泵類設備量身定制專家30年堅持,鑄就高品質
奧凱服務熱線15377488883
奧凱30年泵類設備制造經驗,集研發、生產、銷售和售后服務于一體
當前位置:cf穿越火线仓库 » 奧凱泵業幫助中心 » 產品優勢 » 產品優勢4:更安全,更高效

穿越火线活动中心: 水泵遠程監測云平臺系統方案

1 概述

1.1 建設背景

cf穿越火线仓库 www.gthro.icu 經過現場勘察,泵類設備在實際運行之中,系統負荷時常發生改變,大部分存在節能改造的空間。為掌握系統實時運行數據,以給節能改造方案的制定提供依據,并監測改造后水泵的運行狀態,實現對泵故障自動預警,需對水泵運行的數據進行遠程監控。

1.2 建設目標

對泵的用電數據及運行參數(流量、壓力、軸承溫度、振動等)數據的的遠程采集,對水泵的運行狀態進行實時監測和記錄,并提供改造前后的節電量分析。為水泵的日常檢修和故障診斷提供相應的數據支持,提高設備的提前檢修率,降低對正常生產的影響。

2 設計標準

  • 1、IEEE802.3信息技術電信和系統間信息交換和城域網
  • 2、GB/T2887-2000電子計算機場地通用規范
  • 3、B/T9813微型計算機通用規范
  • 4、YD/T849-1996開放系統互連安全體系結構
  • 5、GB/T9387.3-1995信息處理系統開放系統互連基本參考模型
    • 3 系統簡介

      機泵遠程監測云平臺是我公司開發的一套遠程監測系統,通過該系統可以對其銷售出去的產品進行業務管理,包括合同的情況、客戶的情況、循環水系統的情況、水泵的情況;可以實時了解其銷售出去產品的運行狀態,包括流量、揚程、功率、軸承溫度等參數,一旦設備運行異常,系統將通過短信或在線消息等方式為用泵企業提供報警或預警信息。

      通過系統可以查詢水泵運行的歷史數據,可以協助泵企業了解系統的運行情況,為水泵的故障診斷、節能改造提供數據支持。為泵運行提供一套最為高效的運行方案。

      水泵運行數據的本地顯示有助于提高水泵智能化水平?;迷凍碳嗖庠破教ú喚黿鍪且恢稚璞岡凍淘諳嘸嗖庀低?,而是一種先進售后服務及維保模式,通過平臺顯示的相關數據,把事后維修變成了事前檢修,為用戶的設備安全運行提供了可靠的保證,把各個泵站分散管理變成集中管理,并且節約了大量的人力成本、交通成本和材料成本。

      實現機泵運行數據(負荷、壓力、溫度、振動、流量等)的采集、傳輸、存儲和展示;對水泵的運行監測、運行分析和故障報警,為水泵安全運行、節能服務提供準確、完整的水泵運行數據,為水泵項目節能改造、水泵設計調試提供最直接的數據依據支撐,實現對水泵改造項目、水泵基本信息維護管理。

      3.1 系統架構

      3.1.1 物理架構

      系統設計采用??槭椒植際澆峁?,包含云端、用戶端組成,用戶端包含機泵數字化站(智能水泵采集器、傳感器、智能網關等設備)和用戶訪問站(通過各種智能終端實現對系統的訪問),云端包含系統的控制程序,實現面向客戶的數據與信息展示。云端與用戶端之間通過現有的各類通訊網絡進行連接,系統結構拓撲圖如下:

      系統物理架構圖
      圖1 系統物理架構圖

      機泵數字化站:是指分布于各地的用來監測水泵運行的各類信息采集終端、計量表計、傳感器等設備,數字化站是整個系統的硬件支撐平臺與數據源,一般部署于機泵附近工作站,數字化站也可布置智能終端就地監測數據。

      云端:系統主站主要負責系統的數據采集、存儲與分析,并對數據進行發布。由WEB服務器、數據庫服務器、應用服務器、消息服務等部件組成,所有的應用構架在穩定性極高的公有云系統上,可實現靈活的部署、降低系統成本,減少在本地部署數據中心的成本支出。

      數據訪問站:系統提供電腦、智能手機、平板電腦等多種操作方式。通過消息服務的推送功能,可將各類報警數據推送到設備、APP,提供系統應用的便利性。

      網絡傳輸:網絡傳輸實現現場設備層和主站層之間的網絡連接,利用常見的網絡承載數據:移動通訊運營商無線網絡(GPRS/CDMA)、Internet公網通訊方式(有線/WIFI)。通訊方式根據實際情況進行設定。

