GPRS技术在铁路偏远给水所的研究和应用

　　随着技术进步给水自动化控制应用越来越广泛，但既有铁路偏远给水所受各种条件限制，在自控技术应用上一直存在瓶颈，为此我们不断研究探索并在合肥北城站、青龙山站、卞庄站等四座给水所成功应用 GPRS技术实现远程监控，达到给水生产控制的安全高效。
　　一、基本现状
　　青龙山站地处青阜线上，其站下泵房，水源为深井，潜水泵扬水至水塔，扬配结合供至用户。给水值班员依据水塔水位仪的水位显示，人工开、停水泵。深井泵采用软启动控制， 开泵时软启动首先动作，在水泵完全启动后，自动切换到交流接触器维持正常运转。停泵时软启动提前接入运行，切断交流接触器后由软启动软停。站下水塔安装有线水位仪，采用屏蔽双绞线传输到泵房。多年来，在偏远给水所生产管理上，因客观因素制约难以实现有线数据通道传输，为此利用目前广泛成熟应用的 GPRS 技术成为廉价易行的手段，为此作出应用探索。
　　二、技术方案
　　在以水塔蓄水的供水环境下，实现水塔低水位时自动启动水泵、高水位时自动停止水泵的运行方式。并且在自动运行状态下，通过采集的各项电气参数、水力参数和设定的控制参数变化范围实时进行比对，判断水泵机组是否正常运行。水泵启动和停止过程中，任何参数的超限变化都会实时报警，发送到指定手机号码，并能通过无线 GPRS 网络传输到生产调度中心。
　　(一)GPRS 远程给水自动控制主机
　　在监控参数满足水泵机组安全运行的前提下，根据水塔水位数据来确定水泵机组的启、停运行。
　　1.物理结构
　　GPRS 远程给水自动控制主机采用 5U 标准英制机架式机箱设计，面板安装 10 英寸彩色触摸液晶屏作为人机界面，显示所有运行状态和技术参数，通过功能切换可以查询历史运行数据记录和事件记录。
　　2.控制数据
　　GPRS 远程给水自动控制主机在监控参数满足水泵机组安全运行的上下设定值内，根据管网压力来控制水泵机组的启动、停止运行。GPRS 远程给水控制主机主界面显示有水泵机组运行的模拟动画、水泵机组运行时参各种数和状态显示，整个系统状况一目了然。
　　3.安全保护
　　在有授权密码的前提下，可以进入操作界面实现触摸设置和查询。GPRS 远程给水自动控制主机实时监测三相电压、三相电流、水塔水位，扬水压力等参数。若运行时监测到参数超限时进行报警，达到保护限定时则会立即停泵，保护设备安全。
　　(二)硬件安装：
　　a.GPRS 远程给水控制主机安装。在水泵机组房间的墙面安装一台主机，采用壁挂式机柜安装，主机和启动柜间采用多芯电缆连接。
　　b.安装三位转换开关。在软启动控制柜门上安装三位转换开关，实现控制方式的手动转换。在自动模式下，有闭环控制和定时控制两种方式，闭环控制是依据水塔仪的水位高低实现水泵机组的起停运行。定时是在水位仪数据异常时自动切换到自动定时控制模式，利用时间点设置确定水泵机组的起停运行，维持基本供水能力;在手动控制模式下，由值班人员手动开泵和停泵;
　　c.监控参数采集。在控制柜三相电源输出端套进电流互感器;在控制柜三相电源输入并接采集三相电压;在交流接触器上安装辅组接点接出启动和停止开关量;在机组设备进门对面位置安装红外线人体探测器接出是否有人进入开关量;在扬水管逆止阀之后开孔通过缓冲管接入压力传感器;在水位仪数据接口采集水塔水位数据;
　　d.设备接地线。监控设备需要良好接地，从监控设备接地端子上接出 102mm 铜芯线连接到室外1500mm 长度埋地钢钎上，实现监控设备静电对地放电，接地电阻 。
　　(三)系统控制软件
　　人机界面上有模拟供水动画、查询窗口、设置界面。其中在设置界面由密码输入。参数设置里的电气参数、水位参数、压力参数等设置有报警范围和保护范围。
　　管理参数根据实际运行模式自由设置，但是各个参数之间不得有冲突。目前各个参数设置是在运行了基础上总结出来的。
　　(四)网络与安全
　　GPRS 是通用分组无线服务技术(General PacketRadio Service)的简称，它是 GSM 移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS 的传输速率可提升至 56甚至 114Kbps。GPRS 无线网络是蜂窝状结构，相同条件下物理可靠性大于有线网络。系统和调度中心的联系是通过 GPRS 无线网络和公司调度中心的硬件服务器通讯的。在铁路沿线，中国移动的通讯网络是全覆盖。本系统采用的是中国移动的 2G 网络通讯，当然，在有 3G 以上网络的地方通讯质量更快捷。
　　三、功能实现和效益
　　站下泵房安装 GPRS 远程给水控制主机一套，通过GPRS 网络实现远程监控泵房设备运行，查看设备运行情况，及时掌握运行信息。采用 GPRS 网络实现泵站和调度中心(服务器)的联网通信，实时上传泵站各项运行数据，并接收执行调度中心(服务器)各种控制指令。当水位低于系统设置的报警下限时，系统判断水泵状态为停止，则开泵继电器励磁吸起，驱动交流接触器动作并接通水泵运转电路，水泵开始运转。
　　运行数据无线传输至公司生产调度中心和水厂分中心。在调度中心，管理人员可以通过计算机远程修改现场控制单元的运行参数，并能远程控制水泵机组运行。泵房发生异常情况时，同时向指定手机发送短信息，并实时自动反馈到生产调度中心，迅速调度处置。实现深井给水生产设备的节能、安全，高效。目前 GPRS 远程给水自动控制系统建立以来，在公司调度中心，调度员兼顾监测 4 座 GPRS 泵房，实现远程监控。在车间工区也可在获得授权后通过 Internet网络登陆给水公司调度服务器，实现网络浏览和监控给水设备运行情况。设备正常时，在百度地图上显示是蓝色泵房名称;有报警情况是会自动变成红色名称，并有声音提醒。系统扩容方便，只需要在服务器上添加客户端即可实现组网，操作简单、实用，经济效益和管理效益十分显著。