智能巡检控制系统在消防泵中的应用与运维
摘 要： 针对消防泵易锈蚀、维护难等问题，构建了一套智能巡检控制系统。集成信号输入单元、中央控制单元、巡检驱动单元、参数设定单元等模块，设计系统工作流程，分析并设置系统参数。通过分析系统功能与特点，提出系统运维与管理理念。智能巡检控制系统研究表明：系统不仅能够降低工作强度，还可提高维护效率、降低工作成本，为消防工作提供可靠保障。
关键词： 智能化；巡检控制；消防泵；运维
中图分类号：TP273；TH3 文献标识码：A 文章编号：2095-8412 （2018） 01-023-03
工业技术创新 URL： http： // DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2018.01.006
引言
消防水泵由电机和消防泵两部分组成。电机一般采用Y系列三相异步电动机，电机和消防泵的联接采用联轴器，经安装调校验收合格后投入运行，一般无需校正。消防水泵属于水灭火系统，在建筑工程消防系统中占有十分重要的地位。火灾发生后，最直接、有效的手段就是启动消防泵、喷淋泵消灭火源。为保证消防泵在火灾时能正常供水，常采用一用一备，但消防泵房大都安排在建筑屋地下室或半地下建筑内，其环境潮湿，导致电气性能降低。在消防水泵长时间处于待机状态时，容易造成内部泵轴和叶轮等出现锈蚀、锈死现象，火灾时无法启动运转，消防安全保障机制失效。因此，必须按照《建筑设计防火规范》定期对消防水泵进行周期性的维护巡检，以保持水泵的机械性能和电气性能始终处于良好状态[1-3]。
当前，各建筑工程消防系统对水泵灭火大都只有启、停控制措施，无法避免水泵内部部件不出现锈蚀的现象。消防泵的日常维护常采用人工巡检，工作强度大，巡检过程复杂，极易导致误操作和日常维护管理不到位。随着科学技术的进步与发展，技术创新不断地与实际问题相结合，采用集自动化和智能化于一体的巡检控制技术，可使消防泵维护工作在友好的人机交互界面下完成，不仅能够降低工作强度，也将极大地提高维护效率、降低维护成本。
1 智能巡检控制系统
1.1 系统组成
智能巡检控制系统主要由信号输入单元、中央控制单元、巡检驱动单元、参数设定单元等组成。中控室上位机控制参数的设定。各单元之间的关系如图1所示。
1.2 单元功能
1.2.1 信号输入单元
消防系统中的各种信号，如消防池的液位信号、消防管的压力信号、驱动信号、执行器件的动作信号、消控中心的控制信号等均由信号输入单元接收并传递给中央控制单元。
1.2.2 参数设定单元
采用人机界面友好的触摸屏对运行参数进行设定和更改。通过组态软件编程，使人机界面能实时动态显示所设置的参数，一旦故障发生，人机界面将显示具体故障点位并发出报警信号，同时完成对故障瞬时参数值的记忆。
本设定单元人机界面HMI装置可选西门子TP177B通用触摸屏、国产昆仑通泰TPC7062TD、台达DOP系列等产品。通过产品本身具有的以太网通信能力与中控室上位机进行信息交换联络。在接收上位机参数和指令的同时，将运行状态参数实时传输给上位机进行实时监控，HMI装置与PLC控制单元间采用MPI通信联络。
人机界面参数设定及显示如图2所示。
1.2.3 中央控制单元
中央控制单元接收来自人机界面所设定的各种参数和信号，输入单元传递的消防管路、电路的各种信号。根据输入的信号进行判断，从而通过可编程控制器对驱动系统发出控制指令。
控制单元可选用西门子S7-300系列、台达DVP24系列、和利时LE系列等，需支持Profibus-DP通信及MPI通信[4-6]。
控制过程可在人机界面装置上进行实时监控与操作。例如，图3所示为巡检状态控制画面。
