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就目前的自动化设备的管理系统在很多复杂、强度大的实际运用中,自动化管理很难做到设备的完全智能化,还需要人为管理和文档管理的协助进行记录、管理设备信息,给管理工作带来诸多不便。因此,对于目前自动化设备的管理系统,亟待解决的问题便是让自动化管理达到“一劳永逸”的效果。
1.2自动化管理系统设备水平低
科学技术发展迅速,导致产品的更新换代日益加速,自动化技术虽然在不断发展和完善,但随着它的投入使用,人们对自动化设备管理系统的要求不断提高,同时也发现了其所存在的问题,如管理系统常常对新增加的数据库束手无策。
1.3管理水平与系统设计脱节
在混合模式下的自动化生产中,管理水平的高低直接影响着设备的使用寿命以及运行性能,但由于社会生产力的需要,现代化生产设备呈现出复杂化特点,导致设计设备对设备管理水平的要求也随之增高,而目前的设备管理普遍采用的一次性开发,无法兼顾企业的后续需求,直接造成管理水平与生产系统设计的发展脱节,进而加大了设备的资金投入量。
1.4不能与时俱进、及时更新
由于自动化设备管理系统受到自身开发技术的限制以及设计方面更新缓慢等因素的影响,使自动化设备管理系统在实施管理时出现反应迟缓、顾此失彼的现象,即当系统数据发生改变时,其不能为此做出相应改变,如当有新的设备进入运行或者旧的设备退出运行时,自动化设备管理系统无法进行有效管理。因此,在自动化管理系统上,为保证设备能够有效的管理工作,不仅其设计要求及时更新,而且新的数据要及时导入系统。
2自动化设备管理系统的设计与开发
针对目前混合模式下的自动化设备管理系统中所存在的不足,并有效结合当前管理系统中的机制,通过进一步研究分析社会生产对自动化设备管理的需求,提出更有效的自动化设计管理系统的构想。
2.1系统架构分析
该系统使用客户机和服务器(Client/ServerStructs,C/S)结构,该体系结构不仅能够有效实现自动化管理工作,同时实现附件管理、备品管理以及电子文档管理,保证管理者可进行多类型的系统平台操作,并且每种自动化设备都分为静态数据管理和动态数据管理,前者主要对设备的基本技术参数进行录入和维护,而后者则主要管理设备的调动、升级和更新。在系统操作中,为实现自动化设备的智能化管理,其设备人员可通过PC机控制数据库服务器来实现,使管理工作更加灵活操作,进而提高自动化设备管理系统工作的效率。同时,为方便、实时处理设备管理的操作任务,减少管理系统对人工管理的依赖,可将各种属性的自动化设备的数据库建立在一个服务器端,使自动化设备管理系统不断向智能化发展,促进企业的长远发展。
2.2系统功能模块结构
根据目前我国自动化设备的数量和类型,混合模式下的自动化信息管理系统主要分为控制系统管理、电源管理、备品备件管理以及自动化设备电子文档管理等管理工作,根据研究分析,具有数据输入模块、查询修改模块、系统服务模块是自动化设备管理系统需具备的基础功能。
2.2.1数据输入模块
在数据输入模块中,通过把自动化设备的各种运行状态的数据参数输入到系统的数据库,并给每个自动化设备建立独立的电子档案,同时实时将设备在运行时各种状态的数据进行记录,是实现自动化设备管理系统的第一步。
2.2.2查询修改模块
在查询修改模块中,为保证在管理系统中系统参数的准确性和真实性,当有新的设备进入运行或者旧的设备退出运行时,查新修改模块需根据其状态的改变对及时记录的数据进行更新,这是实现自动化设备管理系统的关键。
2.2.3系统服务模块
在系统服务模块中,为实现数据的良好维护,需对接收的更新数据及时备份,并实时对系统加以维护,保证系统正常、安全的运行,这是实现自动化设备管理系统的保障。2.3数据管理由于设备的复杂程度越来越高,在很多领域其数据种类繁多,数据库的系统数据会随时间的延长不断增加,进而降低系统性能。因此,在混合模式下的自动化设备管理中,对数据的管理需用数据转存的方法,数据转存即建立一个结构类似于信息系统数据库的历史数据库,并在当前数据库每个整理表上创建一个与之相对应的删除数据库,当需要整理数据时,删除当前数据库的数据并转存到历史数据库中,从而实现有效的数据整理。
3自动化设备管理系统的应用与发展
随着科学技术的发展,在我国自动化技术已广泛应用于工业、农业、医疗以及科学研究等多方面,自动化技术也逐渐走向成熟,采用自动化管理系统,不仅可以将人从繁重、复杂的体力劳动或脑力劳动中解救出来,而且极大地提高了生产率。因此,自动化系统管理的应用领域将会越来越广,其广泛开发具有重大意义。主要从以下方面进行完善:
3.1提高技术人员的综合素质
无论是在工业还是其他的领域,能否准确无误的操作机器运行直接影响技术设备是否能够开发并正常使用。因此,对于从事养护与操作的员工,必须提前进行专业的岗前培训,提高职业素质,要求能够灵活运用行业常识解决在自动化设备中可能出现的安全事故。
3.2建立管理信息系统
针对系统的开发目标,建立一套易于使用和管理、易于实现数据共享的企业级管理信息系统,从而促进自动化设备管理系统的开发。如针对自身开发在建立信息系统时,从以下几个目标得以实现:
(1)使操作平面、操作界面、数据、台长格式以及系统报表统一化,优化业务流程,实现各系统的能够独立工作,相互协调,同时,不断改进企业数据的操作,简化系统中的不必要的信息孤岛,使业务数据能够实时传递。
(2)建立一套既能满足社会需求,又能提供现代化自动管理系统的科学管理方法,实现自动化管理系统又快又有效的开发和发展。
(3)完善各系统的信息,使领导能够随时动态了解各部门、财务、物流以及资金的运行状态。
(4)为各子系统间能够平滑连接,自动化系统管理需与外部Internet连接。
3.3完善开发平台
自动化技术的发展离不开统一化的平台,为自动化设备管理系统内的设置、维修及执行等环节提供一个适应现代化管理需求,集应用服务、WEB服务于一体的开放平台,更利于其管理系统的开发,在一定程度上,不仅能够减少项目投入生产时的花销,还能彰显自动化设备管理系统中的“人本理念”。
厂址位于XX市西郊雷锋大道7公里处,占地面积620亩。为加速实施全省农业结构的调整,先后从美国﹑法国﹑埃及﹑日本及国内10多个省市科研育种单位引进优质果茶品种资源158个,优质果茶种苗40多万株,建成果茶母本园150亩。每年可向社会提供优质果茶苗木200多万株,果茶母(接)穗1万公斤以上,生产优质果茶产品1000吨以上。
果茶场也是省城第一座以品茶、园艺、垂钓为主题的农业观光园。这里空气清新,景色怡人。春有草莓、樱桃、“明前”茶;夏有枇杷、苹果、葡萄、桃、李、杨梅、无花果与瓜类;秋有板栗、柿、枣、梨、猕猴桃;冬有柑桔、橙类等。一年四季。百果飘香,是个名副其实的“百果园”。
该厂第二期工程将于2003年完成,面积将扩至1000多亩。年生产优质果茶苗木将达到1000万株,优质果茶产品产量也将成倍增加,更多的农业高新技术将落户该场。果茶苗木和产品的生产、检测、采后处理、加工和多种农业观光设施将全部完善和配置。届时,一个全新的高科技生态农业示范、观光园将会展现在你的面前。
百果园是农业高科技的结晶,而滴灌系统是其中的重中之重。百果园现建成的620亩果园,全部由从以色列引进的先进滴喷灌系统控制,该园地势起伏较大,最高处海拔达86.60m,最低处64.72m,传统灌水方式很难进行,而先进的滴灌系统由于对地形的适应能力强,而且特别适应山地丘陵地区,所以滴灌正好大施其能,由低处水库中取水,经过过滤加压,然后由遍布全园的各种管道把带有肥料、除虫剂的水准确地送到每片需水地园中,保证果树的正常需水。不过其系统自动化程度不高,全园仅能使用微机控制电磁阀的开启,不能精确实现作物的轮灌、对灌水时间和灌水量还不能实现有效的控制,有望进一步提高。
2滴灌系统
滴灌就是滴水灌溉技术,它是利用低压管道系统,使滴灌水成点滴地、缓慢地、均匀而又定量地浸润作物根系最发达的区域,使作物主要根系活动区的土壤始终保持在最优含水状态。滴灌不同于传统的地面灌溉湿润全面积土壤,因此滴灌有节约灌溉用水量、促进作物生长和提高产量的作用,是一种很有发展前途的局部灌水技术。
百果园主要种植柑桔、葡萄、水蜜桃、茶等低矮果树,如果采用其它灌水方法,不仅浪费水资源,而且很难保证满足果树的需水量,而滴灌具有省水节能、省工省地省肥、操作简单,易于实现自动化、对土壤地形适应性强、保护和保持生态环境等优点,所以滴灌成为了百果园地首选。
2.1百果园滴灌系统的组成
百果园滴灌系统主要由水源、首部枢纽、输配水管网和尾部设备灌水器以及流量、压力控制部件和测量仪表等组成,如图所示。全园滴灌系统组成示意图:
1.水源2.水泵3.供水管4.蓄水池5.逆止阀6.施肥开关7.灌水总开关8.压力表
9.主过滤器10.水表11.支管12.微喷头13.滴头14.毛管(滴灌带、渗灌管)
15.滴灌支管16.尾部开关(电磁阀)17.冲洗阀18.肥料罐19.肥量调节阀20.施肥器21.干管
2.1.1水源
江河、湖泊、水库、井、渠、泉等水质符合微灌要求的均可作为水源,百果园采用从园中的水库中取水。
2.1.2首部枢纽
百果园的首部枢纽包括泵组、动力机、肥料罐、过滤设备、控制阀、进排气阀、压力表、流量计等。其作用是从水库中取水增压并将其处理成符合微灌要求的水流送到系统中去。百果园中采用五级加压式离心泵,在水库中取水,现取现用,计划建一水塔蓄水。
2.1.3输配水管网
输配水管网的作用是将首部枢纽处理过的水按照要求输送分配到每个灌水单元和灌水器。包括干、支管和毛管三级管道,毛管是微灌系统末级管道,其上安装或连接灌水器。微灌系统中直径小于或等于63毫米的管道常用聚乙烯(PE)管材,大于63毫米的常用聚氯乙烯(PVC)管材。百果园中干、支管采用PVC管和UPVC管,毛管采用PE管。
2.1.4尾部设备
尾部设备是微灌系统的关键部件,包括微管和与之相联的灌水器(小微管、滴头、微喷头、滴灌带、渗灌头、渗灌管等)插杆等。灌水器将微灌系统上游所来的压力水消能后将水成滴状、雾状等施于所需灌溉的作物根部或叶面。
2.2百果园滴灌灌溉系统
灌溉系统的第一期工程是由以色列的普拉斯托公司负责承建,全园采用先进的滴、喷灌相结合的微灌节水技术,是我国南方发展节水农业的典范,其具体情况见下:
2.2.1设计原则
滴灌灌溉系统设计除了满足节水、节能、省力等之外,通常应遵循以下主要原则:
①必须满足果园果树生长对水分的要求;
②灌溉系统设计应结合耕作实际,便于操作;
③应使所选择的灌水方法既能满足作物的灌溉要求,又不因灌溉而造成病害、虫害的发生;
④在尽可能的情况下,灌溉系统设计时应考虑施肥及喷药装置;
⑤在尽可能的情况下,应使灌溉系统在满足灌溉要求的同时,工程建设的综合造价最小。
2.2.2设计步骤
2.2.2.1资料的收集在系统设计时,必须掌握以下资料:
①地形资料:根据实际情况测绘大比例尺地形图,其中包括果园的平面布置、道路、水源位置、高差等。
②土壤资料:主要是土壤理化性质、地下水埋藏深度和土层厚度等。土壤理化性质主要包括土壤类别、干容重、含盐情况、土壤田间持水率等。
③气象资料:区域年均降雨量及季节分布、平均气温、极端气温(包括最高、最低气温)、最大冻土层深度、无霜期、蒸腾蒸发资料等。
④水源资料:水源属性(个人或集体)、种类、水源位置、水质、含沙情况、水位、供水能力、利用和配套情况等。若水源为机井时,还应调查机井的静水位和动水位,当地下水水位较浅时,一定要调查清楚地下水位及其周年变化规律。若水源为渠水时,应调查清楚水源的含泥沙种类、含沙量、水位、供水时间、可能的配水时间等。同时,还应特别注意水源的保证率问题,不论是只用于果园的水源还是与周围大田混用的水源,都应考虑这个问题。
⑤百果园作物种植资料:其中包括作物的种类、种植密度(其中最主要的是行距和株距)等。
⑥百果园的环境资料:包括百果园周围的地形、交通和供电等。
2.2.2.2灌水方法的选择灌水方法选择适当与否,除了影响工程投资外,还直接影响着灌溉系统的效益发挥和灌溉保证率。因此,应根据作物种类、作物的种植制度、种植季节、水源情况、果园设施情况、工程区社会经济情况等,合理地选择相对投资较省、灌溉保证率较高且有利于果园果树生长的灌水方法。百果园灌溉系统的灌水方法采用以滴灌为主,滴喷灌相结合的方式。
2.2.2.3滴灌系统布置,百果园滴灌系统的管道分干管、支管和毛管等三级,布置时干、支、毛三级管道要求尽量相互垂直,以使管道长度和水头损失最小。通常情况下,园内一般出水毛管平行于种植方向,支管垂直于种植方向。
2.2.2.4滴灌灌溉制度的拟定
①灌水定额:是指作为滴灌系统设计的单位面积上的一次灌水量,如果用灌水深度表示,可用式(4-8)计算,即
H——计划湿润层深度(米),一般蔬菜0.20-0.30米深根蔬菜或果树0.3-1.0米;
p——土壤湿润比,70%-90%。
②设计灌水周期:滴灌设计灌水周期是指按一定的灌水定额灌水后,在作物适宜土壤含水率的条件下,保障作物正常生长的可能延续时间T,用式(4-9)计算,即
