CN112558562A - 一种泵站管理系统 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种泵站管理系统，该系统包括：通过物理隔离设备连接的生产控制子系统和信息管理子系统；其中，所述生产控制子系统，用于采集泵站监测数据，以及控制泵站机组的工作状态；所述信息管理子系统，用于管理泵站监测数据，以及根据泵站监测数据对泵站进行管理；所述物理隔离设备，用于按照预设的数据共享规则，控制所述生产控制子系统与所述信息管理子系统之间的数据传输。该泵站管理系统可以实现对泵站的全面监测和集中管控，实现了监测与管理相统一，可以使得泵站监测和管理更高效。

Description

一种泵站管理系统

技术领域

本申请涉及泵站运行管理技术领域，尤其涉及一种泵站管理系统。

背景技术

水利是我国国民经济的重要基础设施，泵站作为水利工程的重要组成部分，承担着区域性的除涝、灌溉、调水和供水的重任。

随着泵站数量以及泵站规模的不断扩充，单纯依靠人工实地管理泵站的方式已经越来越无法满足生产需求，因此迫切需要自动化的泵站管理系统，用于对泵站进行统一管控。

发明内容

基于上述需求，本申请提出一种泵站管理系统，可以实现对泵站的全面监测和集中管控。

本申请提出的技术方案具体如下：

一种泵站管理系统，包括：

通过物理隔离设备连接的生产控制子系统和信息管理子系统，以及数据采集单元；

其中，所述生产控制子系统，用于采集泵站监测数据，以及控制泵站机组的工作状态；

所述信息管理子系统，用于管理泵站监测数据，以及根据泵站监测数据对泵站进行管理；

所述物理隔离设备，用于按照预设的数据共享规则，控制所述生产控制子系统与所述信息管理子系统之间的数据传输；

所述数据采集单元设置于所述生产控制子系统或所述信息管理子系统；当所述数据采集单元设置于所述生产控制子系统时，所述数据采集单元通过有线数据链路，与泵站的各个传感器以及所述生产控制子系统的中心服务器连接；当所述数据采集单元设置于所述信息管理子系统时，所述数据采集单元通过无线专网，与泵站的各个传感器以及所述信息管理子系统的中心服务器连接。