      3.1.2云端架構

      云端系統采用??榛杓?,各功能??橄嘍遠懶?,可以對??櫚ザ瀾猩杓?、制造、調試、修改,滿足快速開發、快速上線運行的需求。

      云端架構
      圖2 云端架構

      云端架構包括數據采集層、應用層與展現層等層次。

      • 數據采集層:該層是直接與現場設備進行交互的底層軟件???,負責與終端構建通訊鏈路并獲取現場工作站的各類數據。
      • 應用服務層:應用層包括底層的權限管理、檔案管理、日志管理等支撐業務,同時面向不同的角色類型開展不同的應用功能。
      • 展現層/用戶層:向用戶提供各項服務,包括系統監測、分析、報表、消息服務等,展示泵的各類運行狀況,進一步提高泵的運維能力和運行的可靠性。

      3.2 設計原則

      • 1、采用開放的分布式網絡體系結構,遵循有關國際標準和工業標準。
      • 2、自動化計量系統主要設備在不影響系統整體性能的基礎上能盡量利用已運行正常的原有設備。
      • 3、主要設備采用冗余配置,系統具有較高的可靠性。
      • 4、硬件設備必須符合自動化計量系統的結構原理符合完整性、準確性、安全性和可靠性原則。
      • 5、系統硬件必須具有一定的先進性、超前性,并根據實用性原則進行優化配置,以達到較高的性能價格比。
      • 6、系統硬件應選用符合工業標準的通用、系列化產品,具有良好的維修服務支持。

      3.3 安全設計

      在該系統設計中,充分考慮到系統的安全性,防止非授權需方的侵入和機密信息的泄漏。從主站系統安全防護來說,系統在通訊通道和系統數據兩個大的方面都進行安全性防護。

      具備操作系統級、數據庫級和應用軟件級三級安全機制。

      • 1、操作系統級:在網絡層設置不同權限密碼,非系統管理員不能操作服務器和數據庫,并通過路由、防火墻等設置保證系統的安全和相對獨立。
      • 2、數據庫級:在數據庫中設置有不同權限的需方和相應密碼,保證非法需方不能使用數據,不同需方不能越級使用數據。
      • 3、應用軟件級:提供嚴格的用戶登錄驗證、權限控制和完善的事件日志和操作記錄的管理。系統權限控制包括功能權限控制和數據訪問權限控制。

      4 工程設計

      通過對油田多個作業區考察,當前油田接轉站、聯合站均建有數字化監控系統,在站點可查看站點的生產運行狀態,相關數據可供上級系統進行獲取分析,其系統的軟硬件建設、網絡建設已經非常完善和規范。結合當前油田數字化監控系統的實際情況,定制設計集成方案與獨立方案兩種,兩種方案各有其優點和限制,可根據項目實施的側重點和不同階段進行選擇:

      4.1 集成方案

      本模式可以降低本系統的現場成本,機泵數字化系統的相關智能設備通過現有的PLC系統集成到各站的數字化監控系統中。

      通過現有的數字化監控系統獲取各類機泵數據化站的數據、信息,展示在本站的監控軟件中,提供實時數據顯示與運行狀態的顯示,并將數據上傳到上級信息中心。

      在上級信息中心建設機泵遠程監測云平臺管理系統,獲取各站點的實時機泵運行數據,進行數據的分析、計算、預警、報表等功能。

      本方案可以降低系統的初期投資成本,形成站點的生產、設備統一監測平臺,提高站點的數字化與信息化水平。各廠可根據自身特點建設機泵遠程監測平臺,提高設備的運行管理水平,提高生產運行效率。并可利用已有的管路數據,提高對設備信息的全面性。

      與現有的生產信息系統進行集成,需要做好現有系統的集成與兼容,需要對有系統的IO點、PLC控制程序、監控軟件進行相應的修改,部分站點可能需要進行部分IO??櫚納?。但在現有的生產信息系統基礎上進行集成,可以減少系統網絡層、軟件層的調試時間和工作量,減少項目的施工周期。

      4.2獨立方案

      各站建設一套獨立的機泵遠程監測數字化站,建設獨立的數字化系統、監控站,共用現有的網絡系統,在上級信息中心建設機泵遠程監測云平臺管理系統,獲取各站點的實時機泵運行數據,進行數據的分析、計算、預警、報表等功能。現場數字化站通過以太網進行各類數據的傳輸,大大簡化系統設計,降低系統復雜度。

      該方案可避免對現有生產信息系統的改造、變更,不影響現有生產系統的運行。并在今后對機泵信息系統進行升級改造,形成各類設備的遠程信息監控系統。

      5 功能說明

      5.1 數據采集

      數據采集支持GPRS、CDMA、以太網等數據通信方式。

      • 支持對電力負荷數據的采集;
      • 支持對壓力傳感器壓力數據的采集;
      • 支持對溫度傳感器溫度數據的采集;
      • 支持對振動傳感器振動數據的采集;
      • 支持對流量計流量數據的采集;
      • 支持對軸向位置變量的采集;
      • 支持軸承溫度數據的采集。