③一次灌水延续时间:一次灌水延续时间是指把设计灌水定额水量,在不产生径流的条件下,均匀分布于果园田间所用的灌水时间,用式(4-10)计算,即
i.轮灌区数目的确定:(a)对于固定式滴灌系统,轮灌区数目可按式(4-11)计算:(b)对于移动式滴灌系统,则有:
ii.一条毛管的控制灌溉面积:(a)对于固定式滴灌系统,毛管固定在一个位置上灌水,控制面积为
f=SeL(4-13)
式中f——每条毛管控制的灌溉面积(平方米)
L——毛管长度(米),移动式滴灌系统中为出流毛管长度。
(b)对于移动式滴灌系统,一条毛管控制的灌溉面积为
2.2.2.5滴灌系统控制灌溉面积大小的计算在灌溉水源能够得到充分保证的条件下,滴灌面积的大小取决于管道的输水能力。对于水源流量不能满足整个区域需要时,滴灌面积为
2.2.2.6管网水力计算滴灌系统各级管道布置好以后,即可从最末端或最不利毛管位置开始,逐级推算各级管道的水头损失(包括沿程水头损失和局部水头损失)。在设计中,同一条支管上的第一条毛管最前端出水孔处水头与最末一条毛管最末端出水孔处水头之间的差值,不超过滴头设计工作压力的20%,流量差值不超过10%;对于采用压力补偿式滴水器时,仅要求区域内滴头流量差值不超过10%,并据此确定支、毛管的最大设计长度;在滴灌中,由于管网中水流压力通常小于0.3兆帕,所以多选用PVC塑料管道。管道中水流在运动过程中的压力损失通常包括沿程阻力损失和局部阻力损失。工程设计中塑料管道的沿程阻力损失常选用式(4-16)、(4-17)计算,局部阻力损失常用式(4-18)计算。①沿程阻力损失hf
当管道有多个出水口时,管道的沿程阻力应考虑多口出流对沿程阻力的折减问题,多口出流折减系数k,对应计算公式
②局部阻力hj
工程设计中为了计算方便,局部阻力损失也常按沿程阻力损失hf的10%估算。
2.2.2.7管道系统设计包括各级管道的管材与管径的选择、各级固定管道的纵剖面设计、管道系统的结构设计。
①管材的选择:可用于灌溉的管道种类很多,应该根据滴灌区的具体情况,如地质、地形、气候、运输、供应以及使用环境和工作压力等条件,结合各种管材的特性及适用条件进行选择。一般情况下,对于地理固定管道,可选用钢筋混凝土管、钢丝网水泥管、石棉水泥管、铸铁管和硬塑料管。钢管易锈蚀和腐蚀,最好不要选用。随着材料工业的发展,地埋管道多选用塑料管。选用塑料管时一定要注意,不同材质的塑料管在几何尺寸相同的情况下可承受的工作压力相差甚远,特别是在使用低密度聚乙烯管(PE管)时,一定要注意管壁的厚度是否达到了能承受系统所要求压力的厚度,若没有达到,千万不能使用,否则将会埋下隐患,造成运行时管道发生爆破,甚至导致整个管道系统瘫痪。用于滴灌地埋管道的塑料管,最好选用硬聚氯乙烯管(UPVC管)。对于口径150毫米以上的地埋管道,硬聚氯乙烯管在性能价格比上的优势下降,应通过技术经济分析选择合适的管材。塑料管经常暴露在阳光下使用,易老化,缩短使用寿命。因此,地面移动管最好不采用塑料管。
②管径的选择:当轮灌编组和轮灌顺序确定之后,各级管道在每一轮灌组所通过的流量即可知道。通常选用同一级管道在各轮灌组中可能通过的最大流量,作为本级管道的设计流量,依据这个设计流量来确定管道的管径。若某一级管道,其最大流量通过的时间占管道总过水时间的比例甚小,也可选取一个出现次数较多的次大流量,作为管道的设计流量来确定管径。同一级管道的不同管段通过的最大流量不同时,可分段确定设计流量。(a)支管管径的确定:支管是指直接安装竖管和滴头的那一级管道。支管管径的选择主要依据灌溉均匀的原则。管径选得越大,支管运行时的水头损失就越小,同一支管上各滴头的实际工作压力和灌水量就越接近,灌溉均匀度就越接近设计状况。但这样增大了支管的投资,对移动支管来说还增加了拆装、搬移的劳动强度。管径选得小,支管投资减少,移动作业的劳动强度降低,但由于运行时支管内水头损失增大,同一支管上各滴头的实际工作压力和灌水量差别增大,结果造成果园各处受水量不一致,影响滴灌质量。为了保证同一支管上各滴头实际出水量的相对偏差不大于20%,国家标准GBJ85-85规定:同一支管上任意两个滴头之间的工作压力差应在滴头设计工作压力的20%以内。显然,支管若在平坦的地面上铺设,其首末两端滴头间的工作压力差应最大。若支管铺设在地形起伏的地面上,则其最大的工作压力差并不见得发生在首末滴头之间。考虑地形高差Z的影响时上述规定可表示为
许的水头损失即为从式(4-20)
可以看出:逆坡铺设支管时,允许的hw的值小,即选用的支管管径应大些;顺坡铺设支管时,因Z的值本身为负值,其允许的hw的值可以比0.2hp大些,也就是说因支管顺坡铺设时,因地形坡降弥补了支管内的部分水力坡降,选用的支管管径可适当的小些。当一条支管选用同管径的管子时,从支管首端到朱端,由于沿程出流,支管内的流速水头逐次减小,抵消了局部水头损失,所以计算支管内水头损失时,可直接用沿程水头损失来代替其总水头损失,即h''''f=hw,式(4-20)可改写为
滴头选定后,满头的设计工作压力可从滴头性能表中查得。两滴头进水口高程差(实际上就是两滴头所在地的地面高差)可以从系统平面布置图中查取。则h''''f即可求出。利用公式h''''f=FfLQm/db,在其他参数已知的情况下反求管径d,d就是该支管可选用的最小管径的计算值。因管材的管径已标准化、系列化。因此,还需按管材的标准管径将计算出的管径规范取整。对滴灌系统的支管,考虑到运行与管理的方便,最大的管径一般不超过100毫米,并且应尽量使各支管取相同的管径,至少也需在一个作业区中统一。对于固定管道式滴灌系统,地理支管的管径可以不同,但规格不宜太多,同一条支管一般最多变径两次。(b)支管以上各级管道管径的确定:一般情况下,这些管道的管径是在满足下一级管道流量和压力的前提下按费用最小的原则选择的。管道的费用常用年费用来表示。随着管径的增大,管道的投资造价(常用折旧费表示)将随之增高,而管道的年运行费随之降低。因此,客观上必定有一种管径,会使上述两种费用之和为最低,这种管径就是我们要选择的管径,称之为经济管径。经济管径中对应的流速称为经济流速。图4-7就是用最小年费用法计算经济管径的原理示意图。用这种方法确定管径概念清楚,但计算相当繁琐,往往需要分别计算出多种管径的年投资和年运行费,比较后再确定。随着科学技术的进步,计算机技术的飞速发展,许多优化设计方法,如微分法、动态规划法等已在管道灌溉管网的设计中得到应用,具体方法可参阅有关书籍。对于规模不太大的滴灌工程,也可用式(4-22)、式(4-23)的经验公式估算管道的直径:
应该指出的是,由于管道系统年工作小时数少,而所占投资比例又大。因此,一般在灌溉系统压力能得到满足的情况下,选用尽可能小的管径是经济的,但管中流速应控制在2.5~3米/秒以下。
③管道纵剖面设计:管道纵剖面设计应在系统平面市置图绘制后进行,设计的主要内容是确定各级固定管道在平面上的位置及各种管道附件的位置。管道的纵剖面应力求平顺,减少折点,有起伏时应避免产生负压。
ⅰ埋深及坡度:地埋管的埋深指管径距地面的垂直距离,埋深应根据当地的气候条件、地面荷载和机耕要求确定。一般管道在公路下埋深应为0.7~1.2米;在农村机耕道下埋深为0.5~0.9米。地埋管的坡度主要视地形条件而定,同时也应考虑地基好坏及管径大小。一般在地形条件许可的情况下,管径小、基础稳定性好的管道坡度可陡一点;反之应缓些。总的来说,管道坡度不得超过1:1,通常控制在1:1.5~1:3以下。
ⅱ管道连接及附件:地埋管道的连接多采用承插或黏接的形式,转向处用弯头,分水处用三通或四通接头,管径改变处采用异径接头,管道末端用堵头。为方便施工和安装,同类管件应考虑其规格尽量统一。
为了按计划进行输水、配水、管道系统上应装置必要的控制阀。白果园中为了实现灌水的有效控制,设置了30多个电子阀.而且各级管道的首端还设了进水阀或水分阀;当管道过长或压力变化过大时,设置节制阀。为保证管道的安全运行,还安装一些附设装置。自压系统的进水口和各类水泵吸水管的底端应分别设置拦污棚和滤网,管道起伏的高处应设排气装置,自压系统进水阀后的干管上设高度高出水源水面高程的通气管,管道起伏的低处及管道末端设泄水装置,管道可能发生最大水锤压力处设置安全阀。
2.3评价
从整体上来看,XX白果园的滴灌系统是建设的比较完善的一套滴水灌溉系统,设计施工都符合现代滴灌的要求,是一套先进的现代化滴水灌溉系统,而且产生了很好的经济效果。不过当时考虑到经济条件的限制,其毛管采用了单行直线布置,灌水均匀度不高,鉴于对多种毛管布置形式的比较分析,笔者认为百果园应改进为双行毛管平行布置;而且其控制系统自动化程度不高,全园仅能使用微机控制电磁阀的开启,不能精确实现作物的轮灌、对灌水时间和灌水量都不能实现有效的控制,故需进一步对其控制系统加以设计改进。正在建设的二期工程应该吸收一期工程中的好的经验,改进一期工程中的不足,特别是应该实现灌水的全自动控制。
3灌溉自动化控制系统
灌溉中的滴灌系统,能很方便实现自动化控制,灌水的自动化控制能有效的实现节水灌溉,也是农业实现现代化的要求。对微灌的自动化控制,根据控制系统运行的方式不同,一般可分为手动控制、半自动控制和全自动控制三类:
①手动控制系统
系统的所有操作均由人工完成,如水泵、阀门的开启、关闭,灌溉时间的长短,何时灌溉等等。这类系统的优点是成本较低,控制部分技术含量不高,便于使用和维护,很适合在我国广大农村推广。不足之处是使用的方便性较差,不适宜控制大面积的灌溉。
②全自动控制系统
系统不要人直接参与,通过预先编制好的控制程序和根据反映作物需水的某些参数可以长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉。人的作用只是调整控制程序和检修控制设备。这种系统中,除灌水器、管道、管件及水泵、电机外,还包括中央控制器、自动阀、传感器(土壤水分传感器、温度传感器、压力传感器、水位传感器和雨量传感器等)及电线等。
③半自动控制系统
系统中在灌溉区域没有安装传感器,灌水时间、灌水量和灌溉周期等均是根据预先编制的程序,而不是根据作物和土壤水分及气象资料的反馈信息来控制的。这类系统的自动化程度不等,有的一部分实行自动控制,有的是几部分进行自动控制。
为了对先进的滴灌自动化控制系统有具体认识和了解,下面我们将对滴灌的自动化控制作详细介绍:
3.1滴灌首部控制枢纽
滴灌自动化系统的基本控制方法有:时间控制、水量控制和反馈控制三种。时间控制系统是按预定好的时间放水或关水;水量控制系统是按照设计的配水量放水或关水;反馈控制系统是根据灌区内湿度感受器的反应,然后将信号传送到首部控制枢纽部分来关水或放水。滴灌系统更便于完全实现自动化,这在地多人少、劳力紧张的边远地区,沙漠地带的防护林区,铁路路基沿线,经济力量雄厚的城郊蔬菜种植区显得特别重要。目前,国外发达国家在滴灌区普遍使用了计算机管理系统,并通过专用的滴灌系统软件来控制和检测作物生长、土壤状况和气象趋势,取得了良好的效果。大大提高了现代化的土壤水分、作物生长测定技术的可能性和实用性,具有农艺上的综合性,为人们充分利用现代化仪器设备在滴灌系统中应用提供了巨大的潜力。滴灌系统软件根据作物对水分的需求和土壤墒情制定出合理的灌溉计划和作物管理计划。
3.2作物生产管理计划制定
控制软件系统应能提供一套科学的管理系统,它通过提高作物产量和品质以及减少用水量来提高水分利用效率,能给农民及有关用户提供一套针对灌溉方案制定作物生产管理的先进、完善的管理系统,用户能够使用它获得他们的每一块农田的土壤水分状况图,方便的数据资料存取能够得到每一块农田的准确土壤水分含量,还能够确定准确的日水分利用量,能够给每块农田制定出合理的灌溉管理决策,能够根据每一块农田各自的灌水量需求对不同农田进行灌溉优先排序,以便制定优化灌溉计划使农场或用户获得整体最高产量。
控制软件系统应能允许灌溉管理者根据作物水分需求和作物对灌溉的反应制定合理的灌溉计划,作为一个完整的灌溉计划和作物生产管理软件包,它能够对灌溉决策的制定和作物管理进行数据资料存储、运算处理、显示输出。土壤水分数据资料主要由中子探测仪、石膏电阻块和张力计测定获得。天气数据资料由自动气象站获得,作物生长资料如籽粒大小(直径)、株高和叶片硝酸盐含量等可直接田间测定,根据相应的作物响应,作物生长资料结合土壤水分资料能够制定出合理的灌溉计划,通过实际调查能够提高作物产量、品质和水分利用效率的管理技术能够详细地验证作物生长、土壤水分和气候之间的关系,因此能很好地解决一些灌溉管理和作物生长问题,其中包括过量灌溉导致的灌溉水排渗问题、肥料向根部以下淋溶损失问题以及为了达到高产稳产目标的籽粒重和穗粒数或结果率的控制管理问题。
3.3滴灌系统灌溉计划制定
