張 林， 馬慶勇， 張奇志

（1.中南林業(yè)科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院， 湖南 長沙410128； 2.湖南省水力機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗授權(quán)站， 湖南 長沙410128）

0 引言

泵是把原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為所抽送液體能量的機(jī)械[1]。 當(dāng)抽送液體為水時，即為水泵。 水泵應(yīng)用廣泛，是國民生產(chǎn)與生活不可缺少的設(shè)備。水泵的結(jié)構(gòu)比較簡單，但水泵特有的流道形式和葉輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動， 使得水泵內(nèi)部始終存在隨機(jī)變化著的漩渦、脫流等現(xiàn)象，目前的理論體系無法完整地描述水泵內(nèi)流體運(yùn)動的真實(shí)情況。因此，泵的檢測對于泵設(shè)計、生產(chǎn)和使用都具有重要意義，是提高泵技術(shù)水平的重要手段之一[2]。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，水泵遠(yuǎn)程控制與檢測得以實(shí)現(xiàn)。 它能在水泵的實(shí)際使用中對其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集， 實(shí)現(xiàn)水泵工作性能及工作質(zhì)量的檢驗，保障其正常運(yùn)行[3]。 水泵遠(yuǎn)程檢測綜合了電子、傳感器、計算機(jī)、自動控制等多種技術(shù)，能實(shí)時調(diào)節(jié)、快速采集數(shù)據(jù)，提高水泵檢測的精度與自動化程度。 2020年全球爆發(fā)新冠肺炎疫情，“無接觸” 工作成為了有效遏制疫情的方式。 水泵遠(yuǎn)程檢測操作方便、采集快捷、功能強(qiáng)大、高度智能、協(xié)同度高以及契合“無接觸”的需求，必將創(chuàng)造性地改變現(xiàn)有的檢測模式，具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 水泵遠(yuǎn)程檢測的原理

目前應(yīng)用最為廣泛的水泵自動測試系統(tǒng)主要包括配電系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、儀器和傳感器系統(tǒng)、視頻語音控制系統(tǒng)和控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[4]。 配電系統(tǒng)提供測試用電，管路系統(tǒng)為被測水泵、儀器和傳感器的安裝提供條件，儀器和傳感器系統(tǒng)安裝于管路系統(tǒng)以采集數(shù)據(jù)， 視頻語音控制系統(tǒng)用以直觀觀測水泵運(yùn)行情況， 控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過對管路系統(tǒng)的調(diào)節(jié)模擬水泵的不同工況， 并對儀器和傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)上，水泵遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)添加了中心服務(wù)器與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，見圖1。 通過中心服務(wù)器， 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多線程遠(yuǎn)程控制和采集測試數(shù)據(jù)[5-6]。

圖1 水泵遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)示意圖Fig.1 Diagram of the pump remote test system

2 水泵遠(yuǎn)程檢測的應(yīng)用與前景

2.1 生產(chǎn)單位和用戶應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

目前被廣泛應(yīng)用的水泵自動測試系統(tǒng)可以認(rèn)為是水泵遠(yuǎn)程檢測的雛形。從遠(yuǎn)程測試的角度而言，水泵自動測試系統(tǒng)可分為中央控制室和現(xiàn)場測試區(qū)。配電系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、儀器和傳感器系統(tǒng)、視頻語音控制系統(tǒng)均布置于現(xiàn)場測試區(qū)，控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)則布置于中央控制室。被測水泵在現(xiàn)場測試區(qū)安裝完成后，通過有線網(wǎng)絡(luò)連接，整個測試過程均可在中央控制室完成。 受信息傳輸成本的限制，水泵自動測試系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)米級的短距離“遠(yuǎn)程”測試。且該系統(tǒng)幾乎是“一對一”的測試，即一個現(xiàn)場測試區(qū)對應(yīng)一個中央控制室，交互使用的情況極為少見。

