探討城市污水泵站運行綜合管理自動化系統(tǒng)

【摘 要】泵站是可以提供一定的壓力與流量的氣壓動力和液壓動力的裝置和工程，泵站在我國分布很廣數(shù)量很多，有供水的、排污水的和排雨水的，可以說作用很大，泵站如果出現(xiàn)了問題，所造成的損失是很慘重的。因此實現(xiàn)泵站的自動化管理，減少人為操作出現(xiàn)的失誤，是一項要著重研究的重要課題。泵站的綜合自動化管理是泵站發(fā)展的必然趨勢。

【關鍵詞】污水泵站；自動化；綜合管理

泵站在我們的日常生活中經(jīng)常可見，它擔負著抗洪、排汛、灌溉、排污等等的任務，不管是對城市還是農(nóng)村都有很重要的作用。泵站又分為污水泵站、雨水泵站和河水泵站等幾種，它們擔負著不同的任務。本文就從污水泵站這種泵站來探討一下污水泵站的自動化綜合管理，介紹了污水泵站綜合管理的自動化系統(tǒng)的構成、運行機制等等方面。

一、泵站的綜合自動化的模式

1、完全自動化的模式

完全自動化模式的泵站是根據(jù)上一級的調(diào)度指令或者是水資源方面的調(diào)度方案來確定抽水的流量，然后通過網(wǎng)絡再向某一個泵站發(fā)出命令。這個接收到指令的泵站，再根據(jù)指令來完成電源的投入、開機等等一系列的操作一直到機組運行的完成。機組運行完成后再將完成的情況通過網(wǎng)絡返回到上級發(fā)出指令的一方，進行實時監(jiān)控和操作。這種自動化，除了指令發(fā)出之外，完全擺脫了人為的操作，全部由機器操作完成，因而被稱為完全自動化，這種模式對于設備的質(zhì)量和網(wǎng)絡通訊技術的要求很高。

2、分步自動的模式

這種模式是將上級的調(diào)度指令發(fā)給了在現(xiàn)場的控制單位。再由現(xiàn)場的控制單位分給被分為幾個小自動系統(tǒng)的泵站，接到指令后將指令的內(nèi)容由不同的小自動系統(tǒng)來分別執(zhí)行完成。這種模式的優(yōu)點就在于它對設備的要求相對較低，容易實現(xiàn)。

二、污水泵站綜合管理的自動化系統(tǒng)

1、系統(tǒng)目標

污水泵站綜合管理的自動化系統(tǒng)是為了實現(xiàn)對城市泵站的實時監(jiān)控，對城市的排水進行實時的調(diào)度，保證在汛期內(nèi)的城市安全。這個系統(tǒng)主要是包括兩個方面的研究。一是泵站遠程的實時控制與監(jiān)測。建立一個能夠?qū)崟r交換數(shù)據(jù)的中心對城市各個泵站的運行進行實時的監(jiān)控，在發(fā)生排水問題時能夠迅速實時地為泵站提供優(yōu)化方案和輔助辦法；二是城市排水的地理信息系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)建立起來以后，整個城市的泵站分布、污水的管線都能夠清晰地再現(xiàn)出來，方便各種信息的及時查詢，加強監(jiān)管。

2、系統(tǒng)架構

污水泵站綜合管理的自動化系統(tǒng)的架構主要有三個部分：一是泵站的監(jiān)控系統(tǒng)的架構，二是控制中心系統(tǒng)的架構，三是整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡的架構。泵站的監(jiān)控系統(tǒng)的架構又分成三個層次結(jié)構，包括現(xiàn)場的控制設備，單體泵站的監(jiān)控系統(tǒng)以及中央監(jiān)控管理系統(tǒng)。

控制中心的系統(tǒng)架構也可以分成三個功能層面：數(shù)據(jù)層、中間層和表示層。而系統(tǒng)的整體網(wǎng)絡的架構則是數(shù)據(jù)中心分別由數(shù)據(jù)適配器，實時的數(shù)據(jù)庫，實時的數(shù)據(jù)提供發(fā)布的服務，管理和檢測的服務，管理與監(jiān)測客戶端和系統(tǒng)的應用程序這些部分自下而上組成的。

3、泵站綜合管理的自動化系統(tǒng)的系統(tǒng)運行

第一個是這個系統(tǒng)的網(wǎng)絡的通訊系統(tǒng)，泵站和指揮中心之間采用虛擬的局域網(wǎng)進行連接，每一個在系統(tǒng)內(nèi)的泵站都要設置以太網(wǎng)的交換機，接入到VPN網(wǎng)上，在泵站內(nèi)的全部的網(wǎng)絡設備都要和以太網(wǎng)交換機進行連接。然后指揮中心也要接到這個網(wǎng)上，指揮中心的各種電腦系統(tǒng)都要連接到這個交換機中。這樣一個以指揮中心監(jiān)控系統(tǒng)和泵站PLC控制系統(tǒng)的虛擬局域網(wǎng)就建立起來了。局域網(wǎng)建立起來之后，指揮中心和各個泵站之間的網(wǎng)絡傳遞信息就在這個獨立的局域網(wǎng)內(nèi)進行。

