一种复杂地形长距离管道输水系统的远程控制系统及方法

技术领域

本发明涉及管道输送水资源，尤其是一种复杂地形长距离野外管道输水系统的远程控制系统及方法。

背景技术

随着城市建设的发展和生活水平的日益提高，以及自然干旱，需水量不断剧增。同时由于人类的生产、生活和社会活动等原因，城市附近水源地下水位不断下降，湖泊等取水地水资源日益枯竭。为保证社会经济的可持续发展，生态水资源的保护已迫在眉睫，利用泵站管道调水，让湖泊水等流动起来、合理用水是治理水污染、保护生态水资源有效方法。因此，采用长距离、高扬程、大流量、复杂地形管道输调水项目也越来越多。

目前，随着科技和工业的发展，对于水资源的调取输送技术已经可以实现长距离、复杂地形、高扬程的输送。在复杂地形高扬程大管径长距离管道输调水系统中，管道线路地处地形复杂，属于野外管线，线路较长，光缆敷设施工困难且成本较高。管线沿线各阀室及分水点较多，而对分水点设备数据的监测及控制尤为重要，在管线输水过程中需要对管线各阀室及分水点的流量、压力进行实时监测，并根据监测数据及需水量实时调节流量调节阀开度。

由于管道输水系统处于野外管道，且距离太长，光缆建设成本较高，因此，较多的管道输水系统均未设计野外管线各阀室及分水点的自动控制，只能人工在现场手动操作及数据监测，投入的人力较多，且现场数据反馈较慢，影响生产和增加生产成本，降低了输水量。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种复杂地形长距离管道输水系统的远程控制系统及方法，能够有效解决长距离复杂地形野外输水系统的阀室及分水点设备无线远程自动控制技术难题，避免了压力、流量监测数据反馈不及时，以及阀门开关投入大量人力；有效的降低人力资源投入，建设成本投入，提高了管线生产能力；使各分水点按需水量进行精确供水控制，具有安全可靠、效率高、控制精确等优点。

本发明采用的技术方案如下：

本发明一种复杂地形长距离管道输水系统的远程控制系统，包括安装在野外管线各阀室及分水点管道上的数据采集设备、无线远程通信设备，以及远程控制中心；所述数据采集设备，用于采集野外管线各阀室及分水点的流量、压力、阀门开度数据；所述无线远程通信设备，用于将数据采集设备采集的数据反馈至远程控制中心；所述远程控制中心，用于将上传的数据进行显示，并发送控制指令，进行实时调节操控。

进一步的，所述数据采集设备包括压力变送器、流量变送器、电动阀和流量调节阀。

进一步的，所述数据采集设备与无线远程通信设备之间还设置有PLC，PLC通过连接电缆分别连接压力变送器、流量变送器、电动阀和流量调节阀。

进一步的，所述无线远程通信设备包括设置在野外管线各阀室及分水点与远程控制中心之间的4G/5G通信设备。

进一步的，所述4G通信设备包括设置在野外管线各阀室及分水点的无线远程PLC和信号接收器，以及设置在远程控制中心的无线远程收发装置；所述无线远程PLC内安装有4G电话流量卡。

进一步的，所述无线远程PLC一端连接信号接收器，另一端连接PLC。

进一步的，所述远程控制中心包括云平台和终端电脑，终端电脑显示云平台接收的数据，以及对电动阀和流量调节阀进行实时调节操控。

进一步的，所述远程控制中心包括至少一个控制中心，控制中心包括安装在分水点或几个分水点中心的控制中心，或者安装在总部的控制中心。

本发明一种复杂地形长距离管道输水系统的远程控制方法，复杂地形长距离管道输水系统采用复杂地形长距离管道输水系统的远程控制系统，具体远程控制方法包括以下步骤：

步骤一：检查数据采集设备的供电是否正常，工作是否正常；

步骤二：通过连接电缆将数据采集设备连接至PLC，将数据采集设备收采集到的实时数据传输反馈至PLC；

步骤三：PLC将所接收的实时数据共享到无线远程PLC；

步骤四：无线远程PLC将所接收到的实时数据传输反馈至云平台；

步骤五：云平台与终端电脑中实时在线的监测及控制软件无线连接，将采集到的流量、压力、阀门开度实时数据显示在控制软件的画面中；

步骤六：根据控制软件显示的数据监控分水点的流量、压力、阀门开度；并根据生产的要求，对电动阀和流量调节阀进行开度调节控制。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明有效解决长距离复杂地形输水系统的阀室及分水点设备无线远程自动控制技术难题。

