徐文華 上海鐵路局合肥電化指揮部

無(wú)人值守給水自控系統(tǒng)在新建鐵路上的應(yīng)用

徐文華 上海鐵路局合肥電化指揮部

以新建阜六鐵路沿線各站無(wú)人值守給水點(diǎn)為例，淺析在阜六鐵路工程建設(shè)給水設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中，如何根據(jù)新建鐵路的特點(diǎn)、沿線各站用水用戶的需求優(yōu)化方案設(shè)計(jì)，將自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用在無(wú)人值守的給水點(diǎn)，滿足阜六鐵路給水設(shè)備無(wú)人值守要求。

無(wú)人值守；給水；自控系統(tǒng)

隨著鐵路運(yùn)營(yíng)管理模式的變化，新建鐵路在建設(shè)期設(shè)計(jì)和施工的理念也會(huì)隨之改變，鐵路沿線很多小站的給水點(diǎn)均設(shè)計(jì)為無(wú)人值守，如何保證這些無(wú)人值守的給水點(diǎn)高效、可靠地為堅(jiān)守在沿線小站的鐵路職工提供消防、生產(chǎn)、生活用水，保證職工身心健康、確保鐵路的大動(dòng)脈暢通，這是擺在我們工程建設(shè)期間給水設(shè)計(jì)及施工建設(shè)者面前的一個(gè)課題。

1 阜六鐵路給水專業(yè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

新建阜六鐵路全長(zhǎng)167.61km，除兩端接引既有線袁寨和分路口既有車站外，新建線路138.52km，沿線新建十個(gè)站（六十里鋪、南照、臨水、馮井子、吳集、白蓮、河口、霍邱、曹廟、清涼寺），初步設(shè)計(jì)方案沿線各站均為自供水源。施工圖設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)當(dāng)?shù)厥姓┧畻l件將吳集和霍邱站改為外接市政自來(lái)水，同時(shí)考慮到霍邱站是阜六線客運(yùn)站，且遠(yuǎn)離霍邱鎮(zhèn)，市政供水水壓不足，在霍邱站增設(shè)給水加壓設(shè)施，并在霍邱站設(shè)立給水維修班組，工程竣工后阜六鐵路運(yùn)營(yíng)時(shí)，霍邱站給水維修班組負(fù)責(zé)對(duì)六十里鋪、南照、臨水、馮井子、白蓮、河口、曹廟、清涼寺八個(gè)站（以下簡(jiǎn)稱其他各站）無(wú)人值守給水點(diǎn)給水設(shè)備進(jìn)行日常定期巡視、維修、保養(yǎng)。其他各站維持原初步設(shè)計(jì)自供水源方案。

為確保在運(yùn)營(yíng)期無(wú)人值守給水點(diǎn)實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)控制功能，高效、可靠地提供優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)、消防、生活用水，我們對(duì)阜六鐵路給水的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)方案在其投資和功能實(shí)現(xiàn)方面進(jìn)行了分析、研究，力求既節(jié)省投資又能提高設(shè)備的功能。

2 阜六沿線給水需求分析

根據(jù)阜六鐵路竣工后運(yùn)營(yíng)期間給水專業(yè)管理模式，我們對(duì)阜六沿線各站車務(wù)、工務(wù)、通信、供電、給水等專業(yè)設(shè)置情況進(jìn)行調(diào)研，得出以下需求：

（1）沿線各站均有車務(wù)、工務(wù)、通信、供電、公安等單位人員24h值守，均需要提供24h生產(chǎn)用水。

（2）沿線各站均設(shè)消防栓和消防水池，為確保消防安全，各站必須24h提供滿足消防要求的消防用水。

（3）沿線站點(diǎn)設(shè)置偏僻，周圍環(huán)境復(fù)雜，距離集鎮(zhèn)較遠(yuǎn)，職工上下班不方便，上班期間需要在站內(nèi)住宿，需要提供優(yōu)質(zhì)的生活用水。

（4）各站給水設(shè)施均有獨(dú)立的院落，為保證用戶用水安全，提高無(wú)人值守給水點(diǎn)的環(huán)境和設(shè)備的安全性，必須加裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)需要加裝門禁報(bào)警功能,在有人非法入侵時(shí)，進(jìn)行報(bào)警與錄像。

