鄭 楠

（中煤第三建設(shè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230001）

在泵站的自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)各類(lèi)被控對(duì)象與其余設(shè)施的使用方案，得到所有的專(zhuān)業(yè)化設(shè)計(jì)方案，同時(shí)對(duì)于所有取得的各類(lèi)專(zhuān)業(yè)化設(shè)計(jì)，讓泵站中的相關(guān)設(shè)施可以得到精準(zhǔn)控制。此外針對(duì)其他設(shè)施的建設(shè)與施工，需要按照該方案的處理協(xié)調(diào)方法，依托BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)所有資源和信息的專(zhuān)業(yè)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)在性能和作用方法上的對(duì)接。

1 泵站自動(dòng)化與三維BIM集成應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)

1.1 自動(dòng)化要點(diǎn)

自動(dòng)化要點(diǎn)主要有三個(gè)要素，首先是控制精準(zhǔn)度，對(duì)于泵站來(lái)說(shuō)，其中有多種專(zhuān)業(yè)化的專(zhuān)業(yè)性設(shè)施，在各類(lèi)設(shè)施的使用和運(yùn)行參數(shù)的分析過(guò)程中，必須要全面根據(jù)當(dāng)前的自動(dòng)化系統(tǒng)工作要點(diǎn)，在得到所有專(zhuān)業(yè)化信息之后，從而根據(jù)所有信息的處理方案和運(yùn)行決策，取得目前得到的所有信息，之后按照設(shè)定的自動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)針對(duì)所有數(shù)據(jù)的處理[1]。其次是效率性，在各類(lèi)控制參數(shù)的取得過(guò)程中，要能夠在最短的時(shí)間內(nèi)得到控制結(jié)果，并且把取得的控制結(jié)果傳遞給被控對(duì)象。最后是穩(wěn)定性，要確保該設(shè)施在整個(gè)運(yùn)行壽命期間可以完全根據(jù)已經(jīng)建立的控制化工作要點(diǎn)，得到所有的專(zhuān)業(yè)性控制信息。

1.2 集成應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)

對(duì)于三維BIM集成應(yīng)用技術(shù)來(lái)說(shuō)，在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中，需要全面完成所有的綜合性管理項(xiàng)目，并且對(duì)于工程項(xiàng)目運(yùn)行以及施工過(guò)程中包含的所有信息，都能夠得到完善的管理，只有在得到所有管理信息之后，才可以在整個(gè)三維系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)于所有信息的處理。此外對(duì)于泵站中投入應(yīng)用的所有設(shè)備、管理方案、專(zhuān)業(yè)建設(shè)的管理制度以及施工過(guò)程中投入的所有資源，都可以根據(jù)各類(lèi)設(shè)施的專(zhuān)項(xiàng)處理工作方案與管理方法，讓其得到充分的建設(shè)，之后對(duì)于所有資源的使用方法、應(yīng)用原則與處理方案都可以得到科學(xué)的處理。

2 泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

2.1 整體方案設(shè)計(jì)

所謂的整體方案設(shè)計(jì)，需要能夠了解在泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，使用傳統(tǒng)控制論下的相關(guān)方法還是現(xiàn)代控制理論下的控制方法，在當(dāng)前的泵站系統(tǒng)中，已經(jīng)開(kāi)始推行使用基于人工智能技術(shù)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立的新型自動(dòng)控制體系，但是對(duì)于泵站這一復(fù)雜系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其中也必須存在一些基礎(chǔ)性以及技術(shù)更加成熟的傳統(tǒng)控制理論下的相關(guān)控制技術(shù)。比如針對(duì)濾波系統(tǒng)的建設(shè)、PID控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)等，本文認(rèn)為從各類(lèi)技術(shù)的建設(shè)成本以及使用方法上來(lái)看，當(dāng)前的工作過(guò)程中更加適合于采用PLC控制技術(shù)，從而讓整個(gè)系統(tǒng)中的所有設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)以及自我檢測(cè)能力都可以得到充分全面的保障。此外在設(shè)施總體設(shè)計(jì)方案的建設(shè)過(guò)程和管理過(guò)程中，需要了解針對(duì)被控對(duì)象以及其他設(shè)施的處置和配置方案。該系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