滴灌系统灌溉计划一般是指确定何时进行灌溉及应该的灌溉量,灌溉计划的应用可消除代价巨大的不可预测的农业灾害,如在作物生长临界期由于土壤类型和作物自身生长能力,不同的农田具有不同的土壤水分亏缺量和日水分利用量,因此不同的农田需要不同的灌溉计划。农民通过土壤水分测定技术利用软件处理和显示不同层次土壤水分特征,能加深对发生于土壤内的各种过程的理解,以便进行更精细的灌溉计划和灌溉管理决策的制定,以确保土壤水分总是保持作物生长所需的最佳含水量。
当土壤水分和被作物利用的水分的准确数量被测定后,通过软件可以计算下一次滴灌的日期和准确的灌水量,它将考虑当前每天水分利用状况、天气变化和历史资料来帮助管理者制定以后的灌水计划。它把农田从最干到最湿分为不同等级。了解需要灌溉补充的水量有助于协调不同用户之间和同一用户内部的水分供给,充分了解雨后何时开始灌溉能使农民最大限度地利用自然降水,而把灌水过多和灌水不及造成地危险减到最小。
3.4土壤水分时间图和深度图的应用
3.4.1时间图时间显示某一指定土壤容积含水量、根区土壤含水量或作物响应随时间的变化。时间图的基本显示:直线表示根区土壤含水量的饱和点和需灌溉补充点;供给的和有效的灌溉和降雨情况;箭头指示预测的灌溉日期;关于水分饱和点、需灌溉补充点、当前和过去的土壤水分测定值及计划安排的灌水日期和灌水量的总结表;作物生长及其对灌溉管理技术措施的响应;该软件所做的时间图可进行大小调整,通过调整纵坐标轴上的最大值和最小值及横坐标上的日期范围能够把图形中用户想要的区域或作物生长期内的某特定阶段的图形放大。图形能够进行叠加来同时比较不同地点的田块或不同年份的数据。当季和前季的作物的生长,土壤水分和天气资料的叠加图形比较灌溉管理达到高度的协调一致。用户可以选择任何关键数据来建立相互作用关系图。
3.4.2深度图深度图显示土壤容积含水量沿土壤剖面随深度的变化而变化的情况,通过该软件和现代化仪器结合能够迅速直接测定和分析土壤水的剖面分布情况。根区吸收水分模式可以在深度图中看到,对深度图分析能使农民确定每一种农作物包括块根作物在土壤剖面中被研究的土壤体积范围和土壤剖面的每一深度层的作物利用的水分数量、土壤紧实度、土壤质地变化、高石灰岩含量、地下水位和盐分等问题能够通过对根部活动的仔细分析而发现。深度图也可以用来确定渗入和排出土壤剖面的水分的运动状况及深度和数量,从中能够给定灌溉饱和点和需灌溉补充点的准确设计值。灌溉或降水后从土壤的根区排出的水分数量能够通过深度图准确测定,根据可以调节灌溉所用时间以避免水分从土壤剖面排出而损失,控制土壤剖面排出水的数量将防止地下水水位地升高和土壤养分的淋溶损失,同时也将降低灌水及滴灌水及抽水的成本。深度图是一个非常有用的工具,能够解决在不同类型土壤中灌溉水的水平和垂直运动的关键问题,通过分别绘制灌溉前和灌溉后距滴管不同距离的各个点的土壤水分含量图可比较灌溉水的运动状况,用户能够利用研究所得的结果来减少水分和肥料排渗,同时确保作物根系能够一直得到适量的水分。
3.5软件的程序特点
3.5.1程序结构滴管软件的数据存储于一个树状结构,这使得制定灌溉方案是查询数据资料非常方便。管理人员可能负责管理几个农场或几块农田,每个农场或农田可能有许多检测点,每一个检测点都有一套不同时间收集的实际测定的读数记录。输入的数据经过计算机软件处理,能显示有关每一单个田块的详细资料,还能够向农民分别显示每一年的作物种植的详细资料。能够显示农场的每个监测田块或某一年份的每一监测点的情况,指明灌溉饱和点和需灌溉补充点,当前作物日水分使用情况,土壤水分平衡和预测出的三次灌溉的日期,土壤水分含量和作物日用水量的测定值,对未来作物在整个生长季节的长期的用水量作出估算。显示某一具体的时期的每一深度层的土壤水分含量的读数记录和根区的总水分含量,同时显示土壤水分需要量,中子仪测定并估算的日水分使用量。利用滴灌软件可进行数据资料综合分析,从中总结重要的信息形成报告,以帮助制定每日的管理决策方案。同时也可以编辑出前几个生长季的作物生长、水分管理。土壤等数据资料,并进行综合分析,为以后的灌溉方案制定提出更合理更完善的评价标准。该软件程序的所以结构层次能为所选择的农场、监测点和某一日期建立报告。报告分为五种:深度图、时间图、记录读数报告。监测点报告和灌溉计划报告。用户可以根据自己的需要已及自己微机系统对程序进行修改编译,选择公制和英制计量单位进行数据资料综合分析,将田间测定得到的数据读数记录自动粘贴到没一个具体的农场栏、监测点栏和日期栏。每一个监测点的测定日期,时间及估计的水分日利用量能够在粘贴之前输入。
3.5.2数据输入在读数记录屏幕中可以人工录入和显示田间实际收集的数据,如土壤水分张力计的读数、作物籽粒大小。有关作物的数据可以测定得到,作物生长参数与土壤水分含量相关联可以确定作物生长期的水分需求量。气候数据资料可以人工输入或由气象站自动装载。天气数据参数的个数没有限制,它可以与任一个作物生长测定值和任一水平的土壤水分含量相关联制作相互作用关系图。从气象数据资料中可以得到蒸发损失的总水分量的数据并且把它与测定的日水分使用量相比较来调整该地区的作物灌溉计划。
3.5.3软件的数据处理利用滴管软件可以计算使土壤剖面达到灌溉饱和点所需的准确时间数。同时计算自从播种或其他生长时期(如发芽、开花等)以来的天数,使土壤水分能够与过去多年的作物生长资料数据参数同步分析,以确定作物水分利用效率。使用作物累积日水分方程。能够很好地评估作物总产量,尤其是对于玉米、小麦和棉花。可以通过作物-水分方程和气象资料估算理论产量。通过速率方程,计算作物生长速率。计算作物当前日水分利用量占整个生长季日水分利用量地比例。同时也可计算不同水分含量地土壤水分变化速率,这些速率地变化表明土壤紧实问题和土壤干旱地程度。滴灌软件可以分析某一作物在生长季内日水分利用状况地资料。结合现代先进地土壤水分测定仪器使用,该软件能够指导我们最有效地利用有限的水资源获得最大农业效益。例如能够确定每次灌溉的准确时间和灌水量。同时减小过量灌溉和水分不足对产量的影响。建立各种不同作物之间水分利用及水分利用效率的差异;建立如不同品种、土壤紧实情况、不同的耕作史等不同条件下水分利用及水分利用效率的差异;建立现代耕作技术和传统耕作技术条件下的水分利用效率的关系。确定灌溉和降水的利用效率,用以观察分析根系吸收水分模式。有助于合理管理地下水和盐化问题,能够减少土壤养分的淋溶损失问题。建立土壤水分含量、作物长势及天气状况的数据库以使作物产量和质量获得持续稳定的提高,使高效农业可持续发展。
3.6灌溉自动化控制系统
要实现灌水的自动化,必须有自动灌溉控制器,该装置由土壤湿度传感器、控制器和电磁阀组成,能够按土壤墒情和作物需水特性实施自动灌溉(沟灌、喷灌、滴灌、渗灌),达到高产、高效、和节水的目的。适用于庭院花圃、苗圃、果园、菜地和农地。随着经济发展,庭院花圃、苗圃水分的自动灌溉倍受欢迎。它能省水省事,使花木生长更好。一亩庭院花圃、苗圃地投资1.0-1.5万元,可以建立自动灌溉控制系统。自动灌溉控制系统可以实现科学灌溉,节能、省水,使菜地和农地产量和质量明显提高。智能化,精准化灌溉技术是伴随着计算机应用技术、传感器制造技术、塑料工业技术的提高而逐步实现的
自动化计算机灌溉控制系统大约在80年代初由雨鸟公司、摩托罗拉等几家公司开发、研制成功,并投入使用。由于技术复杂、应用难度大,价格高昂,这种控制设备最早应用于高尔夫球场灌溉系统的控制上。90年代,计算机工业的硬件、软件飞速发展,使得灌溉系统中央计算机系统操作难度越来越小,功能越来越丰富,价格也逐渐降了下来。这种系统在园林绿化上用得也越来越多了起来,雨鸟公司针对不同用途,研制、开发出了中央计算机控制系统:Maxicom
智能化灌溉中央计算机控制系统具有如下功能:
①动采集各种气象数据,计算并记录蒸发蒸腾量ET;
②根据前一天的ET值自动编制当天灌溉程序并实施灌溉;
③可由连接的土壤湿度传感器、风速传感器、雨量传感器等干涉程序,启动、关闭、暂停灌溉系统;
④连接流量传感器可自动监测、记录、警示由于输水管断裂引起的漏水及电磁阀故障;最大限度利用管网输水能力;
⑤运行程序而不起动灌溉系统(干运行),测试程序合理性,不合理时预先修改;
⑥自动记录、显示、储存各灌溉站的运行时间;自动记录、显示、储存传感器反馈数据,以积累资料,修改程序,修改系统等。
⑦频繁灌溉功能:可将设计好的灌水延续时间分成若干时段,以便提供足够的土壤入渗时间,减少坡地或粘性土地地面径流损失。
⑧一套中央计算机系统可控制无数台田间控制系统(称为卫星站),一套中央计算机控制系统可控制小到一个公园,大到上百个公园,甚至全城的所有灌溉系统。
⑨储存数百套灌溉程序;一台田间控制器(卫星站)可使4个轮灌区独立灌溉或同时灌溉。
⑩手动干涉灌溉系统:可在阀门上手动启、闭系统,可在田间卫星站上手动控制系统,也可在计算机上手动启、闭任何一站,任何一个电磁阀。可控制灌溉系统以外的其它设备,如:道路或公共场所灯光,大门、喷泉、水泵等
自动化中央计算机控制系统主要由中央计算机,集群控制器(CCU),田间控制器(卫星站),电磁阀构成。中央计算机可装置在任何一个地方。比如:一套中央计算机系统控制50个公园的灌溉系统。中央计算机可安装在市园林局认为合适的位置。CCU安装在各个公园内。中央计算机与CCU之间的通讯,可采用有线连接(近距离),无线连接,电话线连接或移动通讯方法连接。一台CCU最多可连接28个田间控制器。CCU与田间控制器之间同样可选上述数种通讯方式。由中央计算机到终端电磁阀的工作过程为:中央计算机编程,并将程序下达到CCU。CCU将各轮灌区灌溉控制程序再发到相关田间控制器。田间控制器依中央计算机制作的程序启闭各轮灌区电磁阀。如下图所示:
中央计算机上的初始程序由控制人员编制,之后,计算机每日自动收集由气象站采集的气象数据,计算ET值,并不断对原有程序自动修改。如遇传感器传来异常信息(如降雨,过分干燥,系统漏水...),自动中断或暂停程序,待异常情况排除后,继续恢复程序运行。
如果将智能泵站连接到中央计算机控制系统上,则效果会更好。这样从水泵到电磁阀之间复杂的系统将由一个高度智能化的系统管理起来,可做到最大限度地节水、节能,最大限度地保护系统设备运行,避免灌溉系统常发生的下列几种问题:
①过量灌溉或灌水不足,浪费水资源或不能满足植物需水;
②管网破裂,漏失水;
③系统运行压力不合理;
④水泵运行效率低下;
⑤地形起伏不平时或土壤入渗率低产生地面径流,浪费宝贵的水资源;
⑥降雨时,灌溉系统照常灌溉;
⑦管理、维护成本高。
3.7百果园灌溉的自动化控制设计
百果园一期工程灌水基本实现了半自动化控制,可以使用电脑控制各电磁阀的开启。我们可在其基础上加以改进与提高,使其实现灌水的全自动化,具体见下:
3.7.1控制原理
自动化控制采用电子技术对田间土壤温湿度、空气温湿度等技术参数进行采集,输入计算机,按最优方案,控制各个阀门的开启及水泵的运行状态,科学有效地控制灌水时间、灌水量、灌水均匀度,为项目区作物提供一个良好的地、水、肥、气、热条件,促使其高产、稳产。同时进行控制软件及优化灌溉制度的研究,最终形成灌溉专家决策系统。另外,通过变频器控制改变电机转速,调节管道压力,为管道、滴灌等其他灌溉工程的自动化提供依据。具体包括以下几个方面:
①田间土壤含水量、盐分、地温、空气温度、湿度、降水、风速、管道压力等参数的自动化采集
②自动化控制设计安装
③监控软件设计
④变频系统设计,通过改变水压力,为微喷、滴灌等工程的自动化提供依据
⑤系统运行管理模式评价,包括系统评价、灌水指标、灌溉制度等
3.7.2控制系统的组成
欲实现真正意义上的全自动控制,需要控制田间参数及对象很多,例如土壤湿度、盐分、空气温度、相对湿度、降水量、风速、管道压力、阀门开启、水泵电机旋转等,都要送入控制器。考虑到要控制的对象较多,又要满足良好的人机界面要求,可以采用工业控制计算机作为整个控制系统的核心,来协调各部分的工作。
系统的组成如下图所示,整个系统的工作主要工控机和变频器两部分来控制,其中变频器主要用于控制水泵电机的旋转,工控机主要用来采集田间土壤及气象指标,按照设定的程序,控制各地块中电磁阀的开启,并通过变频器控制电机的运行状态,协调整个系统的工作。
3.7.3监控软件监控软件是工控机能够完成控制功能的重要基础,监控软件设计的好坏直接关系到整个系统的质量和可靠性。根据项目要求及滴灌的特点,笔者建议百果园采用雨鸟公司的“Maxicom”中央控制系统,该软件只需用户输入各地块种植作物种类及种植日期,系统便会自动计算当前作物所处生育期,确定出各自要求的土壤状况及气象信号,控制水泵电机的运行状态及阀门的开启,自动完成整个灌水过程,完全不需要人工干预,实现全自动控制。
该控制软件在此所完成的主要功能及特点如下:
①自动采集田间数据:系统根据软件中所预先设定的时间,自动地采集土壤湿度、温度风速、雨量等参数,进行相应的处理后,实时显示在屏幕上。
②作物生育期的判断:当管理人员输入各地块所种植的作物及种植日期后,系统便根据计算机时钟自动计算出各种作物已种植的天数,判断出作物所处的生育期,自动查找资料库中所存的原始资料,确定出当前作物最适宜的土壤含水量及灌水定额。