可选的，所述物理隔离设备按照预设的数据共享规则，控制所述生产控制子系统与所述信息管理子系统之间的数据传输，具体包括：

对所述生产控制子系统与所述信息管理子系统之间传输的、符合设定数据格式并且与设定数据路由规则相匹配的数据包进行路由转发。

可选的，所述对所述生产控制子系统与所述信息管理子系统之间的传输的、符合设定数据格式并且与设定数据路由规则相匹配的数据包进行路由转发，包括：

判断所述生产控制子系统向所述信息管理子系统发送的数据包的数据格式是否为设定数据格式；

如果是设定数据格式，则从所述数据包中提取得到数据包路由信息；

将所述数据包路由信息与预设的数据路由规则逐条进行对比，确定与所述数据包路由信息匹配的数据路由规则；

按照与所述数据包路由信息匹配的数据路由规则，对所述数据包进行路由转发处理。

可选的，所述生产控制子系统，包括：

泵站控制模块以及环境监测模块，所述泵站控制模块与所述环境监测模块之间通过第一逻辑隔离设备连接；

所述泵站控制模块，用于采集泵站机组的运行数据，以及控制泵站机组的工作状态；所述运行数据至少包括运行状态参数、励磁、稳定性、振动参数、摆动参数；

所述环境监测模块，用于采集泵站环境数据，以及对泵站环境数据进行存储及管理；所述环境数据至少包括安全状态、水流量、水情、雨情、水质；

所述第一逻辑隔离设备，按照预设的逻辑隔离规则，控制所述泵站控制模块与所述环境监测模块之间的数据传输。

可选的，所述第一逻辑隔离设备按照预设的逻辑隔离规则，控制所述泵站控制模块与所述环境监测模块之间的数据传输，具体包括：

按照预设的网络地址转换协议和访问控制列表，控制所述泵站控制模块与所述环境监测模块之间的数据传输。

可选的，所述泵站控制模块，包括：

相互连接的机组控制单元、控制中心服务器，以及泵站自动控制单元；

所述机组控制单元，用于采集泵站机组的运行数据并将采集的运行数据发送给所述控制中心服务器，以及控制泵站机组的工作状态；

所述控制中心服务器，用于存储泵站机组的运行数据，以及与所述环境监测模块和所述信息管理子系统进行数据交互；

所述泵站自动控制模块，用于基于所述机组控制单元采集的泵站机组的运行数据，向所述机组控制单元发送控制指令，以控制所述泵站机组的工作状态。

可选的，所述机组控制单元，包括：

现地控制单元，用于采集泵站机组的实时状态数据，以及对泵站机组进行控制；

稳定控制单元，用于对泵站机组稳定性进行监测及控制；

振摆保护单元，用于对泵站机组的振动情况和摆动情况进行监测；

可选的，所述环境监测模块，包括：

相互连接的监测中心服务器，以及物联网平台；

所述监测中心服务器，用于获取及存储泵站环境数据，以及与所述泵站控制模块和所述信息管理子系统进行数据交互；

所述物联网平台，用于对各项泵站环境数据进行联合监控。

可选的，所述信息管理子系统，包括：

第一信息管理模块和第二信息管理模块，所述第一信息管理模块和所述第二信息管理模块之间通过第二逻辑隔离设备连接；

其中，所述第一信息管理模块，用于采集及管理泵站监测数据，以及根据泵站监测数据对泵站进行管理；

所述第二信息管理模块，用于从所述第一信息管理模块获取泵站监测数据，并且向用户端输出所获取的泵站监测数据；

所述第二逻辑隔离设备，用于按照预设的逻辑隔离规则，控制所述第一信息管理模块与所述第二信息管理模块之间的数据传输，以及对所述第一信息管理模块实施网络隔离保护。

可选的，所述第一信息管理模块，包括：

视频监控单元、与所述视频监控单元连接的管理中心服务器，以及与所述管理中心服务器连接的大数据平台；

所述视频监控单元，用于采集泵站现场视频监控数据；

所述管理中心服务器，用于获取及存储泵站监测数据，以及与所述生产控制子系统以及所述第二信息管理模块进行数据交互；

所述大数据平台，用于根据所述管理中心服务器中存储的泵站监测数据，对泵站进行管理。

可选的，所述大数据平台，包括：

泵站可视化管理模块，用于对泵站进行全场景三维建模展示；

联合调度模块，用于根据从管理中心服务器获取的泵站监测数据，对泵站进行联合调度。

可选的，所述第二信息管理模块向用户端输出所获取的泵站监测数据，包括：

通过系统门户网站和/或系统管理应用程序，输出所获取的泵站监测数据。

可选的，所述系统包括一数据采集单元，所述数据采集单元设置于所述生产控制子系统或所述信息管理子系统；

当所述数据采集单元设置于所述生产控制子系统时，所述数据采集单元通过有线数据链路，与泵站的各个传感器以及所述生产控制子系统的中心服务器连接；

当所述数据采集单元设置于所述信息管理子系统时，所述数据采集单元通过无线专网，与泵站的各个传感器以及所述信息管理子系统的中心服务器连接。

可选的，所述生产控制子系统与所述信息管理子系统采用统一的服务器标准、数据库标准和数据采集存储标准。

本申请提出的泵站管理系统，通过生产控制子系统实现对泵站监测数据的采集，以及实现对泵站机组的工作控制，同时，信息管理子系统实现对泵站监测数据的集中管理以及基于泵站监测数据对泵站进行管理。基于上述的生产控制子系统和信息管理子系统的结合，本申请实施例提出的泵站管理系统可以实现对泵站的全面监测和集中管控，实现了监测与管理相统一，可以使得泵站监测和管理更高效。

另外，该泵站管理系统中的物理隔离设备的应用，既实现了生产控制子系统与信息管理子系统的数据共享，还可以保障生产控制子系统采集的泵站监测数据的安全性，可以有效防止泵站现地生产设备数据泄露以及防止泵站受到外界攻击。因此，该泵站管理系统具有更高的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的泵站管理系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的泵站管理系统的另一种结构示意图；

图3是本申请实施例提供的网络地址转换协议的处理过程示意图；

图4是本申请实施例提供的泵站管理系统的管理层级划分示意图。

具体实施方式

本申请实施例技术方案适用于对泵站进行统一地、自动化管控的应用场景，采用本申请实施例提出的泵站管理系统，能够对泵站信息进行集中采集，以及通过集中采集的泵站数据，对泵站进行管理，从而可以代替人工对泵站进行实地管控，有效提高了对泵站的管理效率。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1所示，本申请实施例提出的泵站管理系统，包括：

通过物理隔离设备3连接的生产控制子系统1和信息管理子系统2；

其中，所述生产控制子系统1，用于采集泵站监测数据，以及控制泵站机组的工作状态。

本申请实施例提出的泵站管理系统，用于对泵站进行信息管理及工作管理。该泵站管理系统与泵站现场布置的泵站机组监测设备、各类数据监测传感器、视频监控设备等现地监控装置相连接，该泵站管理系统通过上述的现地监控装置获取泵站监测数据。

所述生产控制子系统1，主要实现对泵站现地数据进行采集，以及对泵站机组进行生产及工作控制。例如，生产控制子系统1对泵站机组的工作参数进行监测，当泵站机组的工作参数超出正常阈值时，可以直接对泵站机组的工作进行控制，保证泵站机组的正常工作。

另一方面，生产控制子系统1还可以基于管理人员通过生产控制子系统1触发的控制指令，对泵站机组的工作状态进行相应调整。或者，生产控制子系统1可以接收管理人员通过上述的信息管理子系统3发送的控制指令，基于接收的控制指令，对泵站机组进行工作控制。

所述信息管理子系统2，用于管理泵站监测数据，以及根据泵站监测数据对泵站进行管理。

该信息管理子系统2，主要用于对泵站监测数据进行存储、管理，以及与泵站管理用户进行交互，实现泵站监测数据的分析、泵站监测数据向用户的展示，以及基于用户操作触发泵站管理控制指令。

该信息管理子系统2，还可以实现对泵站监测数据的自动分析，并基于分析结果自动执行对泵站的管理。

所述物理隔离设备3，用于按照预设的数据共享规则，控制所述生产控制子系统与所述信息管理子系统之间的数据传输。

物理隔离设备3，实现生产控制子系统1与信息管理子系统2之间的网络连接的物理隔离。具体的，物理隔离设备3只允许符合预设的数据共享规则的数据包通过，对于不符合预设的数据共享规则的数据包传输，物理隔离设备3将其拦截，并将数据包丢弃，从而对生产控制子系统1与信息管理子系统2之间的数据共享进行控制。