第二個是PLC現(xiàn)場控制的系統(tǒng)。這個系統(tǒng)主要是在各個泵站之內(nèi)的負責控制和監(jiān)測工藝的設備，是泵站中的重要設備，可以用來監(jiān)測各種工況的信號，接受各種設備運行情況，并將這些搜集來的工況報告給這個系統(tǒng)所在的上一級，然后由上一級做出反應。各種工況數(shù)據(jù)的獲取方式主要有，一種是直接通過超聲波的液位變送器得出的數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)輸出介入到PLC的模擬量的輸入模塊，以便獲得泵站各個區(qū)域的液位數(shù)據(jù)。第二種是加裝一個繼電器，通過繼電器收集各種設備的開關、故障等等信號，再把繼電器接入到PLC的輸入和輸入模塊。第三種是直接將電控啟閉機的模擬量數(shù)據(jù)接入到PLC的模擬量的輸入模塊之中，獲得啟閉機的開度數(shù)據(jù)。當然還有很多途徑，這里就不一一列舉了。

第三個是泵站上位機的系統(tǒng)。泵站的上位機是泵站控制系統(tǒng)里面的中心設備，它負責的是整個泵站的管理和控制，所以對它的自動化管理的建設是十分必要的。污水泵站綜合管理的自動化系統(tǒng)為泵站的上位機設備建立了上位機系統(tǒng)，使得上位機的操作變得方便簡潔，同時系統(tǒng)的界面也很美觀大方。

第四個是視頻的監(jiān)控系統(tǒng)。視頻監(jiān)控是保證泵站自動化管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控泵站狀況的一個重要方法。視頻監(jiān)控設備的安裝要合理，要將泵站的各個方面的設備運行都拍攝到，不能夠留有死角，使有的設備運行監(jiān)控不到。一般來說，監(jiān)控設備在進水池中要安裝一個，在室外要安裝一個，在控制室要安裝一個，還有在泵房的配電房中也要安裝一個，盡量做到全面無死角。視頻監(jiān)控設備在安裝之后要進行試驗階段，對于畫面不清晰的地方進行修復，保證監(jiān)控畫面的質(zhì)量。

第五個是防雷接地的系統(tǒng)。雷擊對泵站的整個運行影響很大，因為泵站內(nèi)的設備都是用電運行并且都連接著網(wǎng)絡，一旦遭受雷擊，強烈的電流會對設備造成巨大的損害，使得設備失靈，系統(tǒng)失控，整個泵站就會處于癱瘓狀態(tài)。所以，在泵站綜合管理的自動化系統(tǒng)中，防雷接地系統(tǒng)是一個保護性的安全系統(tǒng)，為泵站的防雷提供了可靠的安全保證。

三、其他輔助系統(tǒng)

泵站的綜合管理的自動化系統(tǒng)不僅包括指揮中心和城市中的各個泵站，還包括其他機構的輔助系統(tǒng)，其中包括排水控制中心的排水數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)。

排水控制中心的控制系統(tǒng)主要負責的有：（1）排水數(shù)據(jù)的收集和數(shù)據(jù)交換。將系統(tǒng)收集來的各個區(qū)域的排水數(shù)據(jù)初步處理后傳遞給指揮中心，指揮中心再根據(jù)這些數(shù)據(jù)來對泵站發(fā)出指令。（2）向系統(tǒng)提供地理信息服務。系統(tǒng)還可以為泵站提供地理信息，通過對排水的數(shù)據(jù)進行分析得出地理信息，再將這些得到的地理信息發(fā)送給泵站的指揮中心系統(tǒng)，讓指揮中心根據(jù)這些地理信息做出判斷，發(fā)出指令，對泵站的運行狀況做出更改。

結(jié)語

泵站的自動化運行管理是一個正在不斷發(fā)展中的研究課題，在中國的很多泵站中，泵站的工作人員對泵站的自動化運行管理進行了有益的嘗試和探索，為泵站的自動化管理的進一步發(fā)展鋪平了道路，積累了經(jīng)驗。但泵站的自動化管理的發(fā)展前景是光明的，道路是曲折的，需要工作人員的共同努力。本文對城市的污水泵站的綜合管理的自動化系統(tǒng)進行了介紹，希望能夠為泵站的自動化管理提供一些有益的參考，為實現(xiàn)泵站的自動化管理做出自己應有的貢獻。