      5.2 檔案管理

      機泵遠程監測云平臺服務的用戶主要是本公司和用泵廠家。提供對機泵廠家的新增接入、修改變更、刪除注銷操作。提供泵各類信息的新增、變更、注銷操作。 機泵廠家基礎檔案包括廠家名稱、省份、城市、聯系電話、傳真、電子郵件。

      • 支持對機泵廠家基礎檔案增加;
      • 支持對機泵廠家基礎檔案修改;
      • 支持對機泵廠家基礎檔案注銷;

      5.3 權限管理

      系統提供對不同賬戶的操作權限和管轄范圍的管理。按照管理人員所屬的角色的不同分配相應的系統訪問資源。系統角色分為系統管理員、機泵廠管理員、機泵廠數據分析員。

      5.4 系統首頁

      提供系統的個性化展示,可以根據不同顯示要求,定制不同的頁面布局風格。系統提供信息數據展示模板,顯示機泵廠家基本信息、企業的宣傳片、企業主要產品、服務行業、市場占有率等信息,以宣傳企業產品、文化為主調,通過該頁面可以鏈接到該公司的官方網站。

      5.5 運行監測

      系統支持對項目圖形化的展示,采用圖形展示項目邏輯結構圖,標定各設備在項目中所處在的位置及運行實時狀態??梢允凳輩榭錘魃璞傅氖凳筆?、以及運行曲線。

      5.5.1 項目設備邏輯圖展示

      系統根據改造項目的設備實際連接情況,繪制項目設備關系邏輯SVG示意圖,展示項目的整體布局以及各個設備所在項目中的位置。對項目中各類設備在示意圖中提供形象的設備模型展示。

      5.5.2 設備狀態實時更新

      系統根據設備的實際運行情況,判斷設備的運行狀態,實時將運行狀態反應到項目設備邏輯圖中,用不同的顏色、動作標識設備的運行狀態。如正常水泵可以采用葉輪轉動效果,停運采用背景變灰葉輪靜態效果,水泵異常運行采用背景顏色紅白交替閃爍葉輪轉動的效果等。

      5.5.3 設備讀數實時顯示

      系統根據設備的運行情況,采集傳感器的數據,實時將各類型的數據顯示在設備對應的位置。

      5.5.4 單類型數據趨勢圖

      系統提供某一類型數據運行曲線分析功能,用戶可以根據自定義的時間段,查詢該段時間內的數據走勢。

      5.5.5 多類型數據趨勢圖

      系統提供分析多計量表計的數據運行曲線圖對比,支持兩種不同的數據類型多個數據集合在同一時間段的對比分析,用戶可以根據自定義的時間段、選擇計量對象,查詢該段時間內的所選數據的運行趨勢。

      5.6 監測分析

      系統支持自定義水泵監測數據的對比,支持單類型數據、兩種類型數據多個對象的對比分析。

      系統采用默認時間段(最近10天)方式,對最近10天的運行曲線數據做對比分析,分析各個類型的數據運行趨勢以及不同數據類型間的關聯關系。同時也支持用戶選擇時間段,分析對比曲線數據。

      5.6.1 節電結算

      系統按照項目樹結構,統計水泵、改造項目的節電信息。系統支持按照結算周期,統計一個周期內的各水泵、改造項目的節電量、節電率數據。該節電數據作為節電效果的評價指標。

      5.6.2 項目節電統計

      項目節電統計是根據項目中包括的所有的水泵節電信息,綜合統計出該項目的實際節約電量、節電率。

      5.6.3 水泵節電統計

      水泵節電統計是在一個統計周期內,根據水泵運行時間等數據,計算出水泵的實際節約電量、節電率。

      5.7 故障報警、預警

      故障報警能夠準確可靠的監視項目中各水泵運行工況。當運行水泵發生故障時,系統能夠根據傳感器采集的數據自動的生成聲光報警提醒信息,系統自動記錄備查。根據設定的不同的閥值、預警值,對可能發生的故障、檢修信息進行提前預警。降低設備故障對生產的影響,提前做好生產計劃。

      5.7.1 閥值管理

      定義各水泵不同類型運行數據的閥值,設置當實際的運行值高于或者低于預先設定值時,系統根據有效的數據位,產生報警信息??繕柚迷ぞ?、故障值、提示值等數據,對應進行預警、故障、提示等信息的提示。為設備的維護、檢修、故障提供數據依據。

