浅议大型泵站的计算机优化控制

摘要：文章介绍了大型泵站计算机监控系统功能、大型泵站计算机监控系统网络结构、仿真系统与培训系统与大型泵站经济安全运行等。

关键词：大型泵站；计算机优化控制；计算机监控系统

中图分类号：P208文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）09-0015-02

一、系统结构

目前我国大型泵站大都装有计算机监控系统，对泵站实施优化控制，取得了一定的成果。大型泵站的作用往往是跨流域的，为此大多数泵站除可以在中控室监控外，还应可在远方流域中心或指挥中心调度，以利于整个系统的稳定运行。因此，根据泵站的规模和特点，大型泵站计算机监控系统按泵站控制层次分三层，即调度层、泵站层和现地控制单元层。

目前来说，开放、分层分布式结构是当前计算机监控系统的主流，该种结构的主要特点是将系统分为若干相对独立的单元和层次，各层次通过网络联接，根据系统实时性要求的不同，将系统任务分解到各层次，越靠近设备层系统实时性要求越高；分层分布式控制的另一优点是将某一环节出现的问题对系统所造成的影响减少到最小程度。

泵站的分层分布式结构，调度层配置双机系统，泵站层根据要求可以配置成单机或双机系统，大型泵站层采用双机系统，现地单元控制层按被控对象由一台或多台现地控制单元（LCU）装置组成。

二、支持平台

为适应技术开放化、标准化、网络化、高速化和易用化的发展，监控系统中的支持平台和应用软件更趋向于通用化。大型系统较多采用Unix操作系统，中小系统较多采用Windows操作系统，数据方面由专用的实时数据库和商用的历史数据库并用。Web技术和面向对象的Java等新技术也越来越多的引入监控系统。而且由于Web、Java等技术的采用，前台操作员站的应用支撑软件大大减少，可以实现真正意义上的“瘦客户机”。由于Java一次编译，多处运行的特性，不仅可以轻松的在操作员站，主处理器等监控系统内的节点获得同样的人机界面，加上Internet/Intranet，Web技术的支持，更可在更广的空间直接浏览同样的界面，甚至任何地点经电话接入后也可以浏览到同样的界面。用户无需对操作系统命令深入了解，也不需要复杂的编程技巧，不论在Unix系统上还是在Windows系统上，都可以通过组态界面十分方便的完成：数据库测点定义、对象定义、现地控制单元的各种模拟定义、处理算法定义、通信端口、通信协议的定义，顺序控制流程生成、检测、加载等各种功能的应用定义及维护，只需要鼠标进行选择就可以了，真正体现主系统服务的面向对象、可靠、开放、友好、可扩展和透明化。

三、系统功能

1．设备状态检修和设备运行寿命评估，是设备检修工作发展的必然趋势，也是一项技术性很强的系统工程。状态检测主要利用现代化先进的检测设备和分析技术对泵站的主设备的某些关键部位的参量进行在线实时采集、监测，经过集合现场积累的运行、检测、试验资料和专家经验的智能系统综合分析，从而对设备可能存在的机械、电力问题作出一个实际的评估。要作出一个较准确的评估目前尚有很大的困难，国内外都已做了大量的尝试性工作，取得了宝贵的经验。在实施中，它作为一个相对独立的系统，状态检修与控制系统之间有大量的数据需要共享，在考虑状态检修时应与控制系统统筹安排，两者有机结合。

2．生产管理，虽然计算机监控系统都比较完备，但因种种原因还是有部分现场设备的监测信号无法输入到监控系统中完成自动监视。安全生产管理可以通过监控系统的实时数据进行分析，及时发现问题，从而实现安全管理。

3．调度系统，当运行操作方式选择为调度层时，应能由调度中心操作人员通过控制台上的调度电话、键盘、鼠标，或由调度计划的运行程序，向各站点计算机监控子系统下达控制、调节命令，实现全线自动控制、泵站优化的调度方式。即调度中心的值班人员输入全线总流量Q的目标值计划，调度层计算机监控子系统自动计算各个泵站的流量要求和泵组的起停台数，同步机和异步机匹配，实现各个泵站的泵组的顺序起停和流量的调节，优化运行，并可根据各分水点的流量要求，由值班人员设定和调整各分水流量。

4．流量控制及其平衡是调度层计算机监控子系统的重要任务和功能。全线流量变化的稳态影响因素主要为全线供水流量目标值的变化，暂态影响因素主要来自沿线分水点分水量的变化和各泵站泵组运行情况的偏差以及水情影响。因Δt内，除进行静态流量平衡分配运行外，应能进行动态流量平衡的闭环控制此在计算时段和调节。对于小的流量变动，通过调节泵站运行泵组的叶片角度进行平衡；对于流量变动大的扰动，通过增减开机台数平衡。

5．调度层计算机监控子系统在满足安全运行的前提下，应具有可根据调度中心值班员输入的总流量目标计划值或供排水运行优化调度系统的决策方案，实现如（下转第181页）（上接第11页）下APC和经济运行的功能：校核各泵站进出水池水位差、当前扬程和泵组的运行效率特性，在各种安全和效率的约束条件下，找出满足总流量目标下的全线合理、优化的流量分配方案，下达至各站点，并根据流量变化，实施流量平衡调节控制功能，对各泵站进行动态流量闭环修正和补偿。自动确定各泵站起停的时间间隔及限制要求，自动逐级起停各泵站的运行。APC运行应可实现闭环、开环和半开环的运行模式。

6．仿真系统应能模拟整个系统及各站点的运行情况，仿真供排水过程流道的水力过渡过程以及各种状态和运行工况，在线和离线仿真各种数据采集和控制调度功能。仿真系统应具有在线模拟功能，预演供排水计划目标的各种调度方案，并找出最为可行的模式，并将模拟工况转换为实际工况。培训系统可进行离线系统模拟，模拟各种操作和调度控制，并模拟相应的操作和控制结果，便于人员培训和系统掌握。

四、应用方向

随着网络经济时代的到来，计算机技术和网络通信技术在20世纪得到了飞速发展，进入21世纪，人类全面迈向一个信息时代，电子商务、虚拟企业、动态联盟、敏捷供需链等新的管理模式不断出现，企业要想在这样的竞争环境中取胜，必须充分利用信息技术，优化企业资源利用，提高企业的应变能力和经济效益。从现实状况来看，我国大型泵站计算机监控应用系统的发展还十分缓慢，因此利用大型泵站计算机监控系统，实现泵站经济、安全运行，不仅可以节省资源，提高劳动生产率，还可以减少安全隐患，给泵站带来良性的发展。况且现在国家很多大型泵站项目的相继投入，这些工程都急需这样的系统，因此开发大型泵站计算机监控系统可以改变我国大型泵站的现状，未来几年内需求将逐步增长。

参考文献

[1]刘超．泵站经济运行[M]．北京：中国水利水电出版社，1995．

[2]刘竹溪，冯广志．中国泵站工程[M]．北京：水利电力出版社，1993．

[3]水利发电厂计算机监控系统设计规定（DL/T5065-

1996）[S].

作者简介：王喜龙，男，淮安市楚州区茭陵抽水站工程师。