物理隔离设备3的应用，可以保证生产控制子系统1的数据安全，避免泵站监测数据的泄露，同时避免外界对泵站的恶意控制。

示例性的，上述的物理隔离设备3可以是隔离网闸、物理隔离卡等具有网络物理隔离功能的硬件设备，该物理隔离设备3的具体工作原理，可参照常规的物理隔离设备的功能，本申请实施例不再详述。

需要说明的是，上述的生产控制子系统1，可以是对应一个泵站的生产控制子系统1，该生产控制子系统1实现对泵站内所有生产设备的监测以及对所有泵站机组的工作控制；或者，一个生产控制子系统1也可以对应多个泵站，即一个生产控制子系统1对多个泵站的生产设备同时进行监测以及对多个泵站的所有泵站机组进行工作控制。

在本申请实施例中，上述的泵站管理系统所包含的生产控制子系统1的数量可以是一个也可以是多个。当其数量为一个时，其可以用于管控一个泵站，也可以同时管控多个泵站；当其数量为多个时，通常是一个生产控制子系统1用于管控一个泵站，也可以是一个生产控制子系统1管控多个泵站。

上述的信息管理子系统2的数量为一个，用于实现对各个生产控制子系统1所采集的泵站监测数据的集中管理，以及通过各个生产控制子系统1实现对各个泵站的管理。

本申请实施例仅以一个生产控制子系统1与一个信息管理子系统2为例，介绍本申请提出的泵站管理系统的组成结构，以及该泵站管理系统实现泵站管理的原理。

通过上述介绍可见，本申请实施例提出的泵站管理系统，通过生产控制子系统1实现对泵站监测数据的采集，以及实现对泵站机组的工作控制，同时，信息管理子系统2实现对泵站监测数据的集中管理以及基于泵站监测数据对泵站进行管理。基于上述的生产控制子系统1和信息管理子系统2的结合，本申请实施例提出的泵站管理系统可以实现对泵站的全面监测和集中管控，实现了监测与管理相统一，可以使得泵站监测和管理更高效。

另外，该泵站管理系统中的物理隔离设备3的应用，既实现了生产控制子系统1与信息管理子系统2的数据共享，还可以保障生产控制子系统1采集的泵站监测数据的安全性，可以有效防止泵站现地生产设备数据泄露以及防止泵站受到外界攻击。因此，该泵站管理系统具有更高的安全性。

示例性的，本申请实施例上述的预设的数据共享规则，具体可以是，生产控制子系统1和信息管理子系统2之前传输数据时，只有符合设定数据格式并且符合设定的数据路由规则的数据包才能通过物理隔离设备3，其他的数据包均无法通过物理隔离设备3进行传输。

则，上述的物理隔离设备3按照预设的数据共享规则，控制生产控制子系统1与信息管理子系统2之间的数据传输，具体为：

物理隔离设备3对生产控制子系统1与信息管理子系统2之间传输的、符合设定数据格式并且与设定数据路由规则向匹配的数据包进行路由转发，对于不符合设定数据格式，或者与设定数据路由规则不匹配的数据包，则直接丢弃。

作为优选的实现方式，本申请实施例设定，生产控制子系统1与信息管理子系统2之间只能文本形式传输数据，也就是只能传输文本格式的数据。

而且，保证生产控制子系统1的生产数据不外泄，是保证泵站正常运转的根本，因此，物理隔离设备3重点对生产控制子系统1向信息管理子系统2的单向数据传输进行控制，避免生产控制子系统1采集的泵站监测数据，例如泵站工作参数数据、泵站水雨情、泵站水质等，随意向外泄露。

当物理隔离设备3接收到从生产控制子系统1向信息管理子系统2发送的单向数据包时，首先判断该数据包的数据格式是否为设定数据格式，也就是验证该数据包是否为文本数据包。

单个文本形式的数据包可传输的数据量有效，因此，文本形式的数据包可以允许关键、主要的数据以文本形式传输，但是不允许其他格式的附加数据传输，由此可以防止大量数据在短时间内泄漏。

如果从生产控制子系统1向信息管理子系统2发送的单向数据包不是文本数据包，则物理隔离设备3直接将该数据包丢弃。

如果是文本数据包，也就是确认该数据包的数据格式为文本格式，则物理隔离设备3从该数据包中提取得到数据包路由信息，该数据包路由信息具体包括源MAC地址、目的MAC地址、源IP地址、目的IP地址、源端口号、目的端口号、协议类型等。

进一步的，物理隔离设备3将上述数据包路由信息，与预设的各个数据路由规则逐条进行对比，确定与上述数据包路由信息匹配的数据路由规则。

然后，物理隔离设备3按照与所述数据包路由信息匹配的数据路由规则，对该数据包进行路由转发处理，即将该数据包转发至信息管理子系统2中的目标IP地址或目标端口。

在上述处理过程中，物理隔离设备3使用SCSI协议实现网络开关，从而实现网络物理隔离。SCSI协议的具体内容和基于该协议的网络开关实现过程，可参见现有相关技术，本实施例不再详述。

作为可选的处理方式，对于从信息管理子系统2向生产控制子系统1发送的数据，物理隔离设备3主要对传输的数据包的数据格式进行控制，即，只允许文本形式的数据包通过物理隔离设备3传输，使得从信息管理子系统2向生产控制子系统1发送的数据包无法携带应用数据。

