高層二次供水泵房控制系統(tǒng)的建設(shè)與實(shí)施

吳麗峰

【摘 要】本文從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及傳輸方式、現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試、軟件功能設(shè)計(jì)等方面全面闡述了高層二次供水泵房控制系統(tǒng)的建設(shè)實(shí)施過(guò)程，并對(duì)系統(tǒng)實(shí)施效果進(jìn)行分析，供同行借鑒討論。

【關(guān)鍵詞】泵房；監(jiān)控；實(shí)施

【中圖分類(lèi)號(hào)】TP273 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）03-0226-01

一、系統(tǒng)建設(shè)實(shí)施

1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及傳輸方式

1.1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

高層二次供水泵房控制系統(tǒng)由軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)兩部分組成。

軟件系統(tǒng)由通訊服務(wù)程序、數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)客戶端、WEB客戶端這四部分組成。其中通信服務(wù)程序負(fù)責(zé)泵房實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的接收、解析、轉(zhuǎn)發(fā)；數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)客戶端主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警顯示、曲線查詢及遠(yuǎn)程控制指令的下發(fā)；WEB客戶端實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析及泵房相關(guān)業(yè)務(wù)電子化流程、報(bào)表查詢打印等功能。

硬件系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集設(shè)備、串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)通訊設(shè)備、地面液位儀、溫濕度儀等泵房環(huán)境監(jiān)控設(shè)備。

1.1.2 傳輸方式

泵房實(shí)時(shí)監(jiān)控需要同時(shí)傳輸監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和視頻，對(duì)傳輸方式的穩(wěn)定性，帶寬都有一定要求，目前可以適用的傳輸方式有光纖、ADSL、3G三種，其傳輸技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比情況如表一：《傳輸技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比表》。表一：傳輸技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比表

傳輸方式項(xiàng)目

考慮到地下泵房GPRS信號(hào)較弱，而且需實(shí)時(shí)傳輸泵房視頻信息，經(jīng)比選后，決定采用光纖通訊方式，并結(jié)合高層小區(qū)廣電有線電視光纖接入這一特點(diǎn)，每個(gè)泵房采用了廣電2M EPON光纖，且考慮到今后高層小區(qū)的接收數(shù)量，主干光纖采用100M接入。

EPON是一種新型的光纖接入網(wǎng)技術(shù)，它采用點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無(wú)源光纖傳輸，在以太網(wǎng)之上提供多種業(yè)務(wù)。它在物理層采用了PON技術(shù)，在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入。因此，它綜合了PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在低租費(fèi)的情況下完全能夠滿足泵房數(shù)據(jù)、視頻傳輸需求。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)安裝及調(diào)試

為了實(shí)現(xiàn)泵房機(jī)組運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，前期需要對(duì)各個(gè)泵房進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)改造及調(diào)試，主要分三個(gè)階段進(jìn)行：第一階段，需實(shí)現(xiàn)各廠家設(shè)備通訊協(xié)議的統(tǒng)一；第二階段，現(xiàn)場(chǎng)安裝數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備并進(jìn)行軟件聯(lián)調(diào)；第三階段，安裝液位儀、溫?zé)煾袃x等環(huán)境監(jiān)控儀以實(shí)現(xiàn)對(duì)泵房環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1.2.1 各廠家設(shè)備通訊協(xié)議的統(tǒng)一

泵房?jī)?nèi)無(wú)負(fù)壓供水泵機(jī)組的設(shè)備由不同的無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備廠家提供，公司目前初步接收的高層小區(qū)中，共涉及到南方泵業(yè)、青島三利、上海東方、威派格、山東華立、紹興華安6個(gè)廠家的泵機(jī)組設(shè)備。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)不同廠家泵機(jī)組監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的統(tǒng)一采集及接入，我們考慮到有兩種采集模式：一種是在各廠家的PLC上加裝PLC網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊直接將數(shù)據(jù)傳輸至通訊服務(wù)程序；另一種是在現(xiàn)場(chǎng)安裝數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備，數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備通過(guò)Modbus通訊協(xié)議來(lái)讀取各廠家PLC的相關(guān)數(shù)據(jù)。

如采用第一種方式，存在兩個(gè)問(wèn)題，一是需要廠家提供PLC程序的密碼，因涉及核心控制技術(shù)的保密，各廠家均不愿提供；二是地面液位儀等泵房環(huán)境監(jiān)控儀的數(shù)據(jù)也要通過(guò)廠家的PLC采集，需要廠家對(duì)PLC程序進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)并增加模擬量輸入模塊，對(duì)此廠家意見(jiàn)也不統(tǒng)一。鑒于以上情況，考慮到系統(tǒng)建設(shè)的靈活性與擴(kuò)展性，我們決定采用第二種采集模式。

實(shí)現(xiàn)通訊協(xié)議的統(tǒng)一接入，需要各無(wú)負(fù)壓廠家技術(shù)人員配合，前期我們將需要采集和控制的參數(shù)告之廠方，由廠方提供這些參數(shù)的數(shù)據(jù)采集地址、數(shù)據(jù)類(lèi)型和解析方法；后期在現(xiàn)場(chǎng)PLC數(shù)據(jù)讀取及測(cè)試時(shí)，廠家均派出相關(guān)技術(shù)人員到小區(qū)泵房現(xiàn)場(chǎng)，用Modbus通訊軟件對(duì)PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取和控制試驗(yàn)，讀取測(cè)試成功后，泵房實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)單位根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備進(jìn)行定制開(kāi)發(fā)，如果無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備廠家的PLC中缺少的我們所需要的參數(shù)，則由廠家進(jìn)行整改完善，并同步更新PLC程序。

