远程遥控水源地井泵在实际中的应用

远程遥控水源地井泵在实际中的应用

耿晨

中国石油宁夏石化公司工业公司 宁夏 银川 750026

摘要：经升级改造后，供水系统无论在供水高峰期或低峰期，都能够保证水池水位在要求范围内。操作工根据用户实际用水量控制水源井水泵的启动个数和运行时间，避免了水泵频繁启动和人员现场开停井泵的发生。

关键词：远程遥控；GPRS；水源井泵站；物联网

一、宁夏石化公司供水现状

宁夏石化公司工业公司水厂是为化肥、炼油生产装置、生活、消防等用水而提供原水的装置，由水源地地下150~250米深井水通过多级离心泵将水输入至水厂，再由水厂加压泵输送至各个用水单位。应政府要求现已将一水源地井泵封停，处于热备状态。由二水源地18口井泵承担生产、生活用水。二水源地原有遥控井9台，因设备老化、维护成高等原因已停用，现开停均为手动操作。

应政府要求现已将一水源地井泵封停，处于封停状态。二水源地目前保留7口井为在用自备井，其余11口井也处于封停状态。目前留用的二水7口自备井担负着向炼油及化肥装置供水的任务。供水流程如下图：

二、原遥控设备与目前市面设备对比

（一）数传电台遥控控制

在水源地建成初期，曾改造投用过远程遥控系统，当时共为二水源地安装9台遥控设备，用于调节和平衡供水，以及减少人工现场操作井泵。原遥控设备为日本日精电子工业株式会230MHz专业数传电台，型号ND889A。

特点：

（1）该设备为工业级标准，适用于高温、低温、潮湿等各类严酷的工作环境，工作温度范围宽，可靠性高，适应面广，尤其适合在野外使用。如日精的ND886A、ND889A及ND250A等产品的工作温度范围达-40℃～+70℃，频率稳定度达到±1.5PPM（采用TCXO），这是其他同类产品望尘莫及的。ND258G微功率专业数传模块的工作温度范围也达到-35℃～+70℃,频率稳定度达到±3PPM,而一般单芯片式微功率数传模块根本不可能达到这么高的指标。具有各种完善的保护功能，如电源逆接保护、发射机"长发"保护、天线开路及短路保护等，进一步提高了产品的可靠性，确保系统的安全运行。
（2）软件功能强大,主要参数、指标及功能可在WINDOWS系统下可编程设置,非常方便、友好。如频率、功率、连续发射时限、频响特性、静噪深度、静噪信号逻辑电平、数话切换逻辑电平、节电工作模式、传输速率、数据格式、地址码等参数及功能可通过电脑编程设置。编程软件及测试软件随机提供,方便用户调试与使用。ND250A及ND258G还具有遥控改变频道等特别功能。
（3） 功耗很低。第一，守候电流极低，所有数传电台的守候电流都在55mA以下，在"节电"及"睡眠"模式消耗电流更低，特别适合于采用太阳能供电的情形。而其他同类产品的守候电流普遍在300mA左右；第二，发射机效率高，在同等发射功率输出下消耗的电流较其他同类产品低，降低了自身的发热，提高了发射机寿命。同时可减少了对所配直流稳压电源的负载要求，节省了成本。
（4）可提供96个同频或异频半双工信道，并且在任何情况下都不会发生"跑频道"情况。
（5） 机壳为合金压铸结构，体积紧凑，结构坚固，屏蔽及散热性好。对容易产生射频辐射的电路，如低通滤波器等，设计在电路板的反面，嵌入直接在机壳上压铸成型的屏蔽槽中，大大减小了电磁辐射，进一步提高了干扰与抗干扰性能，电磁兼容性极佳。
（6）外观设计精致美观。配有特制的工程安装架或安装螺丝孔，装、卸方便。
（7）发射机起动速度快，收发转换时间短，提高了系统容量。
（8） 接收灵敏度高，优于0.20μv(12dB SINAD)，ND250A更是优于0.18μV(12dB SINAD) 。

缺点及问题：

（1）容易死机，内部辐射太强导致本来就没有抗高频干扰能力的国内厂家常用的单片机死机。
（2）频率稳定度差，频率随温度及时间漂移是普遍问题；有些产品还会跑频道。

（3）环境适应性差，高温及低温时性能比常温时相差很大，不适合于野外工作。

（4）发射机杂波发射及本底噪声大（剩余调制大）；同样功率下发射距离短。

（5）接收机灵敏度差。
（6）接收机滤波器特性不过关，加之VCO出来的本振信号不纯，导致抗干扰能力差；在目前电磁环境越来越恶劣的情况下，很容易被干扰或干扰他人。
（7）由于没有自动调谐电路及自动功率控制电路（APC），因此在整个工作频段内不能保证技术指标合格，更改频率后需要重新调整收、发高频回路，十分不便。接收机有自激现象，灵敏度极差。
（8）最重要也是最制约数传电台发展的缺点就是，价格昂贵，原一、二水源地共改造遥控井15台，共花费150万元；且后续发展及使用维护过程中，投入的成本也大大提升，进而导致其慢慢被市场淘汰。