3 系統(tǒng)的難點(diǎn)分析

由于阜六鐵路沿線環(huán)境復(fù)雜，地點(diǎn)偏僻，要真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守給水自動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)通訊是關(guān)鍵問(wèn)題。該系統(tǒng)不僅僅傳輸給水監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，同時(shí)還要傳輸視頻數(shù)據(jù)，視頻是否清晰關(guān)系到系統(tǒng)的性能，如何在保證投資少、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低的情況下，提供可靠的通訊系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目的一大難點(diǎn)。

表1 幾種通訊方式的比較

根據(jù)以上分析，我們組織相關(guān)專業(yè)及給水設(shè)備管理單位和設(shè)備廠家?guī)еy點(diǎn)深入施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究，進(jìn)行專題攻堅(jiān)克難，保證合理投資的情況下，提供可靠的通訊系統(tǒng)，我們對(duì)目前常用的通訊方式進(jìn)行了以下比選（見(jiàn)表1）。

通過(guò)以上比選，我們選用利用阜六線鐵路專網(wǎng)作為阜六線其他各站給水點(diǎn)與霍邱站給水所調(diào)度中心通訊方式。

4 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

阜六給水自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控的體系結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）。

圖1 自動(dòng)控制體系結(jié)構(gòu)圖

按照阜六鐵路運(yùn)營(yíng)管理模式和現(xiàn)場(chǎng)的情況，將系統(tǒng)分為三層模式，分別為數(shù)據(jù)采集層，設(shè)備控制層，遠(yuǎn)程監(jiān)控層。在霍邱站給水所內(nèi)設(shè)置給水遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。

（1）數(shù)據(jù)采集層是對(duì)給水站內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，主要設(shè)備包括視頻監(jiān)視系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、視頻攝像機(jī)，云臺(tái)控制器，語(yǔ)音控制器設(shè)備,門禁的控制器,電機(jī)電流、電壓、流量、水位等傳感器。

（2）設(shè)備控制層主要將各系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳到監(jiān)控中心，同時(shí)完成監(jiān)控中心下發(fā)的命令進(jìn)行解析，執(zhí)行相應(yīng)的命令。

（3）遠(yuǎn)程監(jiān)控層主要是完成人機(jī)交互與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，信息存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能。主要設(shè)備包括PLC（可編程邏輯控制器）控制柜體，視頻通信網(wǎng)關(guān)和工作站，門禁系統(tǒng)通信網(wǎng)關(guān)和工作站，數(shù)據(jù)視頻存儲(chǔ)服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，自動(dòng)化系統(tǒng)工作站，打印機(jī)等。

5 系統(tǒng)的功能

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)控給水點(diǎn)給水泵站內(nèi)部情況；實(shí)時(shí)監(jiān)控泵房周圍情況。前端監(jiān)控系統(tǒng)錄像機(jī)功能必須同時(shí)具有定時(shí)錄像、手動(dòng)錄像、報(bào)警聯(lián)動(dòng)錄像、視頻移動(dòng)錄像等多種錄像模式,進(jìn)行錄像回放等功能。

（2）能自動(dòng)采集、顯示水箱或者水塔及水泵的各種運(yùn)行參數(shù)。包括水泵的運(yùn)行狀態(tài)、主水管流量、出口水壓、設(shè)備運(yùn)行溫度以及水泵電壓、電流等供電參數(shù)等。

（3）給水設(shè)備能根據(jù)各站的設(shè)計(jì)用水量設(shè)置，同步啟、停水源井水泵和消毒實(shí)施，24h保持水箱或者水塔的水量和水質(zhì)。

（4）故障報(bào)警。對(duì)給水點(diǎn)給水管網(wǎng)壓力、電流、電壓、水位、設(shè)備控制的項(xiàng)目進(jìn)行故障報(bào)警，對(duì)運(yùn)行參數(shù)臨近保護(hù)設(shè)定值進(jìn)行預(yù)報(bào)警，并在監(jiān)控中心進(jìn)行顯示，啟動(dòng)電鈴等進(jìn)行報(bào)警。

（5）在線設(shè)置保護(hù)定值。系統(tǒng)在不間斷運(yùn)行的情況下，輸入保護(hù)參數(shù)，設(shè)置各種智能保護(hù)的相關(guān)量設(shè)定值。

（6）系統(tǒng)信息記錄。系統(tǒng)能夠整時(shí)抄表，能每到整點(diǎn)將系統(tǒng)中電流、電壓、壓力、泵運(yùn)行狀態(tài)等信息，進(jìn)行記錄，形成機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)記錄表。