1.2.2現(xiàn)場(chǎng)安裝數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備并進(jìn)行軟件聯(lián)調(diào)

在完成與無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備廠家的協(xié)議統(tǒng)一后，在泵房?jī)?nèi)安裝數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備。數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備通過(guò)Modbus協(xié)議讀取各個(gè)廠家泵機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并經(jīng)各進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，通過(guò)串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)通訊模塊傳輸至泵房實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的通訊服務(wù)程序。

軟件聯(lián)調(diào)著重進(jìn)行數(shù)據(jù)核對(duì)和控制測(cè)試。首先需將無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備廠家自控柜上的觸摸屏顯示數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)，確保兩者數(shù)據(jù)一致；然后將泵房實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)上顯示的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備上顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)，確保一致。在達(dá)到數(shù)據(jù)采集基本要求后，進(jìn)一步對(duì)泵機(jī)組進(jìn)行啟?？刂萍皡?shù)設(shè)置測(cè)試。

1.2.3實(shí)現(xiàn)對(duì)泵房環(huán)境監(jiān)控設(shè)備的數(shù)據(jù)采集

除實(shí)時(shí)監(jiān)控泵機(jī)組運(yùn)行狀況外，還需要對(duì)泵房環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，所以，我們還在各小區(qū)泵房?jī)?nèi)安裝地面液位儀、溫度和濕度傳感器、煙感報(bào)警器等儀表設(shè)施，通過(guò)數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和上傳以達(dá)到全面監(jiān)控的目的，進(jìn)一步保障高層小區(qū)供水安全。

1.3 軟件功能設(shè)計(jì)

高層二次供水泵房控制系統(tǒng)包含泵房實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、泵房視頻監(jiān)控系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)。泵房實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)全市二次加壓泵房運(yùn)行情況安全、高效地實(shí)時(shí)監(jiān)控，主要包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測(cè)與報(bào)警，泵房設(shè)備的遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置及啟?？刂疲瑲v史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析及泵房相關(guān)業(yè)務(wù)電子化流程等功能；泵房視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控、入侵報(bào)警等功能，由攝像頭監(jiān)控泵房運(yùn)行情況，通過(guò)與入侵報(bào)警的聯(lián)動(dòng)錄像，有效提高視頻監(jiān)控資源的利用率。

二、系統(tǒng)建設(shè)效果分析

2.1及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，將事故解決于萌芽狀態(tài)，避免小區(qū)發(fā)生大規(guī)模停水事故。

2.1.1通過(guò)對(duì)出水壓力、泵機(jī)狀態(tài)等關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，已發(fā)現(xiàn)多個(gè)小區(qū)出水超壓及液位超限報(bào)警，使高層供水分公司運(yùn)維人員在第一時(shí)間趕赴現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)排除了泵機(jī)組存在的故障及供水安全隱患。

2.1.2通過(guò)對(duì)溫度與濕度的監(jiān)控，可以及時(shí)掌握設(shè)備的負(fù)載情況與散熱情況，為泵房通風(fēng)、管道防結(jié)露提供依據(jù)。通過(guò)對(duì)地面液位與水箱液位的監(jiān)控，及時(shí)掌握泵房的水情，根據(jù)情況可以及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)處理泵房積水事故。系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)了泵房無(wú)人值守，有效確保高層供水泵房的運(yùn)行安全，高層泵房自控系統(tǒng)故障恢復(fù)時(shí)間從未超過(guò)30分鐘，而且未發(fā)生因設(shè)備故障導(dǎo)致的停水事件。

2.2分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，為調(diào)整設(shè)備參數(shù)、優(yōu)化供水提供依據(jù)。

通過(guò)對(duì)泵房實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)記錄的出水壓力進(jìn)行曲線分析，了解了各個(gè)小區(qū)的用水高峰與低谷時(shí)段，對(duì)于收集用戶用水信息，改進(jìn)水泵參數(shù)起到參考作用。同時(shí)通過(guò)壓力曲線波動(dòng)情況，對(duì)于出水壓力經(jīng)常出現(xiàn)偏高或偏低情況的小區(qū)，及時(shí)調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)泵機(jī)系統(tǒng)PLC的加減速時(shí)間，調(diào)整變頻器相關(guān)參數(shù)，使壓力曲線保持在平穩(wěn)的狀態(tài)，小區(qū)在泵房實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)安裝后，出水壓力波動(dòng)情況得到有效改觀。

2.3 為小區(qū)漏損分析提供依據(jù)

通過(guò)對(duì)泵機(jī)數(shù)據(jù)中頻率和出水壓力這兩個(gè)指標(biāo)的合并分析，找出小區(qū)不用水的時(shí)段（當(dāng)出水壓力高于或等于設(shè)定值維持不變且頻率降低到20HZ以下維持一段時(shí)間，可以認(rèn)定此段時(shí)間為不用水時(shí)間），并再結(jié)合小區(qū)考核表及小表遠(yuǎn)傳的數(shù)據(jù)為小區(qū)漏損分析提供依據(jù)。