参见图2所示，上述的生产控制子系统1，又分为泵站控制模块11以及环境监测模块12，泵站控制模块11与环境监测模块12之间通过第一逻辑隔离设备13连接。

其中，上述的泵站控制模块11，用于采集泵站机组的运行数据，以及控制泵站机组的工作状态。

其中，所述运行数据至少包括运行状态参数、励磁、稳定性、振动参数、摆动参数。

具体的，上述的泵站控制模块11与泵站的泵站机组、辅控单元、励磁、状态传感器连接，可以直接采集泵站机组的运行状态参数、励磁、稳定性、振动参数、摆动参数等运行数据。

同时，泵站控制模块11还具备控制功能，包括自动控制、管理人员手动控制。一方面，当泵站控制模块11通过采集的泵站机组运行数据确定泵站机组工作状态异常时，可以按照设定的控制模式，对泵站机组工作状态进行调整，使其保持正常工作状态。另一方面，泵站控制模块11设置有人机交互端口，管理人员可以通过人机交互，在泵站控制模块11上触发泵站控制指令，泵站控制模块11基于管理人员触发的控制指令，对泵站机组的工作状态进行调整。

另外，泵站控制模块11还具备数据存储功能，通过中心服务器，实现对泵站机组运行数据的存储，以及实现对泵站机组运行数据的管理，例如，基于存储的泵站机组运行数据，对泵站机组的工作状态进行调整。

所述环境监测模块12，用于采集泵站环境数据，以及对泵站环境数据进行存储及管理。

其中，所述环境数据至少包括安全状态、水流量、水情、雨情、水质。

具体的，环境监测模块12，用于对泵站环境进行监测。该环境检测模块12与泵站的各个环境监测传感器连接，通过泵站现场布置的各个环境监测传感器，采集泵站安全状态、水流量、水情、雨情、水质等监测数据。

另一方面，环境监测模块12还具备中心服务器，用于对采集的泵站环境数据进行存储及管理，可以实现例如泵站环境变化预警、泵站环境联合监测等功能。

所述第一逻辑隔离设备13，按照预设的逻辑隔离规则，控制所述泵站控制模块11与所述环境监测模块12之间的数据传输。

第一逻辑隔离设备13实现了泵站控制模块11和环境监测模块12之间的数据传输，具体是实现了泵站控制模块11的中心服务器与环境监测模块12的中心服务器之间的数据交互。

另外，由于泵站控制模块11是直接监测及控制泵站机组的模块，该模块的安全最为重要，保障泵站控制模块11的数据安全，是保障泵站机组正常工作的基本条件。因此，为了保障泵站控制模块11的数据安全，本申请实施例为泵站控制模块11和环境监测模块12之间设置了逻辑隔离。

即，上述的第一逻辑隔离设备13，并不是随意地执行泵站控制模块11和环境监测模块12之间的数据交互，而是按照预设的逻辑隔离规则，控制泵站控制模块11与环境监测模块12之间的数据传输。也就是，第一逻辑隔离设备13控制只有符合预设的逻辑隔离规则的数据，才可以通过第一逻辑隔离设备13进行传输，而不符合预设的逻辑隔离规则的数据，第一逻辑隔离设备13直接将其丢弃。

上述的预设的逻辑隔离规则，主要是预先设定的可以通过第一逻辑隔离设备13进行传输的数据源头的地址以及协议类型等。当第一逻辑隔离设备13接收到待传输的数据包时，先通过数据包的数据源头地址以及协议类型标志特征对数据包进行分析，确定其是否可以通过。

示例性的，上述预设的逻辑隔离规则可以借助网络地址转换协议NAT和访问控制列表ACL表示。第一逻辑隔离设备13按照预设的网络地址转换协议和访问控制列表，控制泵站控制模块11与环境监测模块12之间的数据传输。

网络地址转换协议NAT的处理过程如图3所示，将泵站控制模块11的网络地址翻译成环境监测模块12的网络地址，并且NAT屏蔽了泵站控制模块11网络，所有泵站控制模块11的计算机对环境监测模块12来说是不可见的。

访问控制列表ACL通过把源地址、目的地址及端口号作为数据包检查的基本元素，并可以规定符合条件的数据包是否允许通过，即增强了对泵站控制模块11内部资源访问的控制能力，进而来保障泵站控制模块11的安全性。

上述的泵站控制模块11，由相互连接的机组控制单元111、控制中心服务器112、泵站自动控制单元113组成。

其中，所述机组控制单元111，用于采集泵站机组的运行数据并将采集的运行数据发送给所述控制中心服务器112，以及控制泵站机组的工作状态。

具体的，机组控制单元111为装设于泵站现场的控制单元，其与泵站的各个现地传感器、泵站机组进行连接，采集泵站机组的运行数据并将采集的数据发送给控制中心服务器112。并且，机组控制单元111可以实现对泵站机组的直接控制，例如可以由管理人员在机组控制单元111触发控制指令，机组控制单元111基于管理人员触发的控制指令，对泵站机组进行工作控制。

该机组控制单元111根据对泵站机组的控制领域区分，可以分为现地控制单元1111、稳定控制单元1112和振摆保护单元1113。

其中，现地控制单元1111，用于采集泵站机组的实时状态数据，以及对泵站机组进行控制。

稳定控制单元1112，用于对泵站机组稳定性进行监测及控制。

振摆保护单元1113，用于对泵站机组的振动情况和摆动情况进行监测。

所述控制中心服务器112，用于存储泵站机组的运行数据，以及与所述环境监测模块12和所述信息管理子系统2进行数据交互。

具体的，控制中心服务器112，作为泵站控制模块11的数据服务中心，主要实现对泵站机组运行数据的存储和管理，以及，与环境监测模块12和信息管理子系统2之间进行数据交互。