③滴灌的全自动控制:系统采集田间及气象数据后,将当前各地块土壤含水量与作物适宜含水量相比较,若土壤实际含水量小于作物要求下限值,便自动开启该地块的第一个电磁阀。进行灌溉。达到所需灌水定额后,自动关闭第一个电磁阀,同时开启下一个电磁阀,直到完成整个地块的灌溉任务。灌溉过程中,若出现温度过低、风速过大以及降雨过程等天气时,系统会自动暂停当前的灌溉任务,并保存当前状态。当气象条件满足时,继续进行未完成的任务。
④形式多样的控制方式:全自动控制外,系统还允许管理人员采用半自动、手动等控制方式。全自动方式只需运行人员输入各地块的作物信息,系统便会根据作物、土壤、气象等条件自动完成灌溉的全过程,无需人工干预。所谓半自动方式,是指系统允许用户根据实际情况控制开停机。用户可人为启动某个阀门,或某个地块,甚至是所有地块均轮灌一次。当然这些操作全部都是通过键盘或鼠标来完成的,而且在工控机屏幕上均有明显的提示。所谓手动方式是指人工去开启各个电磁阀,笔者建议百果园选用美国雨鸟公司生产的电磁阀:手动、电动两用阀门,既可手动,又可电动,使用非常方便。当手动打开某个电磁阀时,喷头出水,主干管道压力开始下降,系统会自动通过变频器升高水泵电机转速,维持管道压力的恒定,直到完成灌溉任务。
⑤丰富的办公自动化功能:系统在运行过程中,可自动生成各种定时、日、月、年报表,并通过打印机打印出来。其内容包括各种气象及土壤参数,可从各报表中得到土壤湿度变化曲线、日最高风速、月平均气温、全年总降水量等原始资料,为用户研究当地的气象及土壤变化情况提供翔实的依据。
⑥良好的可维持性:可维护性是衡量软件质量好坏的重要指标之一,在编写本系统时我们也充分考虑了这一点,例如用户在种植一类新作物时,可能系统的资料库中并没有该作物,便无法确定其适宜土壤含水量和灌水定额。此时,用户可按自定义按钮,通过鼠标各键盘输出这些参数,系统便会根据用户所定义的数值运行。另外,用户还可很方便地修改灌水定额、管道压力等参数,满足实际情况的需要。
⑥友好的人机界面:系统中大部分界面均为示意图形,实时显示各传感器送来的数值及系统当前的运行状态,一目了然。需要用户操作的部分全部为中文界面,工作人员无需学习便可完成所有操作。另外,在任一界面下,用户都可以通过按帮助按钮得到相应的提示,指导用户完成相应的功能。
3.7.4效果
百果园通过增加自动化控制系统后,灌水时间、灌水量和灌溉周期等完全根据果树某些需水参数自动启闭水泵和自动灌溉,人的作用仅仅是调整控制程序和检修控制设备。既提高了水的有效利用率,又节省了人力,同时也提高了果树的产量,可以产生良好的经济效果。
3.8第二期工程的设想
正在建设第二期工程计划今年完工,第二期工程的滴灌系统我建议基本上参照第一期工程建设,也采用滴喷灌相结合的方式,其水源计划应采用水塔蓄水,用以缓解枯水期水库少水的矛盾,该可以区采用先进的电脑全自动控制方式,实行精确灌水,管道布置采用固定式(干管、支管)和移动式(毛管)的有机结合。二期工程应该吸收一期工程中的好的经验,改进一期工程中毛管布置形式的不足,还特别是应该增加灌水的全自动控制部分,实现灌水的全自动化,精确控制作物的有效灌水。
4存在的问题及建议
通过对滴灌系统的学习与认识,笔者系统的学习了滴灌这种先进的果园节水灌溉方法,在实践的基础上深化了理论,并对滴灌和滴灌系统有一些不成熟的认识与建议。
4.1滴灌的优缺点
4.1.1百果园滴灌的优点
4.1.1.1水的有效利用率高,在滴灌条件下,灌溉水湿润部分土壤表面,可有效减少土壤水分的无效蒸发。同时,由于滴灌仅湿润作物根部附近土壤,其他区域土壤水分含量较低,因此,可防止杂草的生长。滴灌系统不产生地面径流,且易掌握精确的施水深度,节水效果达50%-90%。
4.1.1.2环境湿度低,滴灌灌水后,土壤根系通透条件良好,通过注入水中的肥料,可以提供足够的水分和养分,使土壤水分处于能满足作物要求的稳定和较低吸力状态,灌水区域地面蒸发量也小,这样可以有效控制保护地内的湿度,使果园中作物的病虫害的发生频率大大降低,也降低了农药的施用量。
4.1.1.3提高作物产品品质,由于滴灌能够及时适量供水、供肥,它可以在提高农作物产量的同时,提高和改善农产品的品质,使果园的农产品商品率大大提高,经济效益高。
4.1.1.4滴灌对地形和土壤的适应能力较强,由于滴头能够在较大的工作压力范围内工作,且滴头的出流均匀,所以滴灌适宜于地形有起伏的地块和不同种类的土壤。同时,滴灌还可减少中耕除草,也不会造成地面土壤板结。
4.1.2百果园滴灌的缺点
4.1.2.1滴灌的滴头很容易堵塞和磨损,产生灌水的不均,严重影响节水效果。
4.1.2.2滴灌的各管道的压力有所差异,会产生局部压力过高而使管道容易损坏,滴头的压力不均甚至会产生雾化,损坏滴头,浪费水资源。
4.1.2.3滴灌一般仅润湿作物根系区土体的一部分,所以作物根系的发展可能限制在围绕每一滴头的湿润区,这样容易产生作物根系的腐烂,进而引起作物倒伏。
4.1.2.4滴灌的管道布置要充分利用当地地势与地形,在原则的基础上加以灵活运用,如干管的布置、毛管的布置,取水方式等。
4.2滴灌的建议
4.2.1百果园应加强灌水的自动化控制,保证各种果树的精准灌水,实现精确的节水灌溉
4.2.2滴灌的水量应该有保证,应该建一水塔蓄水,确保枯水期各种果树的需水要求
4.2.3滴灌的毛管布置应采用单行带环形状态管布置和双行平行布置相结合,确保果树灌水均匀度。
4.2.4滴灌技术的应用应该和其他节水灌溉技术相结合,互相补给,更好的发挥优势。
与世界发达国家的电力发展水平相比,我国的电力系统自动技术相对来说还处于较落后的水平。在自动化技术方面存在一些不成熟的地方,尤其是在我国完成了几次大规模的城乡电网改造之后,目前的电力系统自动化技术在设计上并没有一个统一的标准,自动化技术在应用的过程中,无法解决不同设备间接口的对接问题,这使得电力系统自动化技术的应用受到了极大的限制,且容易导致电网工作运行中安全事故的出现。另外,由于我国幅员辽阔,电网覆盖的范围广大,各地在电网建设方面各有差异,发展程度也不统一,这就使得不同地区所使用的电力设备产品以及型号各异。这种电力系统自动化技术设计上的不合理不科学给电力系统自动化技术的发展带来了严重的阻碍。
1.2工作人员的整体素质参差不齐
我国电力企业的工作人员存在着专业素质参差不齐的问题。在很多电力企业中,员工的年龄趋向于老龄化,他们的文化素质普遍较低,且专业技能素质较差。素质的不过关容易使得他们在安全生产的过程中缺乏专业且必要的自我保护意识和防范意识,容易导致安全事故的发生。另外,在一些电力企业中,管理方式较为粗放,工作人员的行为较为不规范,随意性很强。这都不利于电力工作人员队伍整体素质的提高。对于电力企业来说,随着电力的需求越来越大,新的计算机技术不断应用到电力自动化的过程中,在供电过程中涉及到的相关技术专业性越来越强,如果不积极正确地对员工进行培训和指导,工作人员仍旧凭着之前的经验进行随意操作很容易出现问题。因此,随着科学技术的不断发展,新技术的应用给之前一些业务素质较差的员工增加了许多工作的难度以及安全操作的难度,没有接受过正规的电工业务知识学习和培训,缺乏相关自动化技术知识储备的人员越来越难以完成现在的工作任务,这给电力企业的安全管理增加了安全的隐患。此外,一些工作人员对于安全生产的重要性认识不足,在工作中涉及到具体的操作步骤,有时不按照正规的操作流程进行操作,对工作的细节处理不够重视,经常出现习惯性的违章操作,这些使得电力系统自动化技术安全管理形势严峻。
1.3电力设备的质量问题
电力系统自动化技术的应用对电力设备提出了更高的要求,电力设备的质量问题很容易使得其在工作中导致安全事故。比如,在选择电力设备的时候,过分强调降低设备的经济成本,忽视了对电力设备性能以及实用性的考虑,如果再遇到工作人员在电力系统自动化技术操作过程中不规范,容易出现安全问题。尤其是当在电力系统自动化技术的管理经验不足,在工作运行中出现漏洞和问题时很容易对国家电网的安全构成一定的威胁。
2电力系统自动化技术的安全管理措施
2.1提高电力系统自动化技术的维护水平
科学技术的飞速发展给人们的工作和生活带来了极大的变化。信息技术,自动化技术在人们的生活中占有越来越重要的地位。电力系统自动化技术应该将信息化发展、数字化电网以及数字化变电站进行合力开发,这样能够有力地保障我国电网工作的运行效率以及安全。为了提高电力系统自动化技术的维护水平,建立一批在电力系统自动化技术方面有着较高专业素质的工作人员是十分有必要的,且要不断地与时俱进,对其加强培训以及教育,全面整体地提高电力系统自动化维护人员的技术水平。这样就能从根本上解决电力系统自动化技术在管理方面的一些不足,防止出现推卸责任以及三不管现象的发生。电力系统的自动化技术是利用信息化手段对电网中的运行数据进行综合并高效采集和处理,从而实现规范和统一电网的有效管理目标。自动化技术的应用能够很大程度上提高电力系统自动化技术的信息化、智能化,使我国的国家电网运行更加稳定和有安全保障。这对于我国城乡电网改造的发展有着重要的意义。
2.2加强电力系统自动化技术的管理工作
电力系统自动化技术管理工作要随着时代以及科学技术的发展而与时俱进,正确地判断当下的形势,掌握电力系统自动化技术在未来的发展方向,深刻地认识到电力系统自动化技术在电力方面的功能以及巨大的优势,为优化我国国家电网工作运行能力、保障电网安全尽到职责。为了更好地做好电力系统自动化技术的管理工作,要重视以下几方面的工作。第一是要建设一个稳定的电网系统,装设稳定的控制装置,提高电网的输送能力,使其更加适应当下人们对电量的需求。第二是要组织专业的队伍研究输电线路重合闸投入方式,加快装置整定计算的进程,尽早地完成装置的校验并不断完善设备。第三是要加强继电保护,重视安全自动装置的安全管理以及运行管理,保证安全自动装置的质量以及正确动作率,防止由其导致的安全事故的发生。第四是要对输电线路加强整治的力度,各项技术措施要切实落实到实处,严格相关的规章制度,加强防雷害等事故措施的研究,提高线路的安全运行能力。
2.3树立追求长期利益的理念
安全投入包括事先预防、控制事故发展的主动投资以及处理已发生的事故的被动投资。与其他的经济活动不同的是,在短期内,安全的投入与产出并不是简单对应的,甚至前期大量的安全投资并不会看出显著的经济效益,也就是说安全投资是一个长期的过程,它的作用是表现在实际事故少发生,这样容易给人一种安全投入在短期内往往只有投入并无功绩的错觉。但安全活动的重要性却是不容忽视的,它不仅可以减少事故的损失,还会给电力企业带来一个良好的安全生产秩序,从而极大地提高了工作的效率减少了消耗,同时对于企业的凝聚力以及声誉也是有着重要的促进作用。安全活动的投入所产出的效益并不仅体现在经济方面,其在社会效益方面收获也是很大。因此,在电力系统自动化技术安全管理以及安全投资方面,要摒弃只顾眼前经济利益,不重视安全投入的想法以及行为,树立追求长期利益的理念,重视安全生产的投入以及安全管理工作。
加强对档案信息自动化系统管理的目的在于开发应用,离开推进应用水平的提高,就脱离了实际。加强管理的指导思想,一是要积极进取,开拓创新,争取条件采用先进技术;二是要充分掌握系统的综合性、系统性、统一性,统筹兼顾,全面安排,调动各方面的积极性;三是要从现实出发,循序渐进。如何提高应用水平,需要深入考察与自动化系统相关的诸多方面的情况及变化趋势,分析存在的问题,寻求解决的途径。本文试从经常遇到的几个问题,阐述个人的一些看法。
一、推进自动化,必须提高档案标准化、规范化水平
目前,档案信息自动化系统的现状是档案标准化、规范化滞后和应用软件多乱,这些都严重影响了系统整体水平的提高。目前系统的主要矛盾不是硬件设备的缺乏,而是硬件的功能并没有充分发挥。笔者认为对这一问题取得共识是系统建设思想上的一次飞跃,它使我们的观察视野从计算机系统扩大到整个档案信息管理。这一认识上的转变给我们的启示是:档案信息自动化的内涵包括档案工作的各个方面和各个环节,其中首要的是档案业务要规范,档案标准要建立健全和真正实施。档案标准和规范本身也是一个系统工程,要推进档案自动化建设,必须抓好档案标准化、规范化,掌握好两者相辅相成、互相促进的辩证关系。
二、自动化建设要着眼于提高系统的整体水平
根据系统论思想和集成化要求,档案信息自动化建设的着眼点应是整个系统,组成系统的纵向和横向的各个节点都应达到一定水平,并通过网络加以联通,这样才能发挥整体优势,提高系统的综合能力。部分节点甚至一个重要节点的障碍,都可能造成系统的梗阻。当然,要求每个节点的装备水平和应用能力齐头并进是不现实的,不可能“齐步走”。鼓励和支持先进单位提高水平,在一些单位进行较高水平的试点,以取得值得推广的经验,对整个系统是有利的,但其基本出发点应是为了提高系统的整体水平,只有少数先进的节点不可能组成先进的系统。
三、有重点地抓好数据库建设