（ 二）GPRS移动数据流量遥控控制

（1）良好的实时响应与处理能力。由于GPRS具有实时在线特性，系统无延时，系统能够同时实时收取、处理多个/所有监测点的各种数据，无需轮训就可以同步监测点的时钟可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。

（2）远程仪器设备控制：由于采用GPRS双向传输系统，监控中心可以反向实现对仪器设备的时间校正、状态报告、开关以及其他检测、控制等功能。

（3）建设成本低：可充分利用现有GSM网络，设备安装即接通，而采用超短波通信时需要充分考虑现场环境，还需要配备天线铁架等附属设备。

（4）安装调试简单，建设周期短：利用现有成熟GSM网络，系统投入运行时基本不需要调试，安装简捷。采用超短波通信时可安装调试工作量大，要先进行现场信号测试，天线铁架架设，天线方向角度等调试工作。

（5）覆盖范围广。监控系统要求数据通信覆盖范围广，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。

（6）数据传输速率高。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，实现应用时数据传输速率在40kbps左右，而目前一般的超短波数传电台传送速率多为9.6 kbit/s或更低。

（7）系统的传输容量大。中心（水厂中控室）要和每一个监控点实现实时连接。由于监控点数量众多，系统要求满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要。

（8）通信费用低。GPRS可以采用按流量包月计费的方式，运营维护成本低。

三、实际生产中的应用

经过筛选，最终选定逢源智能和迈科智联两家公司的 GPRS无线遥控器。两款产品均利用GPRS手机信号作为载体进行发送和接受信号，且均采用百度云和阿里云服务器，采用GPRS流量使用中国移动信号，可实现随时手机APP远程控制、远程APP报警。

（1）选型设备的优势：

1. 不受环境、距离限制；

2. 当控制器断电来电时，会通过APP进行报警提醒；

3. 可将不同设备通过同一APP进行控制；

4. 支持各种无源开关量传感器，例如：科迈智联这款遥控控制器，目前具有遥控操作操作日志、温湿度远程传输等功能，可以及时了解操作情况和水源地井泵实时情况；

5. 价格便宜，每台投入约为300元，且技术较为成熟。

（2）具体实施及跟踪测试

水厂分别于5月8日在二水18#井安装了逢源智能遥控控制器和8月11日在二水8#井安装了科迈智联遥控控制器两款产品。为了实现现场操作与遥控控制对于该设备进行了改造、绘制了接线图。经过近半年的测试和调节，对于设备的具体运行情况及问题进行了统计与记录。二水18#遥控井共开停48次，二水8#井共开停24次；其中，18#井发生过2次信号中断情况，一次为6月11日夜间信号中断，现场对电源开关进行再送电恢复正常，另一次为9月7日，由于当日移动公司通讯问题，导致18#和8#两台遥控设备全部无信号掉线。除上述问题问，两台遥控设备均运行稳定，无任何异常情况发生。

综上所述，该遥控控制器极大地解决了水源地开停井的问题，通过对水源地井房井泵控制回路的改造加装控制器，就可以完全实现远程操作，经过分析计算能够看出，恢复遥控井能够提高工作效率，减少人工现场开停的时间和车辆费用，降低了出车去现场的风险。目前需对存在的问题进行整改和制定解决措施后再对现有遥控后期产生的问题进行跟踪检查，使其可行性完全达到生产生产要求，可以推广后期大规模投产。

结束语：由于GPRS无线遥控设备具有组网迅速灵活，建设周期短、成本低；网络覆盖范围广等特点正越来越多的被用于各个领域，深井泵控制系统采用GPRS实现的数据通讯使其优势更加明显，控制功能很好的满足了现场的实际需要，大大降低了维护成本，提高了劳动生产率。

参考文献：

[1]郭荣祥, 涂正宏, 章鲁浩. 基于PLC和数传电台的无线遥控中继站的研究和实现[J]. 电气自动化, 2013(01):23-24.

[2] 曹俊义，基于PLC与GPRS实现深井泵系统的远程控制

作者简介：耿晨（1988-）男 ，汉族，宁夏银川人，助理工程师，主要从事工业供水及供电工作。