所述泵站自动控制模块113，用于基于所述机组控制单元111采集的泵站机组的运行数据，向所述机组控制单元111发送控制指令，以控制所述泵站机组的工作状态。

泵站自动控制模块113，主要用于根据机组控制单元111采集的泵站机组的运行数据，或者是控制中心服务器112中存储的泵站机组运行数据，确定对泵站机组的控制策略，并根据确定的控制策略，向机组控制单元111发送相应的控制指令，以控制泵站机组的工作状态。

示例性的，如图4所示，整个泵站管理系统的管理层级可以分为调度中心层、调度分中心层和现地层三种层级。其中，管理中心层可以是流域机构中心、局/处中心，调度分中心层可以是管理处、科室，而现地层则是指泵站现场的控制单元，例如上述的现地控制单元1111。

基于上述管理层级划分方式，该泵站自动控制模块113可以分层部署在调度中心层、调度分中心层和现地层三种层级中的任意一个层级或多个层级。

上述的泵站机组与现地控制单元1111之间采用RS-232/RS-485串行通讯接口连接；现地控制单元1111内部CPU模件和I/O模件及其他功能模件之间可采用CAN网形式的现场总线网络通讯连接；现地控制单元1111与泵站自动控制模块113之间可采用以太网，按照Modbus/TCP规约通讯连接；另外稳定控制单元1112是泵站主电机励磁控制装置，与现地控制单元1111通信方式类似，振摆保护单元1113是采用RS-232/RS-485串行通讯接口连接数据采集单元，数据采集单元与泵站自动控制模块113可采用以太网，按照Modbus/TCP规约通讯连接。

基于泵站控制模块11的上述结构，以及各部分结构的功能、连接关系，该泵站控制模块11具体可以实现如下的功能：

(1)数据采集与处理:现地控制单元1111能自动采集被控对象的各类实时数据，实时采集所辖智能设备的数据，接收来自泵站自动控制模块113的命令信息和数据，并在事故或者故障情况时自动采集事故或者故障发生时刻的相关数据。按数据处理要求对采集到的数据进行处理。

(2)控制与调节:现地控制单元1111接受分布于中心、分中心监控系统、现地监控系统的自动控制模块113的控制命令并启动PLC程序执行自动控制流程，在紧急情况或调度授权下，管理人员也可通过现地控制单元1111上的触摸屏发令，启动各设备的自动控制。

(3)运行监视:通过现地控制单元1111上的触摸屏及指示灯等，监视本站现场实时运行状态。

(4)安全保护:通过泵站现地控制单元1111及智能传感器可实现泵站机组的安全防护，以保证泵站的运行安全。

(5)报警及事件处理：在触摸屏上可以实时显示、查询本现地控制单元1111发生的各类报警事件，在现地控制单元1111上设置蜂鸣器，当发生事故或故障时触发蜂鸣报警声音，可以通过声音提醒现场运行人员。

(6)人机接口：现地控制单元1111上配置触摸屏、开关按钮、指示灯，可以实现现场的人机交互。在紧急情况下，或运行需要，可以独立于上位机实现本站的监视与控制，保证工程运行安全。

(7)数据通信：各现地控制单元1111具有通过网络与调度中心应用系统进行数据通信的功能，向中心应用系统上送泵站状态等实时数据及各类变位、故障及事故信息，接收并执行分中心、中心应用系统下达的各类控制指令。

(8)历史数据存储与查询：现地控制单元1111的触摸屏可以存储少量的报警及过程数据，并提供查询接口。能在画面中以曲线方式显示水位、流量等实时趋势，能够根据采集到的实时数据自动进行延伸，形象地描述该模拟量当前的数据变化状况。

(9)时钟同步：现地控制单元1111接受位于中心或分中心监控系统的自动控制模块113下发的对时命令，并同步至触摸屏、现地智能设备(如保护装置等)。

(10)系统自诊断：现地控制单元1111能对PLC各模件状态进行诊断,当有故障时会自动报警并闭锁相应控制输出。

(11)稳定控制实现：投励控制、灭磁、再整步控制、长时间不投励保护、缺相保护、强励限制保护以及硬件监测保护等；

(12)振摆保护实现：泵站机组运行时上传X、Y方向上的摆度实时监测；泵站机组运行时X、Y、Z方向振动的实时监测，并结合机组运行过程量参数、工况参数等的变化对设备状态进行分析和诊断，评判机组设备的安全健康状况。

如图2所示，上述的环境监测模块12，包括：

相互连接的监测中心服务器121，以及物联网平台122。

所述监测中心服务器121，用于获取及存储泵站环境数据，以及与所述泵站控制模块和所述信息管理子系统进行数据交互。

监测中心服务器121，作为环境监测模块12的数据中心服务器，用于获取及存储泵站环境数据，以及与泵站控制模块11和信息管理子系统2进行数据交互，具体是与泵站控制模块11的控制中心服务器112以及信息管理子系统2的服务器进行数据交互。

在该环境监测模块12，还可以设置一数据采集单元123。该数据采集单元123与泵站现场布置的环境监测传感器连接，例如安全监测传感器、流量、水雨情传感器和水质传感器等，从而可以采集泵站的安全状态、水流量、水情、雨情、水质等环境数据，并发送给监测中心服务器121进行存储及管理。