目前档案信息自动化系统从总体上看仍处于由文件处理向信息管理系统的过渡阶段,完成这一步的关键在于数据库建设。开发和建设数据库系统是国家档案信息工程的核心和基础,是工程的主体。数据库的含义是依托先进的信息技术对资料进行科学的管理和方便的使用。建立数据库系统是一项长期的任务,要经过由低到高、由单个到群体的循序渐进过程。经过试点,数据库经验中最主要的有:领导重视,统一认识,坚持计算机技术人员同档案业务人员协同配合;面向应用,建立“活库”,以利用频率和使用效率考核数据库的“活性”;突出重点,由单一库向系统库发展等。当前若能把综合数据库的完善提高和各单位档案目录库建立起来,通过网络联接形成开放的分步式数据库群,将使自动化系统效率大大提高一步。
四、慎重选定技术路线
信息技术的飞速发展成为当代技术革命的主要特征。目前,对我国档案信息自动化工程影响最大的技术是微机工作站、服务器性能的提高,网络技术的成熟及数据库技术和应用软件开发工具的发展。网络技术的发展促使局域网、广域网以及信息高速公路的建设和开通。在信息技术发展日新月异的条件下,选择档案信息自动化系统的技术路线是十分重要的,应当推行适应的先进技术,使经济效益的合理性和技术的先进性相统一,技术路线的选择要符合我们的实际。档案部门对先进技术的潜在需求很大,但现实的需求又往往跟不上,宏观监测需要的信息量和使用频率同微观经济需求有很大差别,因此不断发生买了设备不能充分利用,建了网络而传输量很少的情况。要实事求是地分析现状,充分考虑先进技术的发展,再进行每一项具体的决策。
五、实事求是地改进管理体制
集中统一是管理任何社会化大生产所必需的方式,信息自动化这一高新技术系统也不例外。人机结合是自动化系统的建设方针,其含义为档案业务人员直接使用微机开展工作,这亦是研究自动化系统管理时必须考虑的原则之一。档案信息自动化系统的管理体制,要能使高度集中管理和方便使用相结合。目前我国档案信息自动化系统的管理体制,同时存在集中统一管理不力和使用不方便的问题,主要方面是集中统一管理不力,这同我国档案工作是在各专业基础上发展起来的和系统建设从“微机起步”有关。应下决心解决分散现象,从管理制度上保证业务技术规范、标准,硬软件的选用,上下各个层次和各专业办公自动化等都应纳入统一的档案信息自动化系统管理之中,实行集中统一管理,不能各行其是自建系统,造成信息分割和资源浪费。也要下决心解决方便使用的问题,如长期将档案部门的“硬任务”集中于一个部门,在档案部门这一信息系统之内再组建一个“档案信息系统”,就很难提高档案工作整体水平。建立集中统一管理下的分散式系统,是较理想的模式,但这种高技术结构,必须有较强的管理能力和技术能力,不具备这些条件,从集中向分散过渡,反倒有可能退回到分散式。
六、充分发挥系统建设资金的使用效益
档案自动化系统建设是档案部门投资最大的项目,在资金筹集和管理使用方面,较好的做法是多渠道筹措资金,实行中央拨款、地方拨款、单位自筹和争取外援相结合,资金使用上做到按项目管理,进行项目论证并跟踪考核。目前存在的主要问题之一是没有在国家和地方财政长期建设发展计划中立项,档案信息自动化项目资金大多通过领导特批解决,为此耗费了各级档案部门领导很大精力。“九五”建设规划被国家经济信息化联席会议作为国家经济信息化优先发展的重要工作之一,定名为“金信工程”,为档案信息自动化系统列入国民经济和社会发展计划打下了良好基础,但要落到实处,还有许多工作要做,各地也应及早积极争取。存在的问题之二是在资金管理上不够科学合理,有分散和浪费现象。如有的项目因各种原因不能充分发挥应有作用,这都有待于今后注意改进。
七、重视人才管理
推进档案信息自动化的关键是人才。加强培养教育,造就一大批复合型人才的重要性,已被广泛关注。档案信息自动化系统的骨干力量是计算机技术队伍,其素质水平直接影响自动化水平的提高。当前有些单位的队伍不稳,有人才流失现象。计算机技术人员的培养教育和管理是一个重要课题,要有针对性地对他们进行政治思想教育,培育其事业心和奉献精神;有计划组织进修,掌握信息技术的新知识;在工作条件和生活待遇上给予关心和照顾,解除其后顾之忧;研究专门人才成长和流动的规律,以形成最佳人才结构等方面都需要给予重视。在管理上,还需要研究如何增强计算机机构和人员的活力,例如
(二)人为因素。人为因素主要分为两种,一种是当人际关系出现不融洽现象时,有人利用毁坏计算机中重要信息,或对计算机中的相关数据进行篡改、删除的手段进行恶意报复,达到制造麻烦的目的的有意行为;另一种是指计算机操作或管理人员由于自身技术水平较为低下,在对计算机的操作过程中产生了错误操作导致计算机安全配置不当等无意行为。但无论是有意还是无意,在众多可能的人为因素面前,计算机仍然面临着许多安全威胁。
(三)相关法律规定不完善。相关法律体系的不健全现象无法为计算机安全管理提供有效的保障,即使国家已经对其加以关注,制定了相关的法律,但这些法律法规还是存在着许多漏洞,许多不法分子仍然在法律的制约下轻而易举的钻了空子。因此,国家还需对计算机安全保护的问题加以重视,使不法分子没有可乘之机。
(四)系统运维管理不规范。计算机的运行维护管理主要包括制度、机构建设、人员三个方面。制度管理主要是使得计算机操作人员或管理人员在对计算机进行操作时有理可循,有据可依,不会使计算机系统出现无序运行的现象,避免安全漏洞的产生;机构建设管理则是在计算机系统安全出现问题时可以将其有效解决的重要途径,对于防止问题频发起着关键作用;内部人员对单位计算机的操作情况极为熟悉,因此加强内部人员的管理是防止人为因素中有意破坏行为的关键。但在许多单位都存在着系统运维管理不规范的行为,把握不好制度、机构建设与人员管理三者的关系,对计算机安全产生威胁。
二、计算机控制自动化中的安全管理技术
(一)网络加密。计算机网络加密技术是对重要信息数据进行保护的重要手段,在信息传递的过程中采用乱码的形式,之后再进行信息数据的还原。其主要包括算法与密钥;两种元素,算法用来生成密文,密钥用来解密、编码。
(二)隐通道技术。运用隐通道可以实现由低安全级别向高安全级别主体发送信息,且不易被检查与控制,用户可以以反向思维进行信息传递。隐通道技术的运用可以有效的预防重要信息、数据、文件的泄露。
(三)水印技术。在不影响原内容的情况下,通过某些算法将需要隐藏的信息加印到原内容载体上,这种水印技术的运用能够有效的避免非法盗取信息的现象发生,也是进行数据信息保护的重要研究发展方向。
(四)防火墙技术。防火墙技术为网络通信进行访问控制,对每一个连接进行检查,防止网络遭到外界的干扰。在防火墙使用的过程中一定要保证使用方法的准确性与防火墙设计的合理性,只有这样才能保障网络的安全性,才能将不安全服务进行屏蔽,降低风险,提高网络环境的安全度。
三、计算机安全管理工作中的防范措施
(一)提高管理人员素质。在计算机的安全管理工作中人的作用是非常关键的,对于相关管理人员进行工作技能的培训,加强对其思想道德、职业道德的培养,使其加强对计算机安全管理工作的重视。计算机安全管理工作是不可以仅靠控制自动化来完成的,因此发挥人的主观能动性对计算机安全进行管理是非常必要的。
2在现场巡视信息收集环节的可自动化尝试
2.1现场巡视信息收集环节的可自动化对象的选择
目前,运维台账系统都要求对现场的电力设施进行拍照。因为包含了一些重要但在台账系统中体现不明显的信息,设备照片可以用来核对配电设备台账资料的正确性,比如线路相位。确保相位准确一直是线路运维资料管理的一个十分重要的内容,因为线路间割接或者历史遗留问题,线路会存在非标准相位的情况。在地理信息系统(GIS)中正确的线路走向的配合下,可以通过结合杆塔照片对配电设备的线路相位进行核对。此外,设备照片可以反映一定的现场环境情况,用于运维分析。基于此,定时更新配电设备的照片,特别是杆塔的照片是有益的。但是,由于杆塔数量比较大,相机里的照片名只是数字加字母,并不能有效和杆塔进行关联,所以需要大量的重命名工作。台账系统也只支持手动更新方式,工作量十分巨大。因此,可以将照片的重命名和输入台账系统作为自动化的对象。
2.2自动化的实现
目前,可以用来照片重命名自动化的开源工具很多,但是切合线路特点的并没有。比如杆塔照片的重命名,正序、倒序、插杆都有可能,需要在保证照片拍摄齐全的前提下,服从巡视便利的原则,所以有必要自行编制。这样的编制实际上也并不复杂,工作中尝试使用批处理程序进行编制即可满足需要,而且,批处理程序在微软视窗操作系统下不需要额外安装软件,使用非常方便。同时,为了满足之前预定的原则,在编制中还需要有预设部分和对结果的确认部分。图1所示为照片重命名程序的程序框架,由交互界面模块、备份模块、执行模块、确认模块组成。(1)交互界面模块。基本功能为由运行人员提供与照片相关的基本信息,如所属线路(主线或支接)、杆塔的杆号、是否有插杆以及插杆的杆号等,此外,还包括拍照的顺序与杆塔的顺序是否一致(顺杆号、逆杆号、混合情况)等信息。(2)备份模块。基本功能为备份原始照片,以备进行核对和出错后的调用。(3)执行模块。基本功能为具体实施自动化的重命名工作。如图2所示,该模块针对可能出现的照片重命名情况,分别进行程序的编制,以便于维护。(4)确认模块。通过察看处于关键节点的设备照片,由运行人员确认是否重命名正确。关键节点,指可以通过自身可靠地确认其他杆塔照片命名是否正确,或者是要确保自身正确的节点,如主线及支接的起止处、支接引出处、插杆处、终端、有设备杆等。
2.3效果说明
重命名工具的使用,使运维人员只需要在照片信息和更改后的确认上进行把关,余下工作都由计算机完成。这样,可有效减少运维人员的重复工作,并且可有效提高运维人员及时更新设备照片的积极性,有利于运维人员能尽可能及时地掌握设备现场情况。
3在台账录入环节的可自动化尝试
3.1可自动化的目标选择
在台账录入环节,同样存在信息重复的情况。如设备照片的录入,在确保准确性的情况下,自动录入优点明显。再如线路资料的录入,一个工程中使用到的杆塔型式有限,杆塔附件相对固定,使用的导线制造厂家一般相同并且线型也相对固定,这样就给自动化提供了一个很好的条件。因此,以上提到的几种资料录入,十分适合自动化。需要注意的是,缺陷系统由于自身的重要性和复杂性,不适合进行自动化处理。
3.2自动化的实现
对于台账录入自动化的实现,可以考虑利用的方式有模拟鼠标点击和模拟键盘输入。目前诸如AUTOIT等软件的功能已非常丰富,可以提供足够的技术支持。模拟鼠标点击实现的依据是根据PMS页面上各项目之间相对固定的位置来进行定位,通过点击模拟鼠标可以进行自动模拟输入。模拟键盘输入实现的依据是可以通过键盘Tab键以及方向键进行PMS台账系统中控件间和控件内的操作,同时通过模拟键盘可以进行自动输入。两种模拟输入都会面临的问题是,杆塔数量巨大,存在滚动条控件,不易控制。基于此,综合考虑决定优先采用模拟键盘输入的方式。编制程序的基本思路是,各模块之间通过程序的调用功能减少编程量和程序复杂度,即模块化设计。模块分为杆塔间定位模块、杆塔页输入模块、照片粘贴模块、更改记录、用户交互模块、用来记录杆塔信息的数据档、用来记录位移数据的杆塔资料等。AUTOIT可在视窗操作系统用户界面中进行操作,适合用于完成重复性任务的脚本,具有BASIC语言风格。AUTOIT中可以用于帮助简化录入操作的功能包括:运行视窗及DOS操作系统下的可执行文件、模拟键击动作(支持大多数的键盘布局)、模拟鼠标移动和点击动作、对窗口进行移动和调整大小等操作、直接与窗口控件交互、配合剪贴板进行复制和粘贴文本操作。在这一系统中,根据杆塔的各信息内容建立对应数据存储空间;杆塔页输入模块通过用户界面的交互功能调用其中内容,并进行杆塔页的数据录入;照片粘贴模块独立于杆塔页输入模块,方便进行单独的照片更换作业;杆塔间的位置变换通过定位模块进行;每个模块操作完成后,系统将输出杆号到额外的记录文档;此外,技术人员可以根据需要追溯工作进度。
3.3设计的可行性分析
设计的关键在于杆塔间定位模块的可靠性,而杆塔间定位可靠性的关键在于偏移量的准确性,因为资料的更新,会使得杆塔的偏移量发生变化。解决的方法就是利用PMS系统的查询功能,在每次更新完新杆塔的资料后,进行一次新杆塔所在线路的查询,使系统生成新文档替换旧文档。关于杆塔页上控件位置定位的问题,实践证明,AUTOIT查找控件的功能是足以满足要求的。同时,这一软件的读写文档能力完全可以满足对各类文档的操作。
3.4效果保障措施
考虑到设备资料输入的准确性要求,设计程序时,每完成一基杆塔的资料输入后,随即将该基杆塔的杆号输入到指定的记录文档中,待完成后只需查看记录文档中的数据,就可以知道完成进度,也可以通过PMS系统逐项查看。这样,原来的工作强度将大大减轻。为了防止自动化后核查管理的缺失,对于最终修改任务完成后的提交审核环节,不进行自动化设计,流程上仍保留运行人员自主提交,从而对修改内容的正确性负责。
