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GPRS技術(shù)在鐵路偏遠給水所的研究和應(yīng)用論文
隨著技術(shù)進步給水自動化控制應(yīng)用越來越廣泛，但既有鐵路偏遠給水所受各種條件限制，在自控技術(shù)應(yīng)用上一直存在瓶頸，為此我們不斷研究探索并在合肥北城站、青龍山站、卞莊站等四座給水所成功應(yīng)用 GPRS技術(shù)實現(xiàn)遠程監(jiān)控，達到給水生產(chǎn)控制的安全高效。
一、基本現(xiàn)狀
青龍山站地處青阜線上，其站下泵房，水源為深井，潛水泵揚水至水塔，揚配結(jié)合供至用戶。給水值班員依據(jù)水塔水位儀的水位顯示，人工開、停水泵。深井泵采用軟啟動控制， 開泵時軟啟動首先動作，在水泵完全啟動后，自動切換到交流接觸器維持正常運轉(zhuǎn)。停泵時軟啟動提前接入運行，切斷交流接觸器后由軟啟動軟停。站下水塔安裝有線水位儀，采用屏蔽雙絞線傳輸?shù)奖梅�。多年來，在偏遠給水所生產(chǎn)管理上，因客觀因素制約難以實現(xiàn)有線數(shù)據(jù)通道傳輸，為此利用目前廣泛成熟應(yīng)用的 GPRS 技術(shù)成為廉價易行的手段，為此作出應(yīng)用探索。
二、技術(shù)方案
在以水塔蓄水的供水環(huán)境下，實現(xiàn)水塔低水位時自動啟動水泵、高水位時自動停止水泵的運行方式。并且在自動運行狀態(tài)下，通過采集的各項電氣參數(shù)、水力參數(shù)和設(shè)定的控制參數(shù)變化范圍實時進行比對，判斷水泵機組是否正常運行。水泵啟動和停止過程中，任何參數(shù)的超限變化都會實時報警，發(fā)送到指定手機號碼，并能通過無線 GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴a(chǎn)調(diào)度中心。
(一)GPRS 遠程給水自動控制主機
在監(jiān)控參數(shù)滿足水泵機組安全運行的前提下，根據(jù)水塔水位數(shù)據(jù)來確定水泵機組的啟、停運行。
1.物理結(jié)構(gòu)
GPRS 遠程給水自動控制主機采用 5U 標準英制機架式機箱設(shè)計，面板安裝 10 英寸彩色觸摸液晶屏作為人機界面，顯示所有運行狀態(tài)和技術(shù)參數(shù)，通過功能切換可以查詢歷史運行數(shù)據(jù)記錄和事件記錄。
2.控制數(shù)據(jù)
GPRS 遠程給水自動控制主機在監(jiān)控參數(shù)滿足水泵機組安全運行的上下設(shè)定值內(nèi)，根據(jù)管網(wǎng)壓力來控制水泵機組的啟動、停止運行。GPRS 遠程給水控制主機主界面顯示有水泵機組運行的模擬動畫、水泵機組運行時參各種數(shù)和狀態(tài)顯示，整個系統(tǒng)狀況一目了然。
3.安全保護
在有授權(quán)密碼的前提下，可以進入操作界面實現(xiàn)觸摸設(shè)置和查詢。GPRS 遠程給水自動控制主機實時監(jiān)測三相電壓、三相電流、水塔水位，揚水壓力等參數(shù)。若運行時監(jiān)測到參數(shù)超限時進行報警，達到保護限定時則會立即停泵，保護設(shè)備安全。
(二)硬件安裝：
a.GPRS 遠程給水控制主機安裝。在水泵機組房間的墻面安裝一臺主機，采用壁掛式機柜安裝，主機和啟動柜間采用多芯電纜連接。
b.安裝三位轉(zhuǎn)換開關(guān)。在軟啟動控制柜門上安裝三位轉(zhuǎn)換開關(guān)，實現(xiàn)控制方式的手動轉(zhuǎn)換。在自動模式下，有閉環(huán)控制和定時控制兩種方式，閉環(huán)控制是依據(jù)水塔儀的水位高低實現(xiàn)水泵機組的起停運行。定時是在水位儀數(shù)據(jù)異常時自動切換到自動定時控制模式，利用時間點設(shè)置確定水泵機組的起停運行，維持基本供水能力;在手動控制模式下，由值班人員手動開泵和停泵;
c.監(jiān)控參數(shù)采集。在控制柜三相電源輸出端套進電流互感器;在控制柜三相電源輸入并接采集三相電壓;在交流接觸器上安裝輔組接點接出啟動和停止開關(guān)量;在機組設(shè)備進門對面位置安裝紅外線人體探測器接出是否有人進入開關(guān)量;在揚水管逆止閥之后開孔通過緩沖管接入壓力傳感器;在水位儀數(shù)據(jù)接口采集水塔水位數(shù)據(jù);