所述物联网平台122，用于对各项泵站环境数据进行联合监控。

物联网平台122基于监测中心服务器121而搭建，主要用于对各项泵站环境数据进行联合监控，并且可以基于物联网，在各个管理层级联合展示泵站环境数据。

示例性的，安全监测传感器、流量传感器、水雨情传感器和水质传感器与数据采集单元123通过RS-232/RS-485串行通讯接口连接，数据采集单元123与物联网平台122之间的通讯采用以太网通讯的方式进行通信(如果泵站规模较小，对于泵站近距离站点优先采用以太网通信，如有野外远距离遥测站点则选用无线通信)。

基于环境监测模块12的上述结构以及各部分结构的功能、连接关系，该环境监测模块12具体可实现如下功能：

(1)实现现地或远地编程功能，既可以在现场使用专用编程器直接配置参数，又可以在物联网平台122以自报－确认制式进行远程动态配置。

(2)具有实时自报、定时自报、自适应报、平安报模式。定时报每日以选定的间隔时间，定时向物联网平台122发送传感器测量信息；实时测量时具备所测参数的阈值(变化量)设置功能，当数据变化量超过阈值时，数据采集单元123主动向物联网平台122发送数据。

(3)实现存储补发功能，可将实时采集的数据写入非易失性固态存贮器内，所存贮的数据带时标(年月日时分)。

(4)实现实时时钟功能，能接受物联网平台122的统一指令，自动进行时钟校准，实现全系统时钟统一。

(5)实现物联网平台122与数据采集单元123双向通信，具备远程诊断、远程设置与维护功能。

上述的信息管理子系统2，包括：

第一信息管理模块21和第二信息管理模块22，所述第一信息管理模块21和所述第二信息管理模块22之间通过第二逻辑隔离设备23连接；

其中，所述第一信息管理模块21，用于采集及管理泵站监测数据，以及根据泵站监测数据对泵站进行管理。

第一信息管理模块21通过与生产控制子系统1进行数据交互获取泵站监测数据，或者直接与泵站现场监测传感器连接，采集泵站监测数据。对于采集的泵站监测数据，第一信息管理模块21可以对其进行管理及分析，还可以根据采集的泵站监测数据，对泵站进行管理。

所述第二信息管理模块22，用于从所述第一信息管理模块21获取泵站监测数据，并且向用户端输出所获取的泵站监测数据。

第二信息管理模块22主要用于对泵站监测数据进行展示，具体是通过与第信息管理模块21进行数据交互，获取泵站监测数据，然后向用户端输出所获取的泵站监测数据，使用户端用户可以实时或者在需要时获取到泵站监测数据，以了解泵站运行状况。

示例性的，第二信息管理模块22可以通过系统门户网站和/或系统管理应用程序，输出所获取的泵站监测数据。

门户网站是将泵站各种应用系统、数据资源集成到一个信息管理平台之上，并以统一的用户界面提供给用户，并建立流域机构、调度中心、调度分中心的信息通道，使用户通过单一的入口安全地访问内部信息与应用，为用户集中系统访问提供渠道，并为用户集中处理各类应用提供统一窗口，从而达到一站式导航的共享应用目标。

系统管理应用程序包括移动巡检应用、移动查询应用子系统和移动应用后台管理模块，其实现了信息采集与上传、工程巡查、泵站运行状态监视、视频监控等功能。巡检人员可以通过移动巡检应用完成巡检工作，包括根据巡检任务的内容，按照指定的路线、时间、巡检节点和检查项目，填写巡检日志。移动查询应用子系统可以实现对系统和设备的运行状态进行实时的监视，调用视频监控画面查询。移动应用后台管理模块实现管理人员对用户上报的信息资源处理、应用程序版本更新、移动终端人员的任务状态、发布推送消息，发布调度指令等管理。

所述第二逻辑隔离设备23，用于按照预设的逻辑隔离规则，控制所述第一信息管理模块21与所述第二信息管理模块22之间的数据传输，以及对所述第一信息管理模块21实施网络隔离保护。

具体的，由于第二信息管理模块22能够实现对泵站监测数据的输出，因此其更容易带来数据泄露的风险。为了保证泵站管理系统内部数据安全，应当对第二信息管理模块22的数据输出加以监管。

本申请实施例为第一信息管理模块21和第二信息管理模块22之间设定逻辑隔离，用于对第一信息管理模块21和第二信息管理模块22之间的数据传输进行限制。则，第二逻辑隔离设备23按照上述预设的逻辑隔离规则，控制第一信息管理模块21与第二信息管理模块22之间的数据传输，以及对第一信息管理模块21实施网络隔离保护。

第一信息管理模块21与第二信息管理模块22之间的逻辑隔离主要是对内部网络的划分，实现内部网重点网段的隔离，从而限制了局部重点或敏感网络安全问题对全局网络造成的影响。在功能上实现通过公网传输的视频信号、流量、水雨情、水质数据在通信服务器上采集，而不影响数据库服务器的安全。

另外，第二逻辑隔离设备23对所述第一信息管理模块21实施网络隔离保护，具体是通过实时分析流量，检测出网络上的非法活动，如实时、主动拦截黑客攻击、蠕虫、网络病毒、后门木马等恶意流量，泵站管理系统和网络架构免受侵害，防止操作系统和应用程序损坏或宕机。当非法活动被检测到以后，第二逻辑隔离设备23向管理控制台发出带有活动详细内容的告警信息，然后控制其他系统，如防火墙断开非法对话。