1.2.4 巡检驱动单元
巡检驱动单元接收控制单元的指令，根据不同的电机参数对变频调速器进行参数的设定。利用变频调速装置的可低频输出、输出转矩大及过载能力强等特点，对日常维护的水泵进行低频率、低转速下的定时间运行。变频调速器同时还具有电机的过载与保护功能，若巡检时消防水泵发生故障，巡检驱动单元将发出报警信号并自动停止运行。
1.3 系统流程
系统流程如图4所示。
2 系统功能与特点
（1）智能巡检控制系统能完成消防水泵低速转动下的定期定时自动巡检。巡检周期及巡检时间可人为设定，一般10天左右巡检一次，每次运行2分钟。
（2）系统对巡检过程中的故障具有声光报警功能，并能记录、存储故障参数及故障点位。
（3）人机界面友好，参数设置方便，能与终端计算机联网，实现远程监控。
（4）具有防止误操作的保护功能，对长时间置于手动位状态的未按时定期的巡检予以报警，防止水泵漏检。
（5）在水泵的日常安全维护检测运行中，接到消防指令时将立即退出巡检状态并自动切换到工频回路，转入灭火准备状态。巡检时发生消防事故会立即停止巡检并启动消防泵。
（6）具有线路的过电压、过电流、短路、缺相等保护。
（7）驱动单元变频器是风机水泵专用型变频器，针对不同的消防水泵可设置多组驱动数据，通过变频器控制参数的切换，分别对消防泵和喷淋泵进行巡检。
3 系统运维与管理
消防报警及其联动控制系统工程是构成建筑工程的基本单元，因其专业要求严、技术含量高而直接关系到整个建筑物体的消防安全，关系到防火灭火的成败。消防水泵的正常运行是消防灭火的基本保障，因此必须做好智能巡检控制系统投运后的运维和管理工作。智能巡检控制系统集中反映了计算机、控制、通信等技术在消防水泵日常安全维护工作的应用，为搞好运维和管理，应做好如下重要事项：
（1）对已按照设计要求进行安装并验收合格的设备，除应按计划检查单元设备功能、各系统间的联锁联动是否正常外，还应确保设备对所处的环境的要求，包括自然环境（如温度、湿度、震动等）和设备用电环境（如用电的电压、波动范围、频率、接地是否良好等）。
（2）在手动巡检时，每次都应逐台进行循环检测，不可同时启动两台以上的水泵，否则可能会导致负载过大，造成不必要的电气件的损坏。
（3）编制安全巡检维护手册，严格执行操作规程规范，做好人员的培训工作，以保障系统投运后设备正常工作。
4 结束语
目前，智能巡检控制技术已推广应用于消防泵巡检工作中，彰显了国内综合技术应用于消防领域的先进水平。系统稳定、可扩展性能好、通信可靠、成本低、远程监控人机界面友好，克服了人工巡检过程复杂、日常维护误操作及管理不到位的缺点，在提高巡检工作自动化程度的同时也提高了数据参数的记录存档水平。不但减少了工作人员的工作量，也降低了维护成本，变频技术的应用也降低了能源的消耗，实现了对消防泵的精准监管。智能巡检控制技术还将得到更为广泛的应用。
参考文献
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[2] 王洪立， 陈国栋. 消防泵的低频自动巡检技术[J]. 电器与能效管理技术， 2009（4）： 25-27.
[3] 张辑， 陈天翔， 孙园， 等. 消防泵自动巡检系统的设计与实现[J]. 机电工程， 2011， 28（11）： 1363-1367.
[4] 廖常初. 西门子人机界面（触摸屏）组态与应用技术[M]. 北京： 机械工业出版社， 2007.
[5] 西门子（中国）有限公司. 深入淺出西门子人机界面[M]. 北京： 北京航空航天大学出版社， 2009.
[6] 西门子（中国）有限公司. 深入浅出西门子S7-300PLC[M]. 北京： 北京航空航天大学出版社， 2009.
