电器中的综合智能电度表读取；单体电流、功率分别由电流变送器和功率变送器读取；出水水压可由压力表读取；清水池液位由液位仪读取；单体变频频率可由变频器读取；单体滚动轴承与滑动轴承温度需各加装一个红外线温度探测仪；出水流量由流量仪读取。
三、避雷系统设计
1、系统雷害途径
雷电可以通过各种方式危害建筑物和信息系统。在一般情况下，雷害首先是直接电击，雷电直接击中地面建筑物和室外仪器，然后经接地装置泄放入地。在雷电经过之处造成机、电破坏，通常是建筑物和室外仪器本身的损坏。雷害破坏电子元件的方式也可能是由雷电流通过接地电阻时造成的高电压在雷电流入地点向电子元件的薄弱环节击穿。这种雷害方式称为反击。当然，雷电直接击中建筑物的可能性较小，如雷电击中与系统连接的户外架空线（交流配电器、信号线、电话线），则雷电波就会沿线传入，这种方式称为侵入波。还有雷电感应的方式，当雷击到地面，会在附近架空线路（甚至埋地线路）上感应相当高的电压，然后以电压或电流波的形式传入。
2、系统防雷设置
本系统中泵站距离水源较近（泵站内有清水池），在每年的雷雨季节，使其成为极易遭受雷电袭击的受雷体。因本系统需在泵站建筑物外部安装仪器仪表设备并铺设电源及信号线，故将在泵站外部架设避雷针，在连接线缆上加装防雷器以达到避雷效果。为防止由于室外安装的仪表和监控设备遭雷击或过电压引起设备故障，采取如下措施：信号电缆、电源电缆存在户外段的检测仪表在仪表模拟量输出端设置信号防雷过电压保护装置，在仪表电源输入端设置电源防雷过电压保护装置。监控设备UPS前设置电源防雷过电压保护装置。户外安装的摄像头顶部应安装避雷小针及引下线。围墙上每对红外线对射器应一根安装避雷小针及引下线。户外摄像头安装视频、信号和电源防雷过电压保护装置。仪表及监控设备安全接地可利用电气保护接地系统，工作接地采用单点接入电气接地装置的方法，以减轻电气干扰，接地电阻不大于1欧姆。电源接地部分采用等电位接地技术。防雷及过电压保护需包括电源保护、网络保护和信号保护。
四、结束语
智能化管理系统建成投入使用，将会有效地解决了以往管理模式中存在的工作流程不科学、资源配置不合理、监督管理不规范的弊端，提升企业效益。
关键词：智能化；系统；结构设计
Abstract: With the development of national economy and improvement of science and technology, the city water supply enterprises pay more and more attention to in the process of water supply management and technical combination. Based on the development of the industry in the long term, the water supply enterprises to actively introduce advanced management ideas and technology, gradually in the enterprise interior to achieve intelligent management, thereby effectively solving the deficiencies in the management of work flow unscientific, irrational allocation of resources, supervision and management not standard malpractice.
Key words: intelligent system; structure design;
中圖分类号：TU2文献标识码：A
引言：为了配合供水行业的企业发展目标，提高企业效益，建立基于网络技术的智能化中心管理平台，并能实现现场自动控制与远程手动控制相结合的一体化控制系统，这就需要对泵站进行改造，开发泵站（无人）智能化管理系统。
一、系统整体结构设计
1、系统中各模块的功能
（1）泵站环境安全监控模块
本安全防范工程由视频安防监控和入侵报警系统两部分组成。视频安防监控通过在泵站内重要部位安装图像摄取装置，经过各种传输途径至安全控制中心，经硬盘录像机处理后，通过显示器设备实时显示画面并对画面信息进行储存，今后可以调用录像资料。入侵报警系统通过在采用在门上安装刷卡式门禁系统和在外部围墙上安装红外线报警系统，并配合安装在泵房外部的摄像机共同实现泵站的安全防盗功能。红外线报警系统是在围墙上形成一条多光束的非可见光的红外线，在布防状态下，一旦有人非法入侵，穿越红外线，报警主机会对该信号进行处理后，保安值班室能发出紧急报警信号，并能实现通过网络将报警传输至公安机关。红外线报警和视频监控实现联动,围墙上主动红外探测器发生报警时，值班人员可以手动取消报警。
（2）泵站安全防火模块
本系统将在泵房与管理房内安装烟感与温感探头，当屋内发生异常情况，现场的工控机将自动打开消防灭火设施（壁挂式泡沫灭火器）在第一时间扑灭火灾。同时现场的工控机会将报警信号与环境量实际读数（温度、湿度、烟雾程度等）发给中心监控室。