具体的，上述的第一信息管理模块21，包括：

视频监控单元211，与视频监控单元211连接的管理中心服务器212，以及与管理中心服务器212连接的大数据平台213。

其中，视频监控单元211用于采集泵站现场视频监控数据。

视频监控单元211通过无线专网与泵站现场的视频终端连接，从视频终端采集泵站现场视频监控数据。

所述管理中心服务器212，用于获取及存储泵站监测数据，以及与所述生产控制子系统以及所述第二信息管理模块进行数据交互。

管理中心服务器212，首先可以存储视频监控单元211采集的泵站现场视频监控数据；其次，其可以与生产控制子系统1以及第二信息管理模块22进行数据交互，读取其他的泵站监测数据并进行存储管理。

该第一信息管理模块21还可以包含一数据采集单元214，该数据采集单元214通过无线专网与管理中心服务器212连接。该数据采集单元214通过泵站现场布置的流量、水雨情传感器、水质传感器等，采集泵站环境数据，并将采集的环境数据发送至管理中心服务器212。

所述大数据平台213，用于根据所述管理中心服务器中存储的泵站监测数据，对泵站进行管理。

该大数据平台213，是整个泵站管理系统的数据整合平台，在该平台能够实现对各种泵站监测数据、泵站环境数据的综合管理、分析及应用。管理人员可以通过大数据平台213，实现对泵站运行的全面分析和联合调度。

在大数据平台213上，具体设置有泵站可视化管理模块2131、防汛指挥模块2132、联合调度模块2133、分析评估模块2134和运行管理模块2135。

其中，泵站可视化管理模块2134，用于对泵站进行全场景三维建模展示。其基于GIS、BIM以及三维可视化技术，集成泵站的建筑、设备设施、视频和物联网感知等相关信息，实现全场景、多要素、全过程的实时动态可视化管理，解决日常管理所面临的系统信息分散、现场值守时无法及时发现隐患和处置效率不高等众多问题。实现模拟仿真、风险智能预警和应急协同联动，实现从信息化到智慧化地升级。

通过BIM的实景化建模，在虚拟空间上实现精准映射，相关人员可直接通过漫游的方式进行整体和局部全方位、多角度地在线浏览。辅助不同角色更客观、准确、高效地进行问题的判断和处理。实时了解相关设施设备的运行状态数据、故障部件及故障发生位置等信息，避免因隐患没有被及时发现而导致更大的事故发生，从而确保设施设备的安全稳定运行。

防汛指挥模块2132，用于对泵站防汛工作进行指挥、管理。

联合调度模块2133用于根据从管理中心服务器获取的泵站监测数据，对泵站进行联合调度。联合调度模块2133提供抗旱场景、排芡河水场景、排跃进沟场景、排排跃进沟和芡河水场景4种调度场景模拟，直观展示相关重要水利工程设施的启闭状态，采用动画的方式表现建筑物和水势的变化过程，高亮展示相关重要工程要素。联合调度模块2133接收到短期供水计划后，调用泵站调度模型，计算各泵站最佳过流流量以及进出水池衔接水位并将计算结果反馈给生产控制子系统1的泵站自动控制单元113；泵站自动控制单元113接收到计算结果后，对各机组分配流量，并下发启停泵或调速指令，调度过程中，泵站自动控制单元113反馈流量和水位对各机组进行进行在线自动启停或调速。

分析评估模块2134和运行管理模块2135则实现对管理中心服务器212所提供的泵站监测数据的分析，评估泵站工作效率、性能等，以及利用数据分析结果对泵站进行运行管理。

需要说明的是，本申请实施例提出的泵站管理系统中的数据采集单元，既可以设置于生产控制子系统1中，也可以设置于信息管理子系统2中，例如，设置于生产控制子系统1的环境监测模块12中，或者是设置于信息管理子系统2的第一信息管理模块21中。

当该数据采集单元设置于生产控制子系统1时，为了保证数据传输安全性，该数据采集单元通过有线数据链路，与泵站的各个传感器以及所述生产控制子系统的中心服务器连接。

当该数据采集单元设置于信息管理子系统2时，为了保证数据传输安全，数据采集单元通过无线专网，与泵站的各个传感器以及信息管理子系统的中心服务器连接。

该数据采集单元具体是设置于生产控制子系统1还是设置于信息管理子系统2，可以结合泵站实际场地条件、泵站规模等灵活决定。本申请实施例重点说明数据采集单元的功能，并不限定其设置位置。

另一方面，为了保证数据传输的便利性和可靠性，上述的生产控制子系统1和信息管理子系统2可以分别采用不同的系统架构，具体的，生产控制子系统1可采用C/S系统架构，而信息管理子系统2可采用B/S系统架构。同时，两个子系统均采用分布式服务器，以便防止单一的服务器宕机造成大面积系统瘫痪。

进一步的，为了保证生产控制子系统1与信息管理子系统2之间的数据兼容性，生产控制子系统1与信息管理子系统2采用统一的服务器标准、数据库标准和数据采集存储标准。

在系统架构的基础上，采用开放的建设策略，系统可以集成不同厂家的环境产品，可以容纳各类资源集成为一体。系统基于国际标准(IEC61850/61970为例)建立泵站统一标准的数据模型，建立横跨泵站控制模块11、环境监测模块12、第一信息管理模块21和第二信息管理模块22之间的数据交换总线，同时提供对实时数据库、关系数据库等标准接口，从而实现监控系统、状态监测、水情监测、安全监测以及OA等系统的信息交换与共享。