d.設(shè)備接地線。監(jiān)控設(shè)備需要良好接地，從監(jiān)控設(shè)備接地端子上接出 102mm 銅芯線連接到室外1500mm 長度埋地鋼釬上，實現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備靜電對地放電，接地電阻<4Ω 。
(三)系統(tǒng)控制軟件
人機界面上有模擬供水動畫、查詢窗口、設(shè)置界面。其中在設(shè)置界面由密碼輸入。參數(shù)設(shè)置里的電氣參數(shù)、水位參數(shù)、壓力參數(shù)等設(shè)置有報警范圍和保護范圍。
管理參數(shù)根據(jù)實際運行模式自由設(shè)置，但是各個參數(shù)之間不得有沖突。目前各個參數(shù)設(shè)置是在運行了基礎(chǔ)上總結(jié)出來的。
(四)網(wǎng)絡(luò)與安全
GPRS 是通用分組無線服務(wù)技術(shù)(General PacketRadio Service)的簡稱，它是 GSM 移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS 的傳輸速率可提升至 56甚至 114Kbps。GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)是蜂窩狀結(jié)構(gòu)，相同條件下物理可靠性大于有線網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)和調(diào)度中心的聯(lián)系是通過 GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)和公司調(diào)度中心的硬件服務(wù)器通訊的。在鐵路沿線，中國移動的通訊網(wǎng)絡(luò)是全覆蓋。本系統(tǒng)采用的是中國移動的 2G 網(wǎng)絡(luò)通訊，當然，在有 3G 以上網(wǎng)絡(luò)的地方通訊質(zhì)量更快捷。
三、功能實現(xiàn)和效益
站下泵房安裝 GPRS 遠程給水控制主機一套，通過GPRS 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程監(jiān)控泵房設(shè)備運行，查看設(shè)備運行情況，及時掌握運行信息。采用 GPRS 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)泵站和調(diào)度中心(服務(wù)器)的聯(lián)網(wǎng)通信，實時上傳泵站各項運行數(shù)據(jù)，并接收執(zhí)行調(diào)度中心(服務(wù)器)各種控制指令。當水位低于系統(tǒng)設(shè)置的報警下限時，系統(tǒng)判斷水泵狀態(tài)為停止，則開泵繼電器勵磁吸起，驅(qū)動交流接觸器動作并接通水泵運轉(zhuǎn)電路，水泵開始運轉(zhuǎn)。
運行數(shù)據(jù)無線傳輸至公司生產(chǎn)調(diào)度中心和水廠分中心。在調(diào)度中心，管理人員可以通過計算機遠程修改現(xiàn)場控制單元的運行參數(shù)，并能遠程控制水泵機組運行。泵房發(fā)生異常情況時，同時向指定手機發(fā)送短信息，并實時自動反饋到生產(chǎn)調(diào)度中心，迅速調(diào)度處置。實現(xiàn)深井給水生產(chǎn)設(shè)備的節(jié)能、安全，高效。目前 GPRS 遠程給水自動控制系統(tǒng)建立以來，在公司調(diào)度中心，調(diào)度員兼顧監(jiān)測 4 座 GPRS 泵房，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。在車間工區(qū)也可在獲得授權(quán)后通過 Internet網(wǎng)絡(luò)登陸給水公司調(diào)度服務(wù)器，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽和監(jiān)控給水設(shè)備運行情況。設(shè)備正常時，在百度地圖上顯示是藍色泵房名稱;有報警情況是會自動變成紅色名稱，并有聲音提醒。系統(tǒng)擴容方便，只需要在服務(wù)器上添加客戶端即可實現(xiàn)組網(wǎng)，操作簡單、實用，經(jīng)濟效益和管理效益十分顯著。
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