圖1 自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行流程圖

2.2 傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

傳感器系統(tǒng)是整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中最為關(guān)鍵與核心的技術(shù)體系之一，所有傳感器的運(yùn)行過(guò)程中，要根據(jù)該傳感器乃至于泵站內(nèi)各類(lèi)被控對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)取得分析結(jié)果和運(yùn)行參數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行選擇，之后根據(jù)所有參數(shù)的后續(xù)處理方法以及信息的處理工作協(xié)調(diào)方案，對(duì)傳感器系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析。比如在傳感器設(shè)施的選擇中，針對(duì)各類(lèi)泵站中水泵的運(yùn)行參數(shù)，其中包括轉(zhuǎn)速傳感器、震動(dòng)傳感器等，這類(lèi)傳感器設(shè)置過(guò)程要能夠和相關(guān)的被控對(duì)象進(jìn)行直接性的連接，之后通過(guò)對(duì)所有管理數(shù)據(jù)、專(zhuān)業(yè)工作信息數(shù)據(jù)的分析，以全面了解當(dāng)前系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，是否出現(xiàn)了極其嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)。此外針對(duì)其他的各個(gè)子系統(tǒng)，在建設(shè)中也需要配置專(zhuān)業(yè)設(shè)施。需要注意的是，在泵站的自動(dòng)控制過(guò)程中，也必須要能夠具備良好的安全管理能力，而所謂的安全保障能力，一方面需要分析整個(gè)系統(tǒng)中是否存在極其危險(xiǎn)的限制性因素，另一方面要分析當(dāng)前的各類(lèi)因素生成和處理過(guò)程針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)性管理結(jié)果。

2.3 通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程要完全根據(jù)傳感器本身和運(yùn)行對(duì)象之間的銜接關(guān)系、運(yùn)行方法和具體的處理工作體系，對(duì)其進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的分析和鋪排，只有在所有專(zhuān)業(yè)化管理工作信息都經(jīng)過(guò)分析之后，才可以為后續(xù)的整個(gè)體系建設(shè)工作提供幫助。針對(duì)通信系統(tǒng)本身的設(shè)計(jì)過(guò)程，需要能夠涵蓋兩個(gè)項(xiàng)目。其一是有線通信系統(tǒng)，其二是無(wú)線通信系統(tǒng)。針對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)的后續(xù)建設(shè)方法和建設(shè)原則，需要完全根據(jù)整個(gè)通信系統(tǒng)的運(yùn)行工作標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行工作機(jī)制進(jìn)行確定。比如針對(duì)PLC控制技術(shù)，在運(yùn)行過(guò)程中，需要將所有的傳感器直接和控制中樞建立電路上的關(guān)聯(lián)和交流，而針對(duì)最終取得的分析結(jié)果，就可以直接通過(guò)有線通信技術(shù)把所有的數(shù)據(jù)第一時(shí)間傳遞給被控對(duì)象，并且根據(jù)取得的控制中樞進(jìn)行分析。對(duì)于長(zhǎng)距離的通信系統(tǒng)，當(dāng)然可以從無(wú)線通信技術(shù)和有線通信技術(shù)中擇一利用，只不過(guò)要能夠完全根據(jù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)針對(duì)數(shù)據(jù)傳遞上的功率和傳遞能力方面的要求進(jìn)行選擇。此時(shí)要能夠在整個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，建立視頻監(jiān)管系統(tǒng)，此時(shí)建立的通信網(wǎng)絡(luò)渠道就必須要根據(jù)各類(lèi)信息的后續(xù)利用方法和內(nèi)容進(jìn)行選擇。

2.4 信息處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在信息處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要根據(jù)所有信息的控制中樞以及PLC控制技術(shù)的相關(guān)原理進(jìn)行配置，PLC控制技術(shù)的核心是，建立一個(gè)專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)分析核心，同時(shí)產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)可以通過(guò)人機(jī)交互界面直接展示[2]。PLC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中，首先是針對(duì)所有數(shù)據(jù)處理中心的配置，針對(duì)泵站這一大量電氣設(shè)備集中的區(qū)域，要能夠建立分層次的管理機(jī)制，最高層次為核心的處理中樞，中級(jí)層次或者低端層次，要能夠依托高端層次下發(fā)的管理任務(wù)實(shí)現(xiàn)對(duì)所有硬件設(shè)施的有效管理。其次是必須要配置專(zhuān)業(yè)的人機(jī)交互界面，要能夠使用液晶屏以及其他的各類(lèi)屏幕，把所有的信息直接展示，同時(shí)也要開(kāi)發(fā)出對(duì)應(yīng)軟件，軟件的功能是允許人員根據(jù)當(dāng)前框架產(chǎn)生的信息進(jìn)行人工控制，需要在軟件內(nèi)輸入相應(yīng)的控制指令和控制信息。最后是針對(duì)信息傳遞端口的建設(shè)，該系統(tǒng)允許當(dāng)前建立的有線通信系統(tǒng)或無(wú)線通信系統(tǒng)和所有產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，一起通過(guò)該端口向被控對(duì)象傳遞。