      5.7.2 實時提醒

      系統支持將產生的報警信息實時的在主控界面顯示出來,提醒值班人員注意觀察異常水泵的運行狀態,同時主控界面中異常水泵能夠不斷的閃爍,示意該設備已經出現故障。

      5.7.3 報警統計

      系統支持按照水泵、改造項目,統計一段時間內的報警信息,包括報警的異常描述、開始時間、結束時間等信息。

      5.8 移動APP應用

      系統支持移動設備接入訪問,支持Android、IOS等智能設備,通過系統提供的APP軟件可以與PC端同步訪問機泵實時數據及運行曲線數據,并可與微信、RTX等常見應用進行整合、集成。本功能需要相應網絡和軟件的支持。

      5.8.1 統計水泵分布及功率匯總

      系統支持按照機泵廠家統計其下所有接入的水泵,分區域統計水泵及功率匯總信息。

      5.8.2 實時數據查詢

      系統支持查看水泵各類型的實時數據,監測的數據類型包括負荷、振動、壓力、溫度、流量。

      5.8.3 曲線數據查詢

      系統支持查看水泵各類型的歷史數據。

      • 數據類型包括負荷、振動、壓力、溫度、流量;
      • 數據展示采用曲線圖方式展示;
      • 系統提供默認時間段;
      • 系統支持用戶自定義查詢時間段的選擇(時間范圍限制);

      6 數字化采集站

      根據現場情況,進行本設計。需要進行測量的物理量包括:泵出口壓力、出口流量、軸承溫度、軸向位置變量、能耗、電機溫升等,上面物理量可根據實際需求進行增加和變更。以下介紹采集站主要設備。

      6.1 采集示意圖

      采集示意圖
      圖3 采集示意圖

      系統通過智能網關采集各類需要監測的物理量,并將相關數據通過網絡進行傳輸, 根據集成方案和獨立方案的不同采用不同的智能網絡采集設備。

      6.2 設備選型

      6.2.1 采集終端

      本次施工采用威勝集團專用采集終端,采用高性能32位嵌入式RISC CPU(ARM9內核)硬件平臺、實時嵌入式LINUX操作系統、GPRS通信和高精度電能計量等技術研制而成的新一代電力負荷管理終端產品,該產品功能強大、操作簡單、運行穩定、維護方便,能夠滿足配變監測、遠程抄表等多方面的應用需求。它具有采集精度高、可靠性高、存儲容量大、開放性好、性能價格比高等特點,是能耗管理系統的理想配套產品。

      終端外形布局圖
      圖4 終端外形布局圖

      6.2.2 電能表

      本項目采用威勝三相電子式多功能電能表,此表是一款集測量記錄、超大屏幕LCD顯示、通信于一體的電力儀表,可以測量電網三相電壓、三相電流、三相有功功率、三相無功功率、三相視在功率、三相功率因數以和頻率;計算三相電壓不平衡度和三相電流不平衡度;并能計量正反向有無功電能以及復費率(最大六費率)電能;RS485通信接口支持MODBUS RTU和DL/T645雙通信規約;2路開關量輸入和2路開關量輸出可以實現本地或遠程的開關信號監測和控制輸出功能(即“遙信”和“???rdquo;功能)。該儀表廣泛適用于各種控制系統、能源管理系統、變電站自動化、配變網自動化、小區電力監控、工業自動化、智能型配電盤和開關柜,包括使用在發電廠、水電站等用電管理自動化系統中。

      6.2.3 水泵智能采集終端

      水泵智能采集終端中采用了WEGW-1000S智能能源網關。智能能源網關是長沙威勝能源產業技術有限公司研制的新一代具有抄表、通信能力的管理型網關,符合DL/T743-2001電能量遠方終端等相關標準,支持水、電、氣、熱以及能耗等表計表碼采集。本產品綜合了先進的移動通信技術,32位RISC嵌入式AT91SAM9360硬件平臺、實時Linux嵌入式操作系統、RS-485通訊技術等,具備遠方抄表、遠程升級及主動上報等功能,擁有功能強大、使用簡單、運行穩定、維護方便、可靠性高、存儲容量大、開放性好、性價比高的特點,能夠滿足能源監測管理等方面的應用需求,是能源管理系統的最佳配套產品。

      外形布局圖
      圖5 外形布局圖

      6.2.4 壓力變送器

      采用羅斯蒙特 2088型壓力變送器,該變送器大量應用于油田的壓力變送,內置處理電路將傳感器信號轉換成4-20mA模擬信號輸出,可直接與計算機、控制儀表、顯示儀表等相連、可進行遠距離型號傳輸,滿足惡劣環境中可以長期使用。產品安裝方便,具有極高的抗震性和抗沖擊性。

      6.2.5 溫度變送器

      采用防爆型熱電阻溫度變送器,用于監測軸承溫度。

      6.2.6 流量計

      配置常見的流量變送器,二次信號為4-20mA或脈沖信號。

      6.2.7 軸向位置變量

      每臺機泵帶定制的軸向位置變量設備,測量精度1mm,其信號通過4-20mA信號或電壓信號輸出。