隨著無線技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)， 千米級的水泵遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。智慧水務(wù)平臺基于2017 年國務(wù)院印發(fā)《水十條》的前提產(chǎn)生[7]，由“一個中心、兩個平臺、五個體系”組成。一個中心即數(shù)據(jù)信息化中心，包括基礎(chǔ)設(shè)施、云平臺、云應(yīng)用及安全運(yùn)維系統(tǒng)；兩個平臺是對內(nèi)與對外服務(wù)平臺；五個體系是立體感知體系（智能監(jiān)測系統(tǒng)、智慧采集系統(tǒng)等）、主動服務(wù)體系（網(wǎng)上營業(yè)收費(fèi)系統(tǒng)、智能客服系統(tǒng)等）、自動控制體系、智能應(yīng)用體系（智慧供排水、水務(wù)突發(fā)應(yīng)急事件和安全維護(hù)等）和支持保障體系（政策法規(guī)、人才隊伍建設(shè)及資金投入等）[8]。 水泵生產(chǎn)單位根據(jù)自身需求對其二次開發(fā)， 已有多家單位成功研發(fā)出了智慧水務(wù)平臺并投入使用。通過智慧水務(wù)平臺，生產(chǎn)單位和用戶均可實(shí)時遠(yuǎn)程控制、 監(jiān)測多個場地的水泵的運(yùn)行狀況。從“一對一”轉(zhuǎn)變?yōu)椤岸鄬Χ唷?，即多個現(xiàn)場測試區(qū)對應(yīng)多個中央控制室。對用戶而言，通過水泵遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在一個中央控制室內(nèi)對所有的水泵運(yùn)行場地進(jìn)行控制和監(jiān)測，可節(jié)省大量人力，顯著降低其運(yùn)營成本。對生產(chǎn)單位而言，通過水泵遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)可獲取所有其銷售水泵的運(yùn)行數(shù)據(jù)， 極大的幫助生產(chǎn)單位產(chǎn)品改良、產(chǎn)品研發(fā)及售后服務(wù)。

2.2 檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

市場主體由用戶、 生產(chǎn)單位和檢測機(jī)構(gòu)三個部分組成。用戶與生產(chǎn)單位作為直接交易的甲方與乙方，關(guān)系密切，目前應(yīng)用水泵遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)較多。檢測機(jī)構(gòu)多數(shù)場合以“裁判”的身份參與，亦是市場的重要參與主體。 一方面，就檢測而言，檢測機(jī)構(gòu)對人員素質(zhì)、儀器儀表及設(shè)備安裝均有較高要求。尤其是儀器儀表的溯源，對于廣泛分布的現(xiàn)場設(shè)備顯然不現(xiàn)實(shí)。另一方面，檢測機(jī)構(gòu)工作方針在于科學(xué)采用試驗方法，嚴(yán)格控制變量以獲得真實(shí)、準(zhǔn)確的測試數(shù)據(jù)。而實(shí)際尤其是用戶測試現(xiàn)場條件各異，不能確保所采集數(shù)據(jù)的真實(shí)、準(zhǔn)確性。故目前尚無檢測機(jī)構(gòu)運(yùn)用水泵遠(yuǎn)程檢測。

物聯(lián)網(wǎng)思維是大勢所趨，智慧水務(wù)發(fā)展如火如荼。水泵遠(yuǎn)程檢測方興未艾，因其高度智能、功能強(qiáng)大、操作簡單和無接觸檢測等優(yōu)點(diǎn)， 被檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)用終將是必然結(jié)果。 目前檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)用水泵遠(yuǎn)程檢測的桎梏在于大多測試現(xiàn)場的設(shè)施設(shè)備不能滿足檢測要求， 筆者認(rèn)為可以從以下幾方面進(jìn)行改善：

2.2.1 實(shí)驗室比對

具有完善試驗條件的生產(chǎn)單位可以與檢驗機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗室比對。 生產(chǎn)單位通過實(shí)驗室比對并獲得用戶的認(rèn)可后，在進(jìn)行設(shè)備驗收時，用戶可以自行邀請檢測機(jī)構(gòu)的專業(yè)人員通過遠(yuǎn)程檢測的方式進(jìn)行產(chǎn)品運(yùn)行質(zhì)量測試，并出具最終檢測報告[9]。

2.2.2 測試系統(tǒng)檢驗

目前已有多地檢測機(jī)構(gòu)開展了水泵測試系統(tǒng)檢驗的工作，并獲得了較好的市場認(rèn)可。水泵測試系統(tǒng)檢驗對管件尺寸、管路設(shè)備、儀器儀表、數(shù)據(jù)不確定度等多方面進(jìn)行分析[10]。以評價測試系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。符合要求的測試系統(tǒng)， 檢測機(jī)構(gòu)通過遠(yuǎn)程測試的方式獲取檢驗數(shù)據(jù)可以認(rèn)為是真實(shí)有效的。

