铁路给水集中监控系统的设计与实现

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      铁路给水集中监控包括两个层面:第一个层面是实现铁路给水系统的信息化与网络化;第二个层面是铁路给水系统各部分状态的自动控制与连续检测[1]。简而言之,就是利用传感检测、网络通讯、控制和计算机等技术手段,将铁路给水系统各部分的状态信息汇集集中到某一指定地点,从而实现对整个铁路给水系统的集中监视;与此同时,我们可以从该地点可以发出指令,调节或改变铁路给水系统各部分的工作状况[2]。
  1 铁路给水集中监控系统的必要性
  (1)铁路给水集中监控系统可以通过给水集中监控提高供水质量[3]。比如我们可以通过水厂自动化系统保证水处理质量达到国家要求的相应标准,通过管网计算机调度系统保证供水压力等。
  (2)铁路给水集中监控系统可以通过给水集中监控保障铁路供水的安全性,比如发现事故隐患的时候可以及时消除,从而可以保证水质和水压安全,也可以相应的保证人身和设备安全等。
  (3)铁路给水集中监控系统可以通过给水集中监控提高铁路供水的效益。比如集中监控供水可以减少生产人员,降低电耗、药耗与水耗,也可以减少停水和设备故障造成的损失,从而达到降低供水成本的目的。
  (4)铁路给水集中监控系统可以有利于提高企业的现代化管理水平,相关研究表明铁路给水集中监控系统提供给水系统的运行情况,并且提供的情况是及时、准确地,这样就有助于铁路供水企业领导随时全面掌握情况,做到科学决策,从而避免生产指挥上的盲目性,为企业相关的领导加强科学管理,合理地调整企业生产管理机构,提高现代化管理水平打下基础。
  (5)铁路给水集中监控系统可以为供水企业发展打下基础。铁路给水集中监控系统还可积累大量的给水设施及管网的运行信息,结合其他信息处理技术,逐步建立事故预测、处理预案和辅助决策子系统,亦可通过运行找出规律,当条件具备时实现最优化调度。大量数据的积累,可为供水设施的合理规划与优化改造提供可靠的科学依据。
  总之,铁路给水集中监控系统可以实现给水企业提供了重要的技术保障。其中包含着提高供水安全性、提高水质和降低药耗、降低水耗、降低能耗、提高企业自身的管理水平和服务质量。通过实行集中监控系统,给水企业还可以结合建立数学模型、统计、预测等等方式,根据企业所定的需求、工艺技术指标及生产、经济指标等的实际情况,通过给水集中监控系统优化控制反馈,从而完成对输配水、净水、取水等供水的各个环节的合理调配,从而实现优化控制,以取得最大的社会效益和经济效益[4]。
  2 给水集中监控系统组成、设计
  铁路的给水系统一般由水处理系统、取水系统和输配水系统组成[5] ,输配水系统又称之为管网系统。其中在位置上输配水系统、水处理系统和取水系统的送水泵站是相对比较集中,对于较大型的给水系统而言组成给水厂进行统一管理,常常会设有多座给水厂。结合铁路给水系统的组成特点,铁路给水集中监控系统相应地可以分为两类子系统,即管网集中监控系统和水厂集中监控系统,如图1所示。
  
  
  图1 给水集中监控系统组成
  各子系统与调度中心可以采用无线通信或有线通信。其中有线通信可以采用或局域网互联网(INTERNET) (LAN)、广域网(WAN)等方式,对于无线通信则多采用宽带通信方式,通过上述两种方式来达到满足大量和快速数据传输的需要。随着互联网技术和应用的迅速普及,各类信息系统通过互联网进行通信将成为主流,因为其具有以下优点。
  (1) 低价:建设费用低,使用费用低。目前,使用互联网的主要缺点是安全性稍差一些;但是,随着数据加密技术、防火墙技术等的提高和监督管理的加强,安全性问题是可以彻底解决的。
  (2) 可靠:高可靠光缆通讯,多选择性和智能性路由,高冗余设备保障,通信几乎是不中断的。
  (3) 普及:地域覆盖全球所有国家和地区,应用涉及各行各业,使用者涵盖各类人群。
  (4) 标准:标准的通信协议,标准的硬件配置,标准的应用软件。
  (5) 宽带:通信速度快,数据交换量大。
  3 给水集中监控系统的设计与实现方向
  (1) 给水集中监控系统管理控制一体化:在信息时代与市场经济的不断推进中,企业与外部以及与企业内部之间交换信息的需求再不断扩大,现代给水企业对生产的管理要求不断提高,这种要求已不局限于对生产现场状态的监视和控制等通常意义的工作,同时还要求把管理信息和现场信息结合起来。所谓管控一体化就是建立全厂综合自动化、开放的、全集成的的信息平台,把企业的横向通信和纵向通信密切联系要在水厂内选择合适的压力采样点即可实现,而且压力信号可靠、稳定[7]。但出口压力与控制点的压力是有差距的,有时可能差距较大,从而使水泵的节能效果与最佳效果仍有差距。鉴于出口恒压的传感器设置方便、信号可靠等优点,一般系统均采用此种方案。
   (2) 给水集中监控系统现场总线技术的应用[6]:给水集中监控系统现场总线是应用在生产现场的双向、实时、全数字化、多节点的数字通信系统。
   (3) 给水集中监控系统变频调速恒压供水模式:由于变频调速装置的出现,只要有可靠的流量信号传感器,恒压供水方案很容易实现,只不过一般生产和生活用水的供水系统都不采用恒压供水模式[8] [9]。
  (4) 给水集中监控系统变频调速控制点恒压供水模式:给水集中监控系统控制点恒压供水方案可以保证系统始终在最合理的工况点工作,从而达到最大限度地节约能源的目的。但是,对于一个铁路的供水系统来讲,有时控制点是有条件的、不是绝对的,一个系统可能有几个压力控制点,可能较为分散,距离较远,这时,几个控制点同时取样,并远距离传输。因而,信号的压力信号的可靠性较差,从而导致控制点恒压供水实现起来投资较大,且较为困难。
  4 结束语
  我们通过对某地区铁路供水集中监控系统经过多年的运行,发现效果良好,不仅实现了对管网各环节的工作状况的实时监控,使铁路给水系统达到现代化管理和自动化控制,还起到了节能、增效的作用。
  参考文献
  [1] 臧智国.给水排水[M].武汉:武汉理工大学出版社,2011.12-15.
  [2] 肖子华.铁路给水技术[J].铁路建设,20113):32-39.
  [3] 叶云.现代给水技术改造[M].北京:人民交通出版社,2010.22-24.
  [4] 刘润子.铁路给水技术与实例[M].北京:人民交通出版社,2011.1-13.
  [5] 李明仁,铁路给水技术设计与实现[M],北京:高等教育出版社.2010.35-45
  [6] 周建国,铁路百科[M].武汉:武汉理工大学出版社.2010.1-13.
  [7] 李华,铁路工程给水[M],北京:高等教育出版社,2011.4-13.
  [8] 陈仁.集中监控系统的设计[J].铁路通报,2010(4):63-64.
  [9] 薛春.浅谈集中监控系统的应用[J].山西建筑,2011,33(3):39-40.
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