（7）系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。能夠統(tǒng)計(jì)每個(gè)泵的運(yùn)行時(shí)間、獲取水表的流量，形成統(tǒng)計(jì)報(bào)表，按照每天、月和年自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表，月報(bào)表、年報(bào)表，并將統(tǒng)計(jì)報(bào)表保存五年以上。

（8）門禁報(bào)警功能。如果系統(tǒng)在有人非法入侵時(shí)不僅可以進(jìn)行聯(lián)動(dòng)攝像機(jī)進(jìn)行錄像、觸發(fā)聲音和燈光報(bào)警，還可以將抓拍的圖像和錄像文件，通過(guò)彩信發(fā)送模塊，以彩信形式發(fā)送至指定人員的手機(jī)上。使相關(guān)的值班人員收到短信后及時(shí)趕往現(xiàn)場(chǎng)處理警情。

（9）用戶管理功能。值班管理員實(shí)行交接班和權(quán)限管理,主要包括用戶的管理、交接班、設(shè)備操等功能，實(shí)現(xiàn)交接班功能。

6 效果分析

以上設(shè)計(jì)方案，2013年底對(duì)新建阜六鐵路無(wú)人值守給水自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備安裝調(diào)試和驗(yàn)收，該系統(tǒng)達(dá)到以下效果：

（1）滿足總體技術(shù)方案的要求。給水點(diǎn)泵站圖像遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用當(dāng)前監(jiān)控領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)并且結(jié)合了泵站的特點(diǎn)而制定，綜合了其他遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，充分確保系統(tǒng)建成后能夠滿足泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)際需要。

（2）保證系統(tǒng)的先進(jìn)性。在方案設(shè)計(jì)中盡可能采用監(jiān)控系統(tǒng)的最新的成熟技術(shù)，選用最新的設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化組合，確保系統(tǒng)的先進(jìn)性。

（3）保證系統(tǒng)的可靠性。由于阜六鐵路沿線各給水點(diǎn)圖像遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的外場(chǎng)設(shè)備長(zhǎng)期處于惡劣的室外環(huán)境中，選用性能可靠、相互兼容的設(shè)備組成系統(tǒng)，確保系統(tǒng)長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行。

（4）保證系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。采用了模塊化設(shè)計(jì)，充分考慮今后發(fā)展，使系統(tǒng)能隨著用戶的實(shí)際需求而擴(kuò)展，防止重復(fù)投資。采用的圖像遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行無(wú)限擴(kuò)容，能充分滿足擴(kuò)展需求；還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)其他用戶的設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，一旦監(jiān)控點(diǎn)的攝像機(jī)容量增大，可以增加新的控制中心，通過(guò)聯(lián)網(wǎng)實(shí)行資源共享。

7 結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)真正具備了給水無(wú)人值守功能，滿足了設(shè)計(jì)方案要求。日常管理時(shí)，在霍邱給水所中控室內(nèi)集中監(jiān)控其他各站泵房，依據(jù)水位、壓力等數(shù)據(jù)，根據(jù)給水運(yùn)行需要開(kāi)停泵，監(jiān)控系統(tǒng)24h不間斷自動(dòng)工作，系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)管理和調(diào)度；設(shè)備故障后幾秒內(nèi)即可被發(fā)現(xiàn)，并可自動(dòng)采取停泵措施；重設(shè)備保護(hù)做到隨時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨時(shí)維修。為阜六鐵路正常的運(yùn)營(yíng)接管提供了有力的保證。

[1]運(yùn)裝設(shè)水[2000]172號(hào)文《鐵路給水集中監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)管理標(biāo)準(zhǔn)》及運(yùn)裝設(shè)水[2001]225號(hào)文《鐵路給水集中監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)試評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》.

[2]分散型控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定《HG/T20573.95》.

[3]工業(yè)自動(dòng)化儀表工程施工及驗(yàn)收規(guī)范《GB50093-2002》.

[4]抗干擾能力以IEC801-3為標(biāo)準(zhǔn).

[5]遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)符合《IEC/TC-57》標(biāo)準(zhǔn).

[6]《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50168-92）.

[7]分散型控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定《HG/T20573.95》.

責(zé)任編輯：王華

來(lái)稿日期：2014-11-27