[发明专利]基于3G和风光互补供电技术的远程监控维护的方法及系统

说明书

技术领域

本发明所属的技术领域为工业自动化行业，利用3G网络远程监控维护无人值守泵站，具体涉及一种基于3G和风光互补供电技术的远程监控维护的方法及系统。

背景技术

泵站是水利枢纽工程的主要设施，泵站设施为城市防洪排涝和和农村引水排灌起到关键作用。随着我国经济建设的快速发展，对水利设施和水环境提出了更高的要求。城市防汛排涝、城镇水环境、深水井群和排水设施均面临着采用现代信息化技术来进一步提升设施的要求。

  实现排水、井群、挡潮、排涝、引水等项目，泵站设备的自动化监控，集中调度管理，实时采集各种水情、工情数据是信息化建设的基础。

目前，我国正在运行的泵站多为20世纪六、七十年代建设，因受当时技术、资金、设备条件的限制，大部分泵站设备还是采用传统人工完成的管理和操作方式，长年老化失修，加上维护工程师人员短缺，整体素质偏低，致使泵站设备能耗逐年升高，排灌效益锐减，无法保障构建社会主义和谐社会的社会经济发展需求。这些问题已经引起中央和地方各级政府的高度重视，泵站的建设和大规模的更新改造已经进入新的历史时期。

为进一步提升泵站设备自动化设施水平，在泵站的建设和改造中，广泛的使用了可编程控制器PLC、工业控制计算机IPC、人机界面HMI和工业现场总线等工业自动化产品。但在泵站设备的组网过程中，通讯线路的建设还停留在铺设专用通讯线缆或采用GPRS无线通讯技术的水平。

铺设专用通讯线缆的缺点在于建造成本高、耗能高、耗时长，且在很多特殊环境下无法进行通讯线缆的建设，这些制约着泵站建设和自动化的水平。GPRS无线通讯技术数据传输量也小、响应迟钝，无法满足实时控制，视频监控，在线进行程序上下载和诊断等需求。

受我国电网建设的制约，偏远地区的泵站设备的供电也极不稳定，特别是在供不上电的情况下，传统的监控系统将失去对泵站设备的实时监控，导致供电质量直接影响到泵站设备的正常运作。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中的缺陷，提供了一种基于3G和风光互补供电技术的远程监控维护的方法及系统。利用3G无线通讯技术，网络技术，工业自动化技术的完美结合，有效的解决了铺设专用电缆或GPRS无线通讯无法进行视频传输、对控制器程序级的控制（远程的程序上下载，在线诊断等）、泵站维护人员短缺素质偏低等等的问题。新能源技术的应用，将有效的解决通讯系统备用电源的问题，在泵站设备出现故障后，给维护操作赢得更多的时间。

实现本发明的方法是：

涉及泵站设备与远程监控维护中心之间的通讯，包括了风光互补供电和远程监控维护，其中：

风光互补供电提供3G通讯、远程安全通讯、摄像和可编程控制器PLC工作备用电；风力发电机组和太阳能电池板发出的三相交流电和直流电分别通过风光互补控制器后以12V直流电存储到蓄电池组中，蓄电池组经过风光互补控制器以24V直流电输送到3G通讯模块、远程安全通讯模块、摄像头和PLC；在蓄电池组过充时，风力发电机组和太阳能电池板发出的电将通过风光互补控制器流入直流卸荷器进行卸荷；风光互补供电还实现了自动切换蓄电或待机的工作状态。

使用3G无线通讯，将泵站设备采集到的数据通过Ethernet接口传入B远程安全通讯模块到传入3G通讯模块后传输至远程监控维护中心，该远程安全通讯模块在3G网络上建立专用通道；摄像头、PLC和多功能面板HMI之间则通过以太网Profinet实时通讯。

使用PLC成熟的工业现场控制，稳定性，安全性高的特点，对泵站的泵组、水闸、各种阀门、电气系统等进行现场级控制。对Profibus DP接口的设备（如PLC从站和变频器），通过西门子工业现场总线Profibus实时通讯，对需数字量或模拟量I/O监控的设备（如液位计、流量计、电流互感器和电压互感器），直接通过I/O接口实时通讯。

使用PLC对水位数据采集监控，过程如下：用流量计采集相应进水流量和排水流量，通过PLC的模拟量输入模块实时传输到PLC中， PLC根据采集来的流量得出流量差，与液位计测得的集水池液位进行计算，根据计算出的结果，按PLC中设定顺序启动或停止电机。

使用PLC对电机运行数据采集监控，过程如下：用电流互感器和电压互感器采集电机的电流和电压数据，通过PLC模拟量输入模块传输到PLC中，PLC对所采集到的数据实时存储并传输到管理计算机中，当电机过压或过流或欠压或欠流时，PLC及时地关闭电机，并将故障信号实时传输到管理计算机，发出声光报警信号。