排水泵站的自动化建设

排水泵站的自动化建设

李其彦

潍坊市市政工程养护管理处山东潍坊261000

摘要：随着国家对其环保要求的日益提升，尤其是工业持续迅速的发展，环境污染的日益严重，城市水环境日益造成了破坏，拦截污水、规划排放以及集中处理成为了城市污水治理地典型模式。在近些年来，排水工程的建设发展十分迅速，污水厂、排水管网、排水泵站工程的陆续开展。随着城市排水泵站建设，怎样对分布在城市各地的泵站进行高效管理就成为急需解决的问题。

关键词：排水泵站；自动化建设；管理

前言：拟对各蹦站进行自动化系统的改造，建设排水泵站的自动化系统，各泵站运行模式主要是由单体自动运行、区域联动运行和监控中心远程调度等三种组成，强化排水泵站区域调度和全程调度，进而实现了城市排水泵站现代化的管理。

一、案例工程概况分析

某排水有限公司在现阶段具有泵站50多余座，主要承担着全市排水设施运行及管理职能，排水泵站的建设时间不一，时间从90年代开始至今，各泵站目前的现状如下：

第一，运行管理手段的单一，各排水泵站均可以独立的运行，和监控中心只能经过电话联络，监控中心不能查看帮战的设备运行情况，人员只能经过电话监控中心值班人员汇报情况，若是出现了紧急情况，极易出现反应不及时，因为缺乏了自动化系统，数据采集、分析和处理等信息化手段不能应用，企业信息化管理不能综合实施。

第二，自动化的程度较低，原泵站的部分配有控机数据检测和控制系统，设备陈旧，控制功能的单一，并且不能扩展及升级，部分泵站出现故障后处于闲置状态。原系统部分液位检测仪表损坏，且无电量检测、压力检测等内容。

第三，控制设备老化，部分泵站的控制柜年代久远，已经老化（特别是上世纪90年代建设的泵站，配电柜已严重老化），水泵采用自藕降压启动方式，无变频节能控制，泵站节能前景大。

第四，决策效率受到制约，由于管理设备及手段原始，泵站优化调度难以实施。同时由于各类管理信息残缺，影响决策效率。综合上述分析，为提高污水排放管理水平，加强对各个泵站的调度指挥，对各个泵站进行自动化系统改造。实现各泵站的单体自动运行、区域联动运行以及监控中心远程调度，降低值班人员的操作强度，提高泵站的管理水平，实现泵站的现代化管理。为对泵站进行自动化系统改造，首先选取3座具有代表性的泵站对现场设备及仪表进行统计，各在各泵站设立一套PLC控制系统及视频安防监控系统。

二、城市排水泵站自动化系统的结构分析

1.网络通讯系统

排水泵站与监控中心采用光纤VPN方式进行通讯，该种通讯方式具有速度快、通讯稳定的特点。通过VPN可以以模拟点对点专用链接的方式通过公共网络在泵站与监控中心之间发送数据。

VPN实际上是“线路中的线路”，是“虚拟”的，这种虚拟的专用网络技术却可以在一条公用线路中建立一个逻辑上的专用“通道”，它具有良好的保密和不受干扰性，使双方能进行自由而安全的点对点连接。

2.上位机监控系统

上位机监控系统是整个排水泵站控制系统的核心，它是负责所有排水泵站的控制和管理，由泵站监控系统、泵站数据库系统等组成。泵站监控系统与泵站PLC的连接，获取PLC的数据并向PLC发送命令，并向泵站数据库内插入数据；泵站数据库系统管理所有泵站的运行数据，生成各种报表、曲线，供操作员查询。上位机还负责各泵站间的数据交换，当实现区域泵站联动时，制定出合理的运行策略，向该区域内的泵站发出联动运行指令，使各泵站协调运行。

3.PLC控制系统

PLC系统是单个泵站实现自动化系统运行的核心，它采集各仪表（包括液位计、压力表等）的检测数据以及各设备的状态信息（运行状态、远控状态等），并将这些信息进行分析处理，根据编制的程序运行（结合上位机的调度指令），制定出各设备（水泵、格栅灯）的运行策略并输出。除此之外，PLC系统还将本泵站的信息上传至监控中心的计算机，使监控中心的计算机能显示该泵站的各种信息。