影响设备精度的一大重要因素就是工作温度,因此,系统的冷却和散热就显得尤为的重要,良好的冷却效果不仅能够保证机箱和其中模块的稳定工作,更能提升相应板卡和电源的平均故障时间间隔(MTBF)参数。一些专业的测量总线标准,如PXI总线,在冷却和散热方面进行了严格的规范,包括对机箱中散热气流方向的定义、以槽为单位进行散热等确保系统在正常的工作温度下完成测量任务。
自动化检测仪表是自控系统中关键的子系统之一。一般的自动化检测仪表主要由三个部分组成:①传感器,利用各种信号检测被测模拟量;②变送器,将传感器所测量的模拟信号转变为4~20mA的电流信号,并送到可编程序控制器(PLC)中;③显示器,将测量结果直观地显示出来,提供结果。这三个部分有机地结合在一起,缺少其中的任何一部分,则不能称为完整的仪表。自动化检测仪表以其测量精确、显示清晰、操作简单等特点,在工业生产中得到了广泛的应用,而且自动化检测仪表内部具有与微机的接口,更是自动化控制系统中重要的部分,被称为自动化控制系统的眼睛。
校准的一般步骤是:预热仪器(包括被校仪器以及标准源);设置仪器的状态,进行测量记录数据;数据结果判定并给出结论;自动形成校准证书和原始记录。
自动化校准系统的具体实现过程首先,标准源和数字多用表按照要求开机预热,连接硬件设备(GPIB卡、488电缆等),硬件连接完成后,启动计算机,搜寻整个测试系统的物理地址分配情况,根据搜索到的各个仪器地址,在校准软件运行时,设置正确的地址配置。①初始化设置模块。双击相应的自动化校准程序图标,系统启动,进入测试系统主界面,主界面的风格以简捷实用为主,左侧是各功能按钮。首先进入的是初始化设置模块。初始化模块要设置被测试设备的校准项目,设置被校仪器和标准源的GPIB地址,选择是否是首次测试,此功能的目的是为了保存测量的数据,防止意外发生使测量数据丢失,需要重新进行测试。选择中英文语言,选择校准、检定,选择被测试设备的名称。初始化设置就完成了。②数据采集动态显示模块。该模块的主要功能包括:初始化仪器、设置仪器的状态、测量数值、数据位数控制、动态显示数据、数据结果判定、数据保存等。自动化数据采集过程是完全模拟人工测量过程进行测量的。仪器的初始化配置以及量程、显示位数、精度、采样数率、采样时间、测量值、功能选择等模块从NI网站上下载,程序员也可以根据仪器编程说明书提供的SCPI语言命令编写相应的模块。本模块中的数据显示位数、数据量程、上下限等都是根据测试计量对仪器的要求而自动生成的,数据结果判定也是自动完成的。程序把那些不合格的数据用红色的字体显示,使计量员在测量结束后容易发现这些数据不合格。数据采集动态显示模块的前面板。③证书和原始记录生成模块。自动生成证书和原始记录,给计量员的工作带来极大的便利,而且消除了人为操作易产生的出错,解放了劳动力。计量员只需在证书生成模块的前面板输入相关的仪器信息和校准信息,校准项目,选择相应的证书摸板,程序即可自动生成相应的校准证书和原始记录。证书模块的前面板。
1自动化检测仪表在污水处理中的应用
随着科学技术的发展,自动化检测技术也得到了很大的发展,自动化检测仪表在污水处理中也得到广泛的应用,使污水处理厂不仅节约了大量的人力、物力,更重要的是可以及时对工艺进行调整。
南宁市琅东污水处理厂工程1993年底立项,1997年11月27日正式开工建设;1999年9月28日通水试运行,2000年2月满负荷正常运转。南宁市琅东污水处理厂,一期工程设计一级污水处理能力24万m3/d,二级污水处理能力10万m3/d。设计服务范围30.5km2,规划服务人口34.3万人。经过琅东污水处理厂净化后的清洁水,一部分直接排入竹排冲,一部分用于南湖回灌水,以改善南湖的水污染问题。南宁市琅东污水处理厂全套引进国外最先进的水处理工艺设备,采用二级生物处理工艺的传统活性污泥法,并针对南宁市污水水质污染物浓度低的特点,在其核心部分--曝气的工艺中采用OOC工艺。该工艺具有能耗低、运行费用少、出水水质好、管理简便、运行稳定等优点。从厂外污水干管收集到琅东污水处理厂的污水,首先进行预处理。在进水泵房经过粗格栅,去除污水中较大的垃圾、漂浮物;通过5台大型污水泵将污水提升到细格栅,将较小的漂浮物去除;在曝气沉砂池去除污水中的砂粒和油类;然后进入计量槽,计量污水处理量。预处理后的污水在初沉池进行一级处理,去除约30%的有机物;初沉池出水进入二级处理,先在生物处理工艺的核心部分--曝气池,进行生物降解有机物;曝气池的混合液输送到二沉池进行沉淀,泥水分离。上层澄清液作为净化后的清洁排放水;沉淀下来的污泥一部分回流曝气池后再生利用,一部分作为剩余污泥回流到初沉池。初沉池的污泥用泵输送到污泥浓缩池,通过污泥处理系统进一步浓缩,把泥浆态的污泥脱水、压滤,形成干污泥饼。
1.1超声波液位计、液位差计、流量计
1.1.1格栅运行控制。粗格栅、细格栅各安装了1台超声波液位差计,通过格栅前后的液位差来反映格栅阻塞程度,并传输到PLC控制器,进行分析计算。当液位差超过预设的数值,控制格栅运行,清除垃圾,保障正常过水,且合理的减少了设备磨损。
1.1.2提升泵运行控制。为实现进水提升泵的自动控制,在进水泵井处安装了2台超声波液位计,用以测量泵井的水位,实时传输到PLC控制器及上位机,进行系统分析。根据测量值对应控制程序,自动控制提升泵的运行组合。这样可以根据厂外来水量准确及时地调整泵运行状态,减少设备疲劳;同时可以取消传统泵站三班倒的人力资源耗费。
1.1.3流量及处理量实时监测。对于污水处理厂的运行管理,水量是一个重要的控制参数。准确及时地掌握进水量,对工艺控制及提高污水厂抵抗水力负荷冲击能力有重要作用。传统的水量测量采用堰板或文丘里流量槽等,都存在着不能实时监测、实时显示的缺点。琅东污水处理厂计量槽采用超声波流量计结合文丘里槽,能在现场和上位机实时显示流量及累计处理量,达到了准确计量处理水量,以及为运行管理提供实时流量的目的。
1.2溶解氧计、氧化还原电位计、污泥浓度计
1.2.1曝气池溶解氧控制。南宁市琅东污水处理厂采用的是传统活性污泥法的OOC改良工艺在4个圆型曝气池内圈好氧区,分别安装了测量范围是0.05~10mg/L的溶解氧计,实时监控溶解氧浓度,传输到PLC及上位机。当实测浓度小于设定浓度时,自动控制系统启动鼓风机,给曝气池充氧;相反地,当氧气充足时,就会停止运行鼓风机。通过溶解氧计控制鼓风机可以精确地根据好氧菌群对溶解氧的需求控制鼓风机的启动和停止,在保证了菌群良好生化能力的同时节约了能耗,保护了设备,增强了好氧菌群的分解能力。
1.2.2曝气池好氧段与缺氧段的控制。在每个曝气池的外圈的好氧区与缺氧区的临界面都安装了测量范围是-500~500mV的氧化还原电位计,通过测量的氧化还原电位可以控制鼓风机的高速运行,给外圈供氧,形成强好氧曝气阶段和缺氧阶段的交替,进而提高处理工艺中除磷脱氮的能力。如果没有安装氧化还原电位计。那么鼓风机的运行只能通过时间控制,这样一来就会明显降低除磷脱氮的效果。
1.2.3曝气池污泥浓度控制。曝气池的污泥浓度是一个重要工艺参数。在传统的污水处理厂,污泥浓度依靠实验室使用旧的试验方法进行监测,在数据提供的及时性和精确性上,存在很大的缺陷。难以及时进行回流污泥和剩余污泥量的工艺调整,就造成时间上和准确度上的误差。南宁市琅东污水处理厂在每个曝气池上都安装了一个测量范围是为0.5~10g/L在线污泥浓度测量计,很好地解决了这个问题。安装污泥浓度计可以随时根据精确测量的污泥浓度,适时地调整曝气池的工艺,同时减轻了实验室工作人员的劳动强度。
1.3电磁流量计、气体流量计:
在回流污泥管道和剩余污泥管道中南宁市琅东污水处理厂安装了5台测量范围是0~1200m3/h的电磁流量计测量回流污泥和剩余污泥的流量。安装流量计后,值班人员可以根据显示的流量是否正确,从而判断回流污泥泵和剩余污泥泵工作是否正常,解决了潜水泵无法简单判断工作是否正常的难题,而且电磁流量计还具有安装方便,维护简单的特点。
鼓风机与曝气池间的空气管道上直接安装的4台测量范围0~4000m3/h(标准状况)的气体流量计。气体流量计的安装可以使值班人员随时了解鼓风机向曝气池提供气体的量。
1.4经验
1.4.1保持自动化检测仪表传感器的清洁。定期专人清洗探头,保证数据采集准确性。因为仪表在污水环境中工作,所以仪表的清洁工作就显得尤为重要,特别是直接与污水接触的溶解氧计、氧化还原电位计及污泥浓度测量计等分析仪表,为了保证仪表的正常工作,我们定期由专人清洗,每7天就全面清洗1次仪表,清洗时要求使用柔软的材料,以免损坏仪表。
1.4.2定期校正各种仪表。仪表在长期运行过程中难免会产生测量误差,这就需要定期校正,以保证仪表测量的准确性,对分析仪表我们制订了每两月定期校正1次;而且要求实验室工作人员利用分析方法分析对应的检测项目,并与现场仪表监测结果比较,如果偏差太大,那么应适时对仪表进行校正,确保准确。
1.4.3保证仪表供电电压的稳定性,延长仪表的使用寿命。瞬间的高电压冲击往往使仪表很容易烧坏。南宁市琅东污水处理厂运行过程中,就发生了多次因供电电压不稳定,而使超声波液位差计和超声波液位计的变送器损坏,从而影响了自控系统的正常工作的情况。南宁市琅东污水处理厂正进行技术改造避免供电电压不稳定对仪表造成的损坏,降低运行成本,提高经济效益。
2自动化检测仪表在压力表校准方面的应用
特大型冶金制造企业各工序都是连续性衔接作业,往往造成许多现场压力仪表虽到检定周期,却由于不能停产也就不能从作业。压力仪表的工作原理是弹簧管在压力或真空作用下产生弹性变形引起管端位移,其位移通过机械传动机构进行放大后再传递给指示装置,可在刻有法定计量单位的分度盘上读出指针所指示的被测压力值或真空量值。
2.1在线校准预期
(1)目的:实施在线校准适应生产流程计量需求,降低外送检费用。
(2)校准仪表范围:本企业现场在用压力仪表。
(3)校准范围:0~100MPa
(4)校准对比准确度:1.5%~1.6%
(5)预期目标:实现在线压力仪表的受控、有效。
(6)校准方案种类:a.理想型校准比对;b.实用型校准比对。
2.2材料准备
(1)专用管道打孔器
(2)符合现场压力仪表准确度及量程的数块相应受控有效标准表。
(3)校准比对记录。
2.3在线校准比对方案
A.实用型对压力仪表的校准比对
(1)在同一管道上:在距拟被校准的现场压力仪表的适当范围内,用专用管道打孔器引出导压管路,在导压管路中间安置一截止阀(截止阀处于关闭状态),截止阀后的接口处安装压力变送器与拟被校准仪表同规格的受控有效标准压力表。
(2)缓慢开启截止阀至全开,待管道内流体介质充分进入标准表内数分钟后,分别读取两块表的指示值。
(3)填写校准比对记录。
B.理想型对压力仪表的校准比对
自制一台流动简易“压力校验台”。
(1)在流体介质管道上,关闭在用(即拟被校准)的现场压力仪表的“截止阀1”(该截止阀处于关闭状态)。
(2)在截止阀后适当延长导压管路。
(3)在延长导压管路上安装一只三通。
(4)三通的直管口的接口处安装在用的指示为零的压力仪表。
(5)三通的丁字管口的接口处新安装“截止阀2”(该截止阀也处于关闭状态)。
(6)在“截止阀2”后接压力“专用校验管”至简易流动“压力校验台”上预置的“专用校验管接口”。
(7)“压力校验台”上还预置有受控、有效的相应型号规格的标准压力表。
(8)检查无遗漏后,逐一缓慢开启截止阀1、截止阀2至全开;数分钟后,分别读取两块表的指示值。
(9)填写校准比对记录。
2.4经验:
认真做好巡回检查工作仪表工一般都有自己所辖仪表的巡检范围,根据所辖仪表分布情况,选定最佳巡检路线,每天至少巡检两次。巡回检查时,要关闭气源,并松开过滤器减压阀接头。拆卸环室孔板时,注意孔板方向,一是检查以前是否有装反,二是为了再安装时正确。由于直管段的要求,工艺管道支架可能少,要防止工艺管道一端下沉,给安装孔板环室带来困难。拆卸的仪表其位号要放在明显处,安装时对号入座,防止同类仪表由于量程不同安装混淆,造成仪表故障;带有联锁的仪表,切换置手动然后再拆卸;仪表一次开车成功或开车顺利,说明仪表检修质量高,开车准备工作做得好。反之,仪表工就会在工艺开车过程中手忙脚乱,有的难以应付,甚至直接影响工艺生产。
3建议
3.1发展趋势
(1)结构日趋简洁,从当前发展最快的3种流量仪表(电磁、超声、科氏)来看,机械结构都十分简洁,管道内既无转动件,又无节流件。
(2)功能力求完善,随着微电子、计算机、通信技术的飞速发展,流量仪表的功能日益完善、多样,不少机械部分难以解决的问题,依靠电子软件则迎刃而解,如Krohne的智能电磁流量计,不少超声流量计不仅可测流量,还可测流体密度、组分、热能等等。
(3)安装日益简便,工业自动化程度越高,用户越欢迎采用安装维护简便的产品,这也是插入式,外夹式仪表日益畅销的原因。
3.2国产化刻不容缓:
据了解,我国近年来进口仪器仪表约130亿美元,出口约30亿美元(多为低附加值的电工仪表、家用水表、气表),国内大型工程选用国外仪表占2/3,而其价格为国产5~10倍,我国大型流量仪表企业主要依靠国外技术,缺乏拥有自主知识产权意识,创新乏力;自动化仪表国产化刻不容缓!
