供水泵站工程物联网监控系统开发研究

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水利信息化技术是将物联网监控技术与水利工程项目相结合,运用物联网监控技术对水工建筑物、水利工程设备等进行控制、分析、和处理,采用现代信息技术对水利工程进行全方位的技术升级,进一步促进水利行业向“数字水利”方向迈进。
  “数字水利”主要由水信息采集、传输、存储、分析、处理和执行等模块组成,是以人水和谐发展为指导目标,利用日新月异的现代信息技术为核心战略,结合水利工程项目的具体应用需求,提出一系列可供操作的可持续发展理念,为中国水利现代化发展奠定基础。
  本论文以太原理工大学供水泵站实验室为依托,研究设计该水利工程项目的物联网监控系统,旨在提出以“水利信息化”和“数字水利”为基础的供水泵站物联网监控系统,以供实际供水工程运行决策。
  物联网监控技术是以电子计算机为主要硬件、以数据分析处理等应用程序为软件,以数字化信息指令的接收和传递为核心技术,通过网络通讯实现工业过程全控制的实用性技术。
  本论文按照供水泵站物联网监控系统设计前、设计中和设计后的时间思路对整个工程供水泵站物联网监控系统进行开发研究。在供水泵站物联网监控系统设计前对该系统进行功能性需求分析;在设计中,对该系统的硬件和软件分别进行开发研究;在设计完成后,为保障系统稳定安全运行,提出运行前的参数测定方法和标准,在系统正常运行过程中,以现场实验方式对该系统进行检验并提出一定科学规律。论文的主要研究内容包括:
  (1)基于供水泵站工程的实际需求,架构供水泵站物联网监控系统的主要框架和结构;
  (2)对太原理工大学供水泵站实验室物联网监控系统工控机、PLC及其控制柜等硬件设备选型;
  (3)提出供水泵站工程运行前流量、液位、转速、压力等各参数测定指标和方法;
  (4)利用组态王6.53开发物联网监控系统软件,建立不同目标的运行监控模块,实现数据采集、曲线绘制、数据查询、报警等多项功能,并完成组态软件与数据库的连接,这是本文的创新点之一;
  (5)详细阐述供水泵站实验室操作流程,设计不同转速比情况下单泵稳态运行实验,提出在水力调度运行中变频高效区范围,利用现场实验测量并绘制电动调节阀流量特性和阻力特性曲线,是本文的主要创新点;
  (6)提出虚拟实验室建设方案,为供水泵站运行提供现代化水利管理的模式提供新的思考。
  太原理工大学供水泵站实验室物联网监控系统在设计思路上完整有序,硬件选型选用技术成熟的工业设备,可靠性较强,软件设计选用可维护性较高的应用程序,符合设计初衷,操作系统和数据库采用实时响应控制,使用便捷,数据处理能力强。
  通过本论文的研究,提出供水行业物联网监控系统设计的基本流程,为今后供水泵站工程的水利信息化建设提供借鉴思路;本文根据供水工程管理规范,提出供水泵站运行前各参数指标的测定方式、标准,可供各大中小型泵站在新建或更新改造中参考;文中采取实验分析的方法得到的水力调度工程中变频经济运行方案,对山西省大水网高扬程供水泵站工程的优化调度运行具有参考价值。
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