GPRS技術在鐵路偏遠給水所的研究和應用論文
隨著技術進步給水自動化控制應用越來越廣泛，但既有鐵路偏遠給水所受各種條件限制，在自控技術應用上一直存在瓶頸，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用 GPRS技術實現遠程監控，達到給水生產控制的安全高效。
一、基本現狀
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，揚配結合供至用戶。給水值班員依據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。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到泵房。多年來，在偏遠給水所生產管理上，因客觀因素制約難以實現有線數據通道傳輸，為此利用目前廣泛成熟應用的 GPRS 技術成為廉價易行的手段，為此作出應用探索。
二、技術方案
在以水塔蓄水的供水環境下，實現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下，通過采集的各項電氣參數、水力參數和設定的控制參數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，任何參數的超限變化都會實時報警，發送到指定手機號碼，并能通過無線 GPRS 網絡傳輸到生產調度中心。
(一)GPRS 遠程給水自動控制主機
在監控參數滿足水泵機組安全運行的前提下，根據水塔水位數據來確定水泵機組的啟、停運行。
1.物理結構
GPRS 遠程給水自動控制主機采用 5U 標準英制機架式機箱設計，面板安裝 10 英寸彩色觸摸液晶屏作為人機界面，顯示所有運行狀態和技術參數，通過功能切換可以查詢歷史運行數據記錄和事件記錄。
2.控制數據
GPRS 遠程給水自動控制主機在監控參數滿足水泵機組安全運行的上下設定值內，根據管網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和狀態顯示，整個系統狀況一目了然。
3.安全保護
在有授權密碼的前提下，可以進入操作界面實現觸摸設置和查詢。GPRS 遠程給水自動控制主機實時監測三相電壓、三相電流、水塔水位，揚水壓力等參數。若運行時監測到參數超限時進行報警，達到保護限定時則會立即停泵，保護設備安全。
(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.安裝三位轉換開關。在軟啟動控制柜門上安裝三位轉換開關，實現控制方式的手動轉換。在自動模式下，有閉環控制和定時控制兩種方式，閉環控制是依據水塔儀的水位高低實現水泵機組的起停運行。定時是在水位儀數據異常時自動切換到自動定時控制模式，利用時間點設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.監控參數采集。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量;在機組設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;在水位儀數據接口采集水塔水位數據;
d.設備接地線。監控設備需要良好接地，從監控設備接地端子上接出 102mm 銅芯線連接到室外1500mm 長度埋地鋼釬上，實現監控設備靜電對地放電，接地電阻<4Ω 。
(三)系統控制軟件
人機界面上有模擬供水動畫、查詢窗口、設置界面。其中在設置界面由密碼輸入。參數設置里的電氣參數、水位參數、壓力參數等設置有報警范圍和保護范圍。
管理參數根據實際運行模式自由設置，但是各個參數之間不得有沖突。目前各個參數設置是在運行了基礎上總結出來的。
(四)網絡與安全
GPRS 是通用分組無線服務技術(General PacketRadio Service)的簡稱，它是 GSM 移動電話用戶可用的一種移動數據業務。GPRS 的傳輸速率可提升至 56甚至 114Kbps。GPRS 無線網絡是蜂窩狀結構，相同條件下物理可靠性大于有線網絡。系統和調度中心的聯系是通過 GPRS 無線網絡和公司調度中心的硬件服務器通訊的。在鐵路沿線，中國移動的通訊網絡是全覆蓋。本系統采用的是中國移動的 2G 網絡通訊，當然，在有 3G 以上網絡的地方通訊質量更快捷。
三、功能實現和效益
站下泵房安裝 GPRS 遠程給水控制主機一套，通過GPRS 網絡實現遠程監控泵房設備運行，查看設備運行情況，及時掌握運行信息。采用 GPRS 網絡實現泵站和調度中心(服務器)的聯網通信，實時上傳泵站各項運行數據，并接收執行調度中心(服務器)各種控制指令。當水位低于系統設置的報警下限時，系統判斷水泵狀態為停止，則開泵繼電器勵磁吸起，驅動交流接觸器動作并接通水泵運轉電路，水泵開始運轉。
運行數據無線傳輸至公司生產調度中心和水廠分中心。在調度中心，管理人員可以通過計算機遠程修改現場控制單元的運行參數，并能遠程控制水泵機組運行。泵房發生異常情況時，同時向指定手機發送短信息，并實時自動反饋到生產調度中心，迅速調度處置。實現深井給水生產設備的節能、安全，高效。目前 GPRS 遠程給水自動控制系統建立以來，在公司調度中心，調度員兼顧監測 4 座 GPRS 泵房，實現遠程監控。在車間工區也可在獲得授權后通過 Internet網絡登陸給水公司調度服務器，實現網絡瀏覽和監控給水設備運行情況。設備正常時，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。系統擴容方便，只需要在服務器上添加客戶端即可實現組網，操作簡單、實用，經濟效益和管理效益十分顯著。
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