2、本发明有效提高了输水管线的生产能力，使各分水点需水量得到精确控制；其安全可靠、效率高、控制精确，有效降低人力资源投入及工程建设投入；同时对输水管线的安全、稳定、经济运行起到积极的促进作用。

3、本发明提高了管道输调水系统的稳定性及管道输送的工作效率，延长管道的使用寿命，提高了输调水的经济效益。

4、本发明对水资源进行合理分配，有效避免水资源浪费，预计水资源保护效益或更高。

5、本发明为复杂地形高扬程大管径长距离管道输调水系统水资源领域，提供该技术借鉴之用，促进管道输送水资源业务不断发展。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明实施例中一种复杂地形长距离管道输水系统的远程控制系统的结构示意图。

图2是本发明实施例中一种复杂地形长距离管道输水系统的远程控制方法的流程图。

图中标记：1-信号接收器，2-无线远程PLC，3-云平台，4-PLC，5-终端电脑，6-压力变送器，7-连接电缆，8-流量变送器，9-电动阀，10-流量调节阀。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明公开了一种复杂地形长距离管道输水系统的远程控制系统，包括安装在野外管线各阀室及分水点管道上的数据采集设备、无线远程通信设备，以及远程控制中心；所述数据采集设备，用于采集野外管线各阀室及分水点的流量、压力、阀门开度数据；所述无线远程通信设备，用于将数据采集设备采集的数据反馈至远程控制中心；所述远程控制中心，用于将上传的数据进行显示，并发送控制指令。

如图1所示，将压力变送器6、流量变送器8、电动阀9、流量调节阀10等各设备安装至野外管线各阀室及分水点的管道上；采用连接电缆7将现场安装完成的各设备：压力变送器6、流量变送器8、电动阀9、流量调节阀10连接至PLC 4；在野外管线各阀室及分水点安装无线远程PLC 2；采用连接电缆7将PLC 4和无线远程PLC 2连接；在野外管线各阀室及分水点安装信号接收器1，连接至无线远程PLC 2；所述无线远程PLC 2装有4G电话流量卡，由信号接收器1接收4G信号，实现无线网络；通过无线远程PLC 2控制装置将实时数据反馈至云平台3；在集控中心的终端电脑5中，建立一套实时在线的监测及控制软件与云平台3无线连接，能提供各数据历史及设备运行情况，确保压力、流量数据及设备运行情况监测结果及时、准确的传输到控制中心，实现设备的远程监测及控制。

在一个实施例中，无线远程通信设备包括设置在野外管线各阀室及分水点与远程控制中心之间的5G通信设备，采用5G进行通信；所述远程控制中心包括至少一个控制中心。

在另一个实施例中，远程控制中心可以根据实际需要设置，可以安装在某个分水点，由分水点进行监控，或者几个分水点中心的位置，对几个分水点同时监控，或者某个分水点直接对其他分水点进行监控，或者安装在总部的控制中心，由总部监控中心统一监控；远程控制中心可以设置一个，或者设置多个，方便不同地方、不同的工作人员查看。

如图2所示，本发明公开一种复杂地形长距离管道输水系统的远程控制方法，包括以下步骤：

步骤一：检查数据采集设备的供电是否正常，工作是否正常；数据采集设备包括信号接收器1、无线远程PLC 1、PLC 4、终端电脑5、压力变送器6、流量变送器8、电动阀9、流量调节阀10；

步骤二：通过连接电缆将数据采集设备连接至PLC，将数据采集设备收采集到的实时数据传输反馈至PLC；

步骤三：PLC将所接收的实时数据共享到无线远程PLC；将4G电话流量卡安装至无线远程PLC中，由信号接收器接收4G信号，实现无线网络；

步骤四：无线远程PLC将所接收到的实时数据传输反馈至云平台；

步骤五：云平台与终端电脑中实时在线的监测及控制软件无线连接，将采集到的流量、压力、阀门开度实时数据显示在控制软件的画面中；

步骤六：根据控制软件显示的数据监控分水点的流量、压力、阀门开度；并根据生产的要求，对电动阀和流量调节阀进行开度调节控制。

通过以上的实时方式实现了无线远程控制系统及方法，有效解决长距离复杂地形输水系统的阀室及分水点设备远程自动控制技术难题，避免了压力、流量监测数据反馈不及时，阀门开关投入大量人力问题，能有效的降低人力资源投入，提高了管线生产能力，使各分水点按需水量进行精确供水控制，安全可靠、效率高、控制精确等优点。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。