（3）网络传输模块
泵站租用电信VPN专用光纤链路为网络传输介质，以Cisco2851路由器作为泵站管理网系统的中心路由器，并在泵站设置1台CISCO 2811路由器、1台Sinfor M5000-T防火墙和1台CISCO CE500 -24交换机实现两地网络连接，并采用IPSEC 56加密技术对各通信链路(Tunnel隧道)进行加密，保证泵站间数据传输的安全性。以中心监控室Fortigate-200A防火墙保护中心网络安全，以Cisco3560三层交换机将办公网与管理网隔离，中心监控室通过网通和电信VPN专线实现与集团公司的网络连接，租用电信2M VPN专线作为10M网通VPN专线的备份，当网通专线故障的情况下，能在3-5秒内切换至电信线路。
（4）中心监控室管理模块
中心管理人员能通过中心监控室视频工作站的人机操作界面手动控制泵站摄像机的监视方式，实时录像可在中心监控室的视频服务器上得以保存，并可在人机操作界面上随时读取。当一体化数据采集器与参数变送器取得的数值超出系统预设的范围时,中心监控室的上位机和视频工作站将给出声光报警信号和异常部分运转参数，中心监控室的中心管理人员可用监视图像结合环境读数的方式判断决定是否通过上位机操作界面发出手动自动切换信号，使水泵和电动阀转为远程手动控制；如转成了远程手动控制，则由上位机发出控制指令给外设PLC，外设PLC通过通信模块将指令传输给变频器内的PLC，从而实现远程控制水泵与阀门的开关，同时再派出维修小组赶到现场维修，等排除故障后中心监控室的工作人员再通过上位机操作界面发出手动自动切换信号将远程手动控制转为PLC现场控制。（根据设计需要中心监控室可监视及控制的站点数为12个）
二、自控部分设计
1、设计要求
通常泵站所用水泵均为低压变频调速的加压泵，本设计方案拟采用现场自动控制为主、远程手动控制为辅的控制方法。现场控制可实现自动判断设备故障并发送故障信号，自动开停泵；远程控制可在人机操作界面上接收故障信号、读取设备参数并通过屏幕按钮实现开停泵和阀门。
2、安全生产要求
本系统通过配置变频调速器内置的PLC并在外部增设一个PLC以及在两者之间增加通信模块的方式，实现无人值守条件下自动控制生产运行。运行情况如下：正常时由变频调速器自带的PLC控制水泵运行（包括开停控制、转速控制、频率控制、正转反转控制和变频工频切换控制），同时外设的PLC和工控机自动将各泵站的设备运转数据和环境量参数传输至中心监控室的上位机和视频工作站。异常时，由中心管理人员决定是使用变频器PLC的故障应急保障程序控制设备继续运行；还是转为中心远程手动控制，通过外设的PLC向变频调速器（只包括开停控制）和电动阀门（开闭控制）。
3、监控参数
远程读取的仪表读数与设备状态读数包括：总电压、电流、电度、功率、功率因数，单体电流、变频频率、功率、前后轴承温度，清水池水位，出水流量，出水水压。其中总电压、电流、电度、功率、功率因数在箱式变电器中的综合智能电度表读取；单体电流、功率分别由电流变送器和功率变送器读取；出水水压可由压力表读取；清水池液位由液位仪读取；单体变频频率可由变频器读取；单体滚动轴承与滑动轴承温度需各加装一个红外线温度探测仪；出水流量由流量仪读取。
三、避雷系统设计
1、系统雷害途径
雷电可以通过各种方式危害建筑物和信息系统。在一般情况下，雷害首先是直接电击，雷电直接击中地面建筑物和室外仪器，然后经接地装置泄放入地。在雷电经过之处造成机、电破坏，通常是建筑物和室外仪器本身的损坏。雷害破坏电子元件的方式也可能是由雷电流通过接地电阻时造成的高电压在雷电流入地点向电子元件的薄弱环节击穿。这种雷害方式称为反击。当然，雷电直接击中建筑物的可能性较小，如雷电击中与系统连接的户外架空线（交流配电器、信号线、电话线），则雷电波就会沿线传入，这种方式称为侵入波。还有雷电感应的方式，当雷击到地面，会在附近架空线路（甚至埋地线路）上感应相当高的电压，然后以电压或电流波的形式传入。
2、系统防雷设置
本系统中泵站距离水源较近（泵站内有清水池），在每年的雷雨季节，使其成为极易遭受雷电袭击的受雷体。因本系统需在泵站建筑物外部安装仪器仪表设备并铺设电源及信号线，故将在泵站外部架设避雷针，在连接线缆上加装防雷器以达到避雷效果。为防止由于室外安装的仪表和监控设备遭雷击或过电压引起设备故障，采取如下措施：信号电缆、电源电缆存在户外段的检测仪表在仪表模拟量输出端设置信号防雷过电压保护装置，在仪表电源输入端设置电源防雷过电压保护装置。监控设备UPS前设置电源防雷过电压保护装置。户外安装的摄像头顶部应安装避雷小针及引下线。围墙上每对红外线对射器应一根安装避雷小针及引下线。户外摄像头安装视频、信号和电源防雷过电压保护装置。仪表及监控设备安全接地可利用电气保护接地系统，工作接地采用单点接入电气接地装置的方法，以减轻电气干扰，接地电阻不大于1欧姆。电源接地部分采用等电位接地技术。防雷及过电压保护需包括电源保护、网络保护和信号保护。
四、结束语
智能化管理系统建成投入使用，将会有效地解决了以往管理模式中存在的工作流程不科学、资源配置不合理、监督管理不规范的弊端，提升企业效益。