3.3品种多,选用要实事求是:
流量仪表品种、类型较多,正确选用并非易事,建议:
(1)不要轻信厂商宣传,厂商为利所图,往往对仪表的技术指标夸大其词,选用时要理性分析这些参数的依据,有无检验证明。
(2)按需选取,勿追求高指标,如不是用于商务计量,贸易核算,准确度要求可以降低,如工控系统的某些场合,检测、监控仪表的重复性、可靠性好就可以了。
(3)全面考虑经济指标,仪表的经济性并非限于一次购买费用,还要考虑安装维修(停产损失),是否节能(长期运行费)等因素。
4自动化测试系统的设计挑战
测试管理人员和工程师们为了保证交付到客户手中的产品质量和可靠性,在各种应用领域(从设计验证,经终端产品测试,到设备维修诊断)都采用自动化测试系统。他们使用自动测试系统执行简单的“通过”或“失败”测试,或者通过它执行一整套的产品特性测试。由于设计周期后期产品瑕疵检测的成本呈上升趋势,自动化测试系统迅速地成为产品开发流程中一个重要的部分。这篇“设计下一代自动化测试”的文章描述了一些迫使工程团队减少测试成本和时间的挑战。这篇文章还深刻地洞察了测试管理人员和工程师们如何通过建立模块化软件定义型测试系统来克服这些挑战。这种测试系统在减少总体成本的同时,显著地增加了测试系统的吞吐量和灵活性。
如今的测试工程师们面临着一系列新的压力。他们所面临的产品设计比前几代更为复杂;为了保持竞争力并满足客户要求,开发周期要求越来越短;产品测试成本越来越高,而预算越来越少。
4.1不断提高的设计复杂性:如今,测试测量的最明显趋势是器件复杂性不断增加。例如,消费电子、通信和半导体工业持续要求将数字图象/视频、高保真音频、无线通信和因特网互联性集成到一个单独产品中。甚至在汽车中都集成了复杂的汽车娱乐和信息系统、安全和早期预警系统,以及车身和发动机上的控制电子装备。测试系统的设计不仅需要足够灵活地支持对不同产品模型进行广泛的测试,还需要能够进行升级以提供新测试功能所需的更多测试点。
1系统设计原则
奎屯水库水情自动测报系统的设计原则如下[2]:
(1)、系统稳定性、可靠性较高,采用较成熟的产品、精度高,性能稳定,系统结构的开放性数据库的兼容性,应用软件的可移植性,具有强大的决策功能。
(2)、实用性强,能及时的让水管机构掌握水库的水位、库容及进库、泄出流量的实时数据。以便于水管机构对玛纳斯河水资源的合理利用,提供可靠的信息,同时还可以进行历史数据的查询,及通过历史曲线的观察,更快地掌握玛纳斯河的规律性。
(3)、实时性与兼容性,实时反映各水库及渠道的水位及闸位的高度;测报系统在不改变水库原有的操作的情况下,系统一旦出现故障,水库按原操作运行,便于管理及维护。
(4)、多样性,系统可实现多种功能,在完成整个实时测报外,还具有参数存储、越限报警、即时打印、报表打印、故障打印等其他科室功能。
(5)、扩展性,预留数据接口,便于奎屯河自动化管理发展的需要,且维修方便,易操作等原则。
2水情自动测报系统组成
新疆建设兵团农七师奎屯河流域奎屯水库水情自动测报及防洪调度系统以农七师水利局为防洪调度中心,奎屯河流域水利二处布设分中心,建有将军庙、新龙口、西泄水闸及车奎调节渠等9个遥测监控站。中心站包括中心监控工作站、SQLSERVER数据库以及建立在以太网基础上MIS系统。水情自动测报系统的所有遥测数据由遥感设备及前置机实时收集后,前置机软件对数据进行解码、纠错、合理性检测,以开放式数据库的形式存储,供查询、统计、显示和打印,最终通过共享方式提供给后台主机进行洪水预报和调度决策。系统组成框图及遥测站布置图如图1、图2所示。
奎屯水库分中心
图2奎屯水库遥测站布置图
Fig.2Planofthetelemeteringstationsdisposal
3系统工作原理及功能
3.1系统工作原理
水位传感器和闸位传感器采集到数据并上传到RTU(RemoteTelemetryUnit),RTU经过汇总和逻辑处理后,采用水利部规定频点的无线超短波传输方式或通过有线MODEM将数据上传,超短波数字传输电台可以在不加中继的情况下通信。中心监控站读取实时数据并进行实时监控,将实时数据写入SQLSERVER水文数据库,用户管理信息系统(MIS)基于以太网可浏览及修改数据库中的各种数据。
3.2遥测站功能
遥测站由遥测终端机、电源(太阳能系统、蓄电池和直流稳压电源)组成。主要用于水库的水文数据采集、存储和传输控制,与无线电台、微波系统或有线信道连接完成对水位、雨量和其它水文数据的传输。主要技术指标为:水位测量范围:0-10m;水位测量精度:小于5mm;水位变率范围:0-40厘米/分钟;连续不间断工作时间(MTBF)大于100000小时。适应的环境条件:温度范围(-22℃~55℃);相对湿度:98%;电源:交流电压(380V/50Hz,220V/50Hz),直流电压(10V~14V)。基本功能如下所述:
(1)设置功能。包括站号、测站类型、自动和增量定点报数间隔、增量随机自报报值、时钟和传输数据方式设置。
(2)数据采集和存储功能。采集各现场设备的水文数据,采用5位LED数码显示及自适应采集水位(当水位在所设定的范围内无变化时,按设定的时间间隔发送数据,当水位变化超过设定的变幅时,则实时发送数据)。
(3)具有信道侦听,遇忙禁发,减少阻塞及电源切换和充电控制等功能[3]。
3.3中心站功能
中心站是全系统的信息收集和调度中心,遥测站采集到水文数据并经长距离传送后在此进行处理、存储,并做出洪水预报和洪水调度方案。中心站由数据采集处理机(前置机)、洪水预报主机(后台机)、无线调制调解器、打印机、交流稳压器及不间断电源(UPS)等主要硬件设备构成。
中心站前置机主要功能有:
(1)系统初始化:对新建系统的站号、站名、测站属性、水位计类型、水位基值、水位上限、水位下限及终端机等参数进行初始化设定。
(2)通信状态显示:监视与遥测站的通信状况,显示原始信息及处理后的有关水文数据,动态报警显示和查看报警。
(3)实时数据显示:接收到各遥测站的实时数据后,前置机进行正误性判别,消去误码.实时测报和存储各个遥测站点的水位、流量和库容等水情信息并以表格的形式显示出来;流域图则显示出流域及各测站的动态水情,包括该站的时段降雨总量、平均雨量、最大雨量等参数。
(4)数据查询:可按单站、多站、查询起止时间、不同时段来查询上述记录及历史曲线及历史数据查询。
(5)系统管理:由时间设置、测站参数设置、系统参数设置等几个子模块构成,其特点是可远程修改各测站相关参数,完成中心站对遥测站的实时管理。
(6)打印输出:可按时间和测站号(或测站名)的组合打印输出附设、水位、通信记录数据等报表。
(7)窗口管理:可同时运行多个窗口,并进行水平平铺、垂直平铺。
(8)电子地图方式显示流域灌区全貌和实时数据。
(9)从监控中心工作站自动读取水位、闸位、库容、流量数据,并根据用户设定从数据库中读取某时间段内的水位、库容、闸位、流量数据生成各种日报表、月报表、年报表。
(10)设置所有用户访问数据库的权限。
(11)支持访问水库调度运行计划及调度方案,支持访问闸门量水、断面量水水位流量关系表及方程。
中心站后台主机的主要功能有:
后台主机与前置机可以通过局域网互联,共享数据,实现奎屯河水库群的洪水预报和调度功能。局域网采用10兆比特以太网络,C/S(客户/服务器)工作方式,最大可带16台计算机,覆盖玛管处决策机构及职能科室。
后台主机主要由预报、调度和检索3部分组成。
预报部分采用自适应修正系统模型和日水量平衡的概念性模型,在系统控制下完成奎屯水库入库洪水的预报。为增强预报的交互性,系统提供了大小洪水预报方案的选择、误差系列校正法和基流设定等交互功能。
调度部分的功能是:
(1)洪水预报过程会商调整;
(2)实时洪水调度演算;
(3)按水位控制和调度原则进行调洪演算,给出相应调度方案。
奎屯水库是重要的防洪水库,其调度是分级的,水库水位或入库洪水超过某种限制时,调度权归上级防汛指挥部门。指令调度模型只考虑泄洪设备的泄洪能力约束,通过调洪演算给出相应调度方案。
为使预报作业人员对流域的降雨水情有一个总体的把握,系统为用户提供了等雨量线图、水位和入库流量过程线、水量自动计量,以及基于有关数据库表格的检索和一系列报表生成、打印功能。
4数据库设计[4]4.1数据库功能
数据库主要功能为存储水情信息数据、水库工况及相关的水利技术文档,实现数据的查询、检索和索引等功能。数据库是系统所有应用软件的核心模块,支持客户机/服务器(Client/Server)结构,支持并行处理技术及面向目标的综合信息查询,且安全可靠,稳定性高。
4.2数据库内容
奎屯水库水情自动化测报系统数据库内容主要有:
(1)站点数据水情管理信息系统中的最为重要的数据,用于各应用系统中,包括各个站点的信息数据、工程资料、引水渠和泄水渠或溢洪道的基本数据(设计尺寸、高程、流量等)。
(2)文本数据包括各类技术资料、水情自动测报系统有关的规定、政策法规文件、收发文件、各类档案和技术标准等。
(3)监测数据遥测站点的日常水情监测资料,如水位、流量、累计流量等。
5系统技术特点
奎屯水情自动测报系统功能较完善,由于使用的仪器和软件均为成熟的品牌,系统可靠性良好、工作稳定;主要特点简述如下:中心站采用工控机,24小时不间断实时监测;数据传输通过智能可编程控制器RTU,对数据进行逻辑处理后,利用超短波数传电台通信;传感器精度较高,压力传感器精度可达到1厘米;实时监控,SQLSERVER数据库的数据操作及历史数据查询;方便的防洪会商及水库调度运行决策;基于以太网的C/S服务;方便的报表生成和打印功能;系统的扩展性非常好。
6系统的运行情况和效益分析
6.1系统的运行情况
奎屯河水库群水情自动测报系统已经运行两年。根据水文自动测报系统规范的要求,在实际需要设定的时段内,9个遥测站向中心站发送水文数据,以中心站收到的正确数据来计算,系统畅通率为96.4%,运行状况良好。
6.2效益分析
建设水情自动化测报系统不仅为安全度汛和优化调度提供可靠的保障,还具有较好的经济效益和社会效益。如经济上可以节约管理经费,降低管理人员的劳动强度[5]。系统投入运行后,管理人员由原来1人管1闸变为1人管多闸,不再需要上闸启闭闸门和跑上跑下看水位、记录数据、计算流量,且数据的精度和准确性较人工记录完整可靠。同时,系统的运行有利于加强用水管理,提高水库的管理水平,实现水情信息的无纸办公、闸门自动化等,在兵团及自治区范围内起到示范性作用。
7结语
综上所述,在奎屯河流域水库建立自动化测报系统,具有以下优点:
(1)系统的应用,规范了水利管理工作,使各种水管资料从原始数据录入到最终形成档案资料,对水库、渠系、工程资料查询实现了自动化,工作效率和质量大大提高减少了调水损失,争取了调度时间,降低水库的防洪风险度。
(2)减轻了工人的劳动强度,运行测报系统后,原本由各基层分别上报的实时数据,集中到了监测系统中心控制室和各领导部门的计算机的屏幕上,增强了实时性,使操作人员和领导干部随时了解水库水文的实时数据。
(3)数据的可靠性和实时性大大增强了,并方便管理,测报系统对水库进行全方位的监控,实时数据每两分钟上传一次,使领导机构能快捷地了解水库的实时信息,对水资源的合理利用和分配提供可靠的依据;