2.2.3 水泵現(xiàn)場測試標(biāo)準(zhǔn)化

隨著水泵設(shè)備大型化、系統(tǒng)化、智能化程度的提高，水泵現(xiàn)場測試的需求越來越大。 目前水泵檢測機(jī)構(gòu)的檢測設(shè)施設(shè)備均嚴(yán)格按照GB/T3216 及GB/T12785 等標(biāo)準(zhǔn)的要求布置。在水泵生產(chǎn)許可證制度取消前，生產(chǎn)單位的檢測實(shí)驗室建設(shè)亦是審查的重要內(nèi)容。 因此目前檢測機(jī)構(gòu)和大多數(shù)生產(chǎn)單位的檢測實(shí)驗室標(biāo)準(zhǔn)化程度較高。 而用戶方檢測大多無需特別精確的測試數(shù)據(jù)， 所以測試條件良莠不齊。 2020 年，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)管理的指導(dǎo)意見》 的通知中提出鼓勵社會團(tuán)體承擔(dān)相應(yīng)行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的供給工作， 充分發(fā)揮市場自主制定標(biāo)準(zhǔn)對政府組織制定標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充支撐作用。相關(guān)社會團(tuán)體可以此為契機(jī)，制定符合生產(chǎn)單位和用戶需求的水泵現(xiàn)場測試標(biāo)準(zhǔn)。

3 水泵遠(yuǎn)程檢測的不足

3.1 信號強(qiáng)度不穩(wěn)定

筆者對多家單位的智慧水務(wù)平臺運(yùn)行情況了解，受網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度的影響，目前的平臺運(yùn)行穩(wěn)定性有待提高。通常，中央控制室建立在生產(chǎn)單位或用戶的辦公區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備較為完善，信號穩(wěn)定。 而現(xiàn)場測試區(qū)則各不相同，有位于城區(qū)或鄉(xiāng)鎮(zhèn)自來水廠， 也有位于廣大鄉(xiāng)村的中小型泵站；有建設(shè)在地面上的如景觀循環(huán)水等，也有建設(shè)在地下的如商品樓供水設(shè)備等。 目前網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋參差不齊，水泵遠(yuǎn)程檢測受其限制較明顯。

3.2 網(wǎng)絡(luò)安全不可靠

信息安全是互聯(lián)網(wǎng)重要的部分。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展日新月異，而互聯(lián)網(wǎng)病毒的技術(shù)手段也愈加繁雜。 2017 年大規(guī)模爆發(fā)的WannaCry、Petya 和BadRabbit 等病毒[11]提醒了人們信息安全的重要性。 當(dāng)前水泵遠(yuǎn)程檢測的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能和控制機(jī)制在一定意義上還無法滿足信息安全管理的需要。 需要繼續(xù)完善信息安全基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，不斷深化信息安全管理體系建設(shè)，做好重要信息系統(tǒng)的安全保障工作，逐步構(gòu)建安全、高效、全面的信息安全保障體系，為智能水務(wù)的建設(shè)和發(fā)展提供堅實(shí)的安全保障[12]。

3.3 建設(shè)體系不統(tǒng)一

雖然智慧水務(wù)平臺的結(jié)構(gòu)大致相同， 但因各單位側(cè)重點(diǎn)不同，導(dǎo)致目前智慧水務(wù)平臺參數(shù)各異。且各單位各自為政，重復(fù)研發(fā)，造成大量人力物力的浪費(fèi)。因此，需要建立一套科學(xué)、可持續(xù)的自動化技術(shù)體系。要有廣泛的適用性，也要滿足各單位的重點(diǎn)需求。要把設(shè)備的聯(lián)合運(yùn)行和維護(hù)放在首位， 也要根據(jù)不同的現(xiàn)場要求設(shè)置不同參數(shù)，控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置的參數(shù)和指標(biāo)，自動優(yōu)化設(shè)備性能和控制生產(chǎn)過程[13]。

4 結(jié)束語

水泵測試技術(shù)朝著高精度、高自動化、多功能化、智能化、方便的網(wǎng)絡(luò)控制和數(shù)據(jù)共享等方向發(fā)展[14]是市場經(jīng)濟(jì)不斷完善、技術(shù)理論日趨成熟、生產(chǎn)檢測自動化水平飛速提升的必然趨勢。 水泵遠(yuǎn)程檢測是國家智慧城市發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)踐體現(xiàn)，也因其功能強(qiáng)大、操作簡單、高度智能，將大幅降低人力、物力和運(yùn)營成本，成為生產(chǎn)單位、用戶和檢測機(jī)構(gòu)共同的首要選擇。