基于上述对本申请实施例提出的泵站管理系统的结构和功能的介绍可知，本申请实施例提出的泵站管理系统建立、健全了泵站运行与管理信息集成平台，实现管理数据在指定的范围内授权共享；有效组织和协调了泵站管理活动，实现了泵站运维的标准化、规范化、科学化管理，促进了泵站管理的安全、高效、持续发展。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请各实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，各实施例中记载的技术特征可以进行替换或者组合。

本申请各实施例种装置及终端中的模块和子模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或子模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个子模块或模块可以结合或者可以集成到另一个模块，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的模块或子模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块或子模块的部件可以是或者也可以不是物理模块或子模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块或子模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块或子模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块或子模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块或子模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块或子模块集成在一个模块中。上述集成的模块或子模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块或子模块的形式实现。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件单元，或者二者的结合来实施。软件单元可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种泵站管理系统，其特征在于，包括：

通过物理隔离设备连接的生产控制子系统和信息管理子系统，以及数据采集单元；

其中，所述生产控制子系统，用于采集泵站监测数据，以及控制泵站机组的工作状态；

所述信息管理子系统，用于管理泵站监测数据，以及根据泵站监测数据对泵站进行管理；

所述物理隔离设备，用于按照预设的数据共享规则，控制所述生产控制子系统与所述信息管理子系统之间的数据传输；

所述数据采集单元设置于所述生产控制子系统或所述信息管理子系统；当所述数据采集单元设置于所述生产控制子系统时，所述数据采集单元通过有线数据链路，与泵站的各个传感器以及所述生产控制子系统的中心服务器连接；当所述数据采集单元设置于所述信息管理子系统时，所述数据采集单元通过无线专网，与泵站的各个传感器以及所述信息管理子系统的中心服务器连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述物理隔离设备按照预设的数据共享规则，控制所述生产控制子系统与所述信息管理子系统之间的数据传输，具体包括：

判断所述生产控制子系统向所述信息管理子系统发送的数据包的数据格式是否为设定数据格式；

如果是设定数据格式，则从所述数据包中提取得到数据包路由信息；

将所述数据包路由信息与预设的数据路由规则逐条进行对比，确定与所述数据包路由信息匹配的数据路由规则；

按照与所述数据包路由信息匹配的数据路由规则，对所述数据包进行路由转发处理。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述生产控制子系统，包括：

泵站控制模块以及环境监测模块，所述泵站控制模块与所述环境监测模块之间通过第一逻辑隔离设备连接；

所述泵站控制模块，用于采集泵站机组的运行数据，以及控制泵站机组的工作状态；所述运行数据至少包括运行状态参数、励磁、稳定性、振动参数、摆动参数；

所述环境监测模块，用于采集泵站环境数据，以及对泵站环境数据进行存储及管理；所述环境数据至少包括安全状态、水流量、水情、雨情、水质；

所述第一逻辑隔离设备，按照预设的逻辑隔离规则，控制所述泵站控制模块与所述环境监测模块之间的数据传输。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述泵站控制模块，包括：

相互连接的机组控制单元、控制中心服务器，以及泵站自动控制单元；

所述机组控制单元，用于采集泵站机组的运行数据并将采集的运行数据发送给所述控制中心服务器，以及控制泵站机组的工作状态；

所述控制中心服务器，用于存储泵站机组的运行数据，以及与所述环境监测模块和所述信息管理子系统进行数据交互；

所述泵站自动控制模块，用于基于所述机组控制单元采集的泵站机组的运行数据，向所述机组控制单元发送控制指令，以控制所述泵站机组的工作状态。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述机组控制单元，包括：

现地控制单元，用于采集泵站机组的实时状态数据，以及对泵站机组进行控制；

稳定控制单元，用于对泵站机组稳定性进行监测及控制；

振摆保护单元，用于对泵站机组的振动情况和摆动情况进行监测。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述环境监测模块，包括：

相互连接的监测中心服务器，以及物联网平台；

所述监测中心服务器，用于获取及存储泵站环境数据，以及与所述泵站控制模块和所述信息管理子系统进行数据交互；

所述物联网平台，用于对各项泵站环境数据进行联合监控。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信息管理子系统，包括：

第一信息管理模块和第二信息管理模块，所述第一信息管理模块和所述第二信息管理模块之间通过第二逻辑隔离设备连接；

其中，所述第一信息管理模块，用于采集及管理泵站监测数据，以及根据泵站监测数据对泵站进行管理；

所述第二信息管理模块，用于从所述第一信息管理模块获取泵站监测数据，并且向用户端输出所获取的泵站监测数据；

所述第二逻辑隔离设备，用于按照预设的逻辑隔离规则，控制所述第一信息管理模块与所述第二信息管理模块之间的数据传输，以及对所述第一信息管理模块实施网络隔离保护。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一信息管理模块，包括：

视频监控单元、与所述视频监控单元连接的管理中心服务器，以及与所述管理中心服务器连接的大数据平台；

所述视频监控单元，用于采集泵站现场视频监控数据；

所述管理中心服务器，用于获取及存储泵站监测数据，以及与所述生产控制子系统以及所述第二信息管理模块进行数据交互；

所述大数据平台，用于根据所述管理中心服务器中存储的泵站监测数据，对泵站进行管理。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述大数据平台，包括：

泵站可视化管理模块，用于对泵站进行全场景三维建模展示；

联合调度模块，用于根据从管理中心服务器获取的泵站监测数据，对泵站进行联合调度。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二信息管理模块向用户端输出所获取的泵站监测数据，包括：

通过系统门户网站和/或系统管理应用程序，输出所获取的泵站监测数据。

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