2.5 被控對(duì)象系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在各項(xiàng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，本文認(rèn)為主要面向兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是直接對(duì)水泵運(yùn)行狀態(tài)和出力功率造成影響的分析，另一個(gè)是針對(duì)其他管理對(duì)象的處理，最為主要的是泵站中配置的各類(lèi)水泵，所有水泵要能夠和被控對(duì)象和電力系統(tǒng)進(jìn)行直接性的連接。針對(duì)連接的結(jié)果，要根據(jù)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行方法和處理中樞對(duì)其進(jìn)行選擇和配置。而針對(duì)選擇與配置的工作結(jié)果，要根據(jù)這一對(duì)象進(jìn)行指令方面的調(diào)整和使用，之后根據(jù)新的管理方法和配置原則，對(duì)生成的運(yùn)行參數(shù)做出優(yōu)化。對(duì)于后續(xù)工作，主要是通過(guò)傳感器的使用，收集相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的所有信息，比如針對(duì)封閉空間的配電柜，就要配置煙霧傳感器和光電傳感器，這兩個(gè)傳感器的作用是，直接收集封閉空間內(nèi)產(chǎn)生的環(huán)境空間參數(shù)變化信息，如果發(fā)現(xiàn)這類(lèi)信息指標(biāo)直接說(shuō)明整個(gè)區(qū)域內(nèi)存在火災(zāi)等問(wèn)題時(shí)，那么發(fā)出的指令要能夠直接與值班室的報(bào)警裝置連接并發(fā)出警示信號(hào)，同時(shí)發(fā)生的故障類(lèi)型要直接在軟件交互界面上展示，讓消防人員和安全管理人員第一時(shí)間投入問(wèn)題的解決。

3 泵站三維BIM集成應(yīng)用技術(shù)的使用

3.1 建筑空間配置

建筑空間的配置中，針對(duì)所有的專(zhuān)業(yè)性建筑以及其他的各類(lèi)輔助性建筑，必須要完成空間的規(guī)劃作用，因?yàn)椴煌臻g以及類(lèi)型的建筑，自然會(huì)對(duì)空間的規(guī)劃模式具有不同的要求，同時(shí)對(duì)于配電系統(tǒng)，由于在自動(dòng)化控制體系之下的泵站必須要能夠建立機(jī)房，且機(jī)房中需要投建計(jì)算機(jī)設(shè)施，那么在整個(gè)空間的運(yùn)行階段，一方面要能夠?qū)崿F(xiàn)針對(duì)主體空間的配置，另一方面要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于內(nèi)部空間的配置[3]。對(duì)主體工程的配置，主要是在該建筑物的外墻結(jié)構(gòu)內(nèi)，以交叉的形式完成防護(hù)性屏蔽網(wǎng)的設(shè)施建設(shè)，此時(shí)就需要利用三維BIM集成應(yīng)用技術(shù)，直接建立這一鋼筋網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。同時(shí)可以將取得的結(jié)果直接模擬分析，在確定發(fā)生雷雨天氣時(shí)，該鋼筋系統(tǒng)能否起到應(yīng)有的電磁波屏蔽工作。另一方面是針對(duì)內(nèi)部空間的合理規(guī)劃，比如針對(duì)所有機(jī)箱放置位置的規(guī)劃、供配電系統(tǒng)的位置規(guī)劃、相關(guān)設(shè)施和設(shè)備檢測(cè)過(guò)程中的各類(lèi)設(shè)施規(guī)劃等，所有取得的規(guī)劃結(jié)構(gòu)和規(guī)劃信息都要預(yù)留足夠的空間。此外針對(duì)需要調(diào)整的項(xiàng)目，要根據(jù)集成后的處理結(jié)果，對(duì)變更項(xiàng)目作出定量分析。比如某工程的變更分析數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 泵站項(xiàng)目變更集成管理管理表（單位：%）