4.仪表系统

排水泵站内的仪表系统主要由出水池内的液位检测仪表和配电系统中的各电量参数检测仪表等构成。

5.安全防范系统

泵站图像监控系统由摄像机、硬盘录像机、红外周界探测器及烟感、双鉴探测器等组成。各泵站的摄像头安装在泵站的围墙四周及配电房内，实时采集泵站内的视频图像传输到硬盘录像机。硬盘录像机将图像信号显示在显示器上，同时将图像信号转换为数字信号，通过网络将数字信号传送到监控中心。监控中心内的图像服务器接收硬盘；录像机传送来的数字图像信号，进行软件解压，再将图像信号显示在计算机上。

泵站内的红外周界探测器、烟感探测器、双鉴探测器采集的信号传送到PLC内，然后PLC将报警信号传送到视频服务器，实现报警与摄像头的联动。

三、城市排水泵站自动化控制系统实现要点

1.系统设计要求

对城市排水泵站自动化控制系统进行设计，应选择先进计算机技术，对各项数据资源和软硬件资源进行有效保护，选择逐步过渡到统一、标准运行模式。所选软硬件与操作系统均满足平台运行要求，并总结以往管理经验，提前编制数据资源维护、安全、纠错等处理方案，同时提高系统扩展性，为满足系统发展要求预留接口。

（1）硬件系统

通过泵站自动化设计，来对泵站运行过程进行监测，并根据要求对其进行自动控制。内容主要包括现场设备控制器、控制程序设计，来提高系统运行可靠性。硬件系统的设计需要能够对运行数据进行收集，并实现网络与传输设备的组建和维护，降低管理工作量的同时，提高泵站管理效率，满足稳定、可靠管理要求，提高泵站设备运行安全性。

（2）软件系统

对软件系统进行设计，即实现泵站现场与控制中心互通和控制的保障，为实现自动化控制的关键。其主要包括支撑平台、功能模块、标准规范体系以及业务应用系统等。要求软件系统可以对控制终端运行情况、运行数据进行查看，包括流量计、水泵启停、高低压仪表、液位计等参数。同时，还可以对泵站运行进行控制，并根据实际需求发布相应命令，对下一层工作进行有效指挥。另外，还能够对泵站设备运行状态进行监控，根据视频图像和红外报警信息采取下一步管理措施，提高泵站管理效率。

3.系统功能分析

（1）数据采集

自动化控制系统的设计，可以对泵站各类运行数据进行有效采集，包括电力参数、水泵参数、工作环境情况等，在遇到运行事故后，系统能够对故障时刻设备数据进行自动收集，并且还可以根据需求自动接收系统管理级别调度与操作命令，完成下一步管理工作[4]。其中，所采集数据内容主要包括设备实时运行状态与电力参数，设备监控安全以及运行环境等。

（2）数据处理

即对各设备运行数据进行有效处理能力，以及各类数据处理方式，是系统监测、记录以及控制重要依据。主要包括状态数据处理、模拟量数据处理、常规控制计算与数据处理、事件顺序数据处理以及实时数据处理等。基于设备I/O服务，设置I/O控制点，对运行数据进行实时采集，并记录到数据库内进行分析处理，同时还可以对数据进行跟踪记录，通过设备运行趋势进行分析，完成报警判断。

（3）设备控制

通过对设备运行状态的监控，采集各项数据后作为管理依据，实现泵站设备远程控制，及时处理各项问题，提高设备运行可靠性。在分配控制权限时，确定主控中心对部分泵站设备存在直接控制权，除了部分特殊情况，可以由分控中心来对泵站运行进行干预，否则分控中心无法得到相应控制权。

结束语

总而言之，对排水泵站自动化控制系统进行分析，需要确定系统功能特点，基于实际管理需求来做好系统软硬件系统设计，保证各项功能模块的正常运行，对泵站运行进行远程控制与实时监控，提高泵站运行可靠性。

参考文献：

[1]王世凯.关于城市排水泵站中应用电气自动化控制的研究[J].科技经济导刊，2016（15）：83.

[2]王燕.天津市排水泵站控制系统的项目管理研究[D].河北工业大学，2015.

[3]王宪明.关于城市排水泵站实施自动化控制的建议[J].科技创新导报，2012（07）：99.

[4]袁刚.基于预测控制方法的城市排水系统建模与控制研究[D].杭州电子科技大学，2011.