(4)维护方便,根据数据的显示情况便可判断出故障的原因,便于检修人员掌握准确情况,缩短了检修时间;
(5)杜绝了人情水、关系水等人为因素造成的水资源的浪费和流失。
(6)奎屯河流域水情自动测报系统的建立为水库的安全度汛和优化调度提供了可靠的保障,提高了水库的防洪效益和经济效益。同时,也为兵团、自治区推广建立水情自动测报系统探索了一条新的途径,积累了一些成功的经验。
参考文献
[1]郭生练编.水库调度综合自动化系统[M].武汉水利水电大学出版社.1999.17-19
[2]孙增义,吴跃.水情自动测报技术基础及应用[M].北京:中国水利水电出版社,1999
许多电力单位在电缆管理方面还存在着职责不清不楚的情况,正处于一个相互推托的环节,其中很多单位更是没有专门的电缆管理机构。
(二)管理制度,技术标准
对于电缆设备的专项管理,部分电力公司并没有相关的管理制度,技术参照标准不一,很多都是一个部门一种标准,导致单位内部出现不兼容的现象。
(三)电缆运行的监测
部分电力企业,在电缆的监测、巡视时未做到定期、定时,也做的不够到位。导致电缆存在的故障不能够及时的发现并排除、清理。针对上述电缆管理中存在的问题,笔者根据自身多年在电缆方面维护工作的经验,积累了许多相关经验,在下文中,对如何做好电缆的有效性管理提出了个人的几点建议。
二、实行电缆有效性管理的具体模式
(一)建立电缆专项管理队伍
随着电力电缆的应用的逐渐增加,电缆网络的覆盖面积正在不断的扩大。在配电网中,电缆也有逐渐成为主力军的趋势,而电缆也是最薄弱的环节。所以,加强电缆运行的有效性管理才是现目前的重点之一。笔者所在的电力公司针对电缆现状,专门设立了针对电缆管理的领导小组,在管理层之下,设置电缆的巡视队伍、检修队伍以及电缆的施工等全方面的管理。电缆管理小组对电缆实行集中制的统一管理,明确的分配每一位员工的职责,专项负责施工、检修等各项工序。根据笔者多年从事电缆运行以及管理的经验总结来提出,作为电力公司,应当建立一套电缆有效性管理的技术监察体系。当巡视队伍发现电缆出线故障时,及时上报,由管理小组提出整改方案,并立刻加以实施,将问题在最短的时间内做好完善处理;当检修队伍进行试验电缆检修的时候,管理小组应把握好技术和验收环节,将最终的检修情况和报告整体,并统一存档。
(二)开展标准化的作业工作
严格执行电缆运行的相关规则制度,按照电力电缆指导书的要求,落实标准化的作业工作,是作为电力部门提高管理质量的重要依托。面对标准化的电缆运行作业,需要从以下几方面进行:
1、交接验收时
严格按照电缆施工及验收相关规章制度,成立电力专家组对电缆工程进行验收。从电缆的运输,存放、加工,敷设、支架的配置与安装等方面把好电缆标准化的验收关卡。标准化的验收、严格,认真的工作开展,杜绝了工程中出现质量、偷工减料等问题。对于存在不规范操作要求的电力工程严厉拒收,并提出可行性的整改措施,勒令其改正,以保证工程项目的合格率,从而能够有效的降低电缆设备出现故障,进一步的提高了设备运行的可靠性。电力工程验收完毕后,及时的做好资料存档,并且录入智能电网信息支撑平台ERP,为以后的检修提供详细的资料。
2、巡视工作时
在电缆运行平时的巡视工作中,严格按照标准化作业,在借助SG-ERP国网系统支撑平台,建立出一套具有标准化运行巡视、处理存在缺陷的闭环流程在配网电缆巡视之前认真参照标准化巡视作业指导书,然后在现场执行中携带PDA终端,保障100%的使用标准化作业系统。
3、检修电缆时
考虑到电缆运行管理中存在的特殊性,对于电缆的各种设备的检修需要制定出一套针对性的指导书。例如:电缆敷设标准作业指导、高压分支箱检修等,规范电缆检修的工作流程以及电缆线路施工的具体工作程序,也确保电缆设备检修的标准化、规范化。
4、预防性试验时
笔者所在的电力公司针对预防性的规章制度,在电缆主绝缘的绝缘电阻、外护套绝缘电阻、内衬层绝缘电阻以及铜屏蔽层电阻等测试试验时,编制出标准化作业指导书,在预防性的试验下,达到试验的数据的有效性、准确性以及可靠性,并且不断的补充、更新试验的具体程序。
三、电力电缆的相关管理经验
根据多年的电缆管理运行工作中的经验,笔者所在的电力公司在电缆的管理方面也取得了一定的宝贵经验,对专业化管理、设备管理还应做到更好。
(一)电缆的专业化管理经验
作为电力公司,还需要通过电力公司所有人员的不懈努力,将施工工程中的线路故障进行有效的控制,使得电缆故障对系统的影响降至了最低。在电缆设备的检修、试验等工序中,做好现场的认真勘查,填写勘查数据,让检修、试验等工序更加具有针对性,避免对电力现场施工缺乏必要的认识、安全管理措施不到位以及人员配置,调控等问题的出现。在工序之前,召开相关会议,对可能出现的风险进行有效的辨识及控制分析。
(二)对电缆设备管理的经验
二、日常管理
事务管理者通过这部分功能将公司决议、日程安排、公司活动、奖惩信息等信息到网上,包括活动会议安排的时间、地点、主持人、主题等,员工可以查询这些信息,事务管理者没有删除信息的权限,信息的管理由系统管理员进行。
三、计划制定
该模块由企业计划、部门计划、个人计划三部分组成。企业计划由公司管理者相关的企业名称、计划主题、计划内容及时间,方便公司管理层下达指令,每位公司成员可登录系统查看。部门计划由各部门管理者相关的部门名称、计划主题、计划内容及时间,公司各部门能独立有序地在系统中建立计划。个人计划由员工个人,包括个人姓名、计划主题、计划内容及时间。系统管理者有权限对计划内容进行修改删除。
四、审核管理
审核管理模块分为申请和审核批示两部分,其中申请为每位员工都有权限在系统中,包括申请标题和申请内容。只读和读写两种权限不具备审核申请的能力,只有系统权限能够审核申请并决定是否批准。
五、员工管理
员工管理模块分为员工添加与员工维护两部分,只读和读写权限不能操作这个模块。系统权限能在该模块中进行新员工的添加,包括设定员工的用户名、姓名、登录密码、电话、E-mail、地址及员工的部门、性别、职务、权限等。在员工维护中系统权限可对现有的员工通过部门进行搜索,并对之前设定的所有资料进行查看和修改。
六、通讯管理
通讯管理模块包括显示通讯组和增加通讯详细信息,读写权限和系统权限两种权限能够增加通讯组的详细信息包括通讯组,姓名、性别、出生日期、婚姻状况、所属部门、职务、所在省份、所在城市、办公电话、移动电话、电子邮件、邮政编码、QQ、家庭电话及备注等信息。基于B/S的办公自动化管理系统的开发和使用可使企业实现对办公事务的电子化信息化达到便捷办公的目的。通过这一系统能使得管理者和员工之间的交流更加便捷,信息传达更加流畅,为企业降低生产成本,节约工作资源起了一定作用。系统运行环境应满足系统目标、系统功能与信息需求,与系统总体结构相符合,同时充分考虑系统性能、工作负荷与环境条件。其具体标准配置应充分满足系统的功能需求、信息采集传输要求、信息存储与处理能力要求、系统与人工交互能力的要求。系统配置选型应该是当前技术发展的主流,又与未来技术发展的趋势相符。无论计算机系统的硬件环境的配备,还是网络设备的配置、系统软件的选择都必须体现技术的先进性,避免因技术过时而过早地需要撤换、更新、升级。应避免单纯追求技术的先进性,所需的应是成熟而先进的技术。基于B/S的办公自动化管理系统的设计,是为了使企业下达指令管理事务上更加便捷,弥补了单纯纸质办公的不足与资源浪费,并与纸质办公一同协作,做好双线并行,互补互助。所以,在设计上要考虑超前性和可扩展性,为日后系统升级预留端口。办公自动化管理系统采用B/S模式开发,采取网站的形式。该模式的特点是:系统的管理员以及使用者在客户端对服务器端的数据库进行各种操作,由服务器端的数据库将操作的结果发送给客户端显示出来,客户端和服务器可以在同一台计算机上安装,也可以在处于联网状态的不同机器上安装,具有开发时间短、成本较低、且数据量的传输快等优点。这样就为客户是否需要下载客户端以及后台维护提供了方便性。
2电力自动化设备综合监控管理系统分析
基于当前电力系统运行维护中存在的诸多不足,必须积极提升电力系统运行的自动化、智能化、精确化、高效化以及经济化。本文以某电力工程项目为例,简要分析电力自动化设备综合监控管理系统在电网运行中的实际应用。
2.1电力自动化设备综合监控管理系统构成
该项目主要采用JZN03型电力监控管理系统。电力自动化设备综合监控管理系统研究文/陈刚随着计算机、通信以及自动化技术的快速发展,电力系统运行逐渐朝自动化、智能化方向发展,电力自动化设备综合监控管理系统被越来越广泛地应用于电力系统运行,在保障电力安全生产中发挥着及其重要的作用。本文简要分析电力系统运行维护现存不足,并以某电力工程项目为例,对电力自动化设备综合监控管理系统的构成与功能实现进行简单分析,以供同仁参考。摘要依据监控功能划分,该系统主要分为现场监控层、通信网络层以及系统管理层三大层面。
2.2电力自动化设备综合监控管理系统功能
2.2.110kV中压配电系统的监控功能实现
(1)10kV中压配电柜的监测。利用微机综合保护装置,通过网络电力仪表用通讯方式来实现对微机综合保护装置以及10kV真空断路器所提供参数与信号的实时监测,并对浏览者、管理员、操作者以及工程师的操作权限进行了相应定义。主要监测参数:三相电压/电流、零序电压/电流、电能、功率、功率因数以及频率等。主要监测信号:短路器/负荷开关状态、弹簧储能状态、自动/手动状态等状态信号;接地故障、故障跳闸、内部故障、控制回路断线等故障信号;断路器位置、接地刀位置、隔离手车位置等位置信号。
(2)变压器的监测。利用RS485通信接口,通过支持Modbus-RTU协议的现场总线用通讯方式来实现对变压器温控器的实时监测,并将相关检测参数与信号输送至监控计算机中。主要监测参数:三相绕组的温度。主要监测信号:超温报警、故障报警以及冷却风机停止/运行信号。
(3)直流屏的监测。采取类似于变压器的监测手段来实现对直流屏的实时监测。主要监测参数:输出母线电压/过电压/欠电压、蓄电池电压/电流/内阻等。主要监测信号:失电报警、单体电池失效告警、浮充/均充/预告警等报警信号;系统接地故障、直流故障、控制器故障、高频开关电源模块故障等故障信号。
2.2.2系统管理功能的实现
(1)监控界面。借助友好的人机界面,便于运行人员能够更为准确地、及时地了解并掌握电力系统的整体运行情况,断路器以及其它配电设备的实时工作/故障状态能够在监控界面上通过不同颜色鲜明显示出来,并且实际运行参数可供用户随时查阅。
(2)用户管理。对于用户实行分级管理,分为系统管理员、一般操作员与工程配置员3个等级,通常由系统管理员来设置运行人员的操作权限,并通过用户名与口令字来进行确认,从而确保操作的安全性、可靠性。
(3)事件报警。对开关的运行状态变位、故障报警、越线报警以及通讯异常报警等报警信号进行实时监测与准确记录,并第一时间内弹出相应的报警提示窗口或实现报警图形。例如,当断路器出现故障后,只有完全消除故障后,监控画面上的故障图标才会消失。
(4)报警信息查询。对报警类型、报警对象、报警内容、报警时间以及报警状态等进行有效查询,便于用户准确分析事故与高效维护系统。