3.2 電力裝置配置

在電力裝置的配置過(guò)程中，需要全面保障所有參數(shù)都可以得到全面科學(xué)的配置，而且在得到了專(zhuān)業(yè)化的配置工作結(jié)果之后，也可以為后續(xù)的整個(gè)體系施工和建設(shè)工作提供幫助。對(duì)于各類(lèi)線纜系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程，要根據(jù)所有設(shè)備的管理工作、管理工作標(biāo)準(zhǔn)以及取得的工作信息，對(duì)所有的電力裝置進(jìn)行科學(xué)建設(shè)。比如針對(duì)泵站內(nèi)的供配電系統(tǒng)，就需要分析所有線纜是否需要在墻體內(nèi)鋪設(shè)，同時(shí)研究在地面區(qū)域是否處于裸露狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)存在各類(lèi)高風(fēng)險(xiǎn)的運(yùn)行問(wèn)題，則需要和該設(shè)施的后續(xù)運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行工作標(biāo)準(zhǔn)建立良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)針對(duì)電力裝置的其他設(shè)施，在具體的處理和接觸過(guò)程中，也必須根據(jù)各類(lèi)設(shè)施的搭建配置工作標(biāo)準(zhǔn)、處理標(biāo)準(zhǔn)和工作協(xié)調(diào)預(yù)案，得到專(zhuān)業(yè)化的管理工作數(shù)據(jù)。

3.3 建筑整體鋪排

在建筑的總體鋪排過(guò)程中，要分析泵站周邊所有建筑的工作關(guān)系和處理原則，只有在所有取得的結(jié)果都得到科學(xué)、良好的配置之后，才可以認(rèn)為當(dāng)前建立的質(zhì)量管理工作標(biāo)準(zhǔn)具有良好的可操作性。三維BIM集成技術(shù)的使用過(guò)程，要能夠充分分析整個(gè)區(qū)域可容納的建筑物數(shù)量，對(duì)于新設(shè)施的配置，要求可以根據(jù)該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)針對(duì)取得的所有專(zhuān)項(xiàng)化的處理工作結(jié)果，都必須要能夠以專(zhuān)項(xiàng)工作體系和新型管理規(guī)劃的模式進(jìn)行鋪排。之后在取得了所有鋪排方案之后，可以在空間內(nèi)的搭配位置、空間的使用方法上，實(shí)現(xiàn)對(duì)于各類(lèi)信息處理工作的落實(shí)，并確保都符合管理標(biāo)準(zhǔn)和性能要求，此時(shí)即可視為泵站的建筑物空間，在處理形式上具有可靠性、科學(xué)性與完善性。

3.4 內(nèi)部設(shè)施構(gòu)造

在內(nèi)部設(shè)施的構(gòu)造中，需要依托三維BIM集成技術(shù)，一方面實(shí)現(xiàn)針對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)建筑的合理鋪排，并為空間的建設(shè)過(guò)程提供全面性幫助，并進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化管理，對(duì)于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，要根據(jù)當(dāng)前已經(jīng)建立了的建筑物三維空間形象，以及BIM技術(shù)使用方法，了解所有可以裝配的設(shè)施使用方法[4]。對(duì)于后項(xiàng)工作，在各類(lèi)設(shè)施和空間的后續(xù)分析中，要分析處理形式和可操作模式進(jìn)行配置，針對(duì)其中所需要配置的所有設(shè)備，依托于當(dāng)前已經(jīng)建立了的建筑物內(nèi)部空間搭配方法和搭配原則，對(duì)其進(jìn)行調(diào)整和建設(shè)。比如針對(duì)泵站中的水泵設(shè)備，就要了解泵站內(nèi)的搭配位置以及空間的規(guī)劃方法，尤其要分析當(dāng)前建立的各類(lèi)供配電系統(tǒng)以及設(shè)備本身是否能夠得到科學(xué)專(zhuān)項(xiàng)的調(diào)整。

3.5 工程信息集成

在工程信息的集成過(guò)程中，要根據(jù)所有的專(zhuān)項(xiàng)信息使用方法、配置原則和操作模式對(duì)其進(jìn)行科學(xué)選擇，同時(shí)針對(duì)該過(guò)程中的人員配置模式、工期的管理模式、成本的投入模式等，根據(jù)當(dāng)前所有工程項(xiàng)目的施工方案和施工標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化處理。同時(shí)針對(duì)所有工程信息的后續(xù)使用方案，根據(jù)這類(lèi)信息的協(xié)調(diào)和處理工作機(jī)制實(shí)現(xiàn)信息整合。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，泵站新型自動(dòng)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，所涉及的主要工作包括傳感器的設(shè)計(jì)、信息控制中樞的設(shè)計(jì)、被控對(duì)象的設(shè)計(jì)等，所有的設(shè)計(jì)工作在具體的建設(shè)與分析過(guò)程中，必須保持整個(gè)系統(tǒng)的科學(xué)運(yùn)行。而對(duì)于三維BIM集成技術(shù)的使用過(guò)程，主要包括主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、搭配空間的設(shè)計(jì)、設(shè)施配置方法的設(shè)計(jì)等。