泵站自動化技術的發(fā)展趨勢分析

摘要：基于泵站對我國水利及水務事業(yè)的重要性，文章以城市供水行業(yè)大型泵站為對象，分析了泵站自動化技術發(fā)展現狀，結合泵站自動化技術的發(fā)展需求，從管控一體化、系統(tǒng)自診斷、運行信息實時化管理等方面展望了泵站自動化技術的發(fā)展趨勢。

關鍵詞：大型輸配水泵站；自動化技術；城市供水；管控一體化；運行信息管理 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV675 文章編號：1009-2374（2015）12-0078-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.12.039

大型輸配水泵站是我國城市供水行業(yè)重要的工程設施，是輸供水的動力來源，承擔著為城市及地區(qū)供水的重任，隨著科學技術的飛速發(fā)展，我國大型供水泵站自動化技術也已經初步實現了集散控制，并向著測量、控制、管理一體化方向發(fā)展。

1 泵站自動化技術的發(fā)展現狀

1.1 數據采集和處理技術

數據采集和處理技術是整個泵站信息化系統(tǒng)的基礎，主要承擔著泵站信息的采集和數據處理功能。通過現場控制單元來采集泵站日常運行過程中的各類電氣量信息（電壓、電流、功率等）、非電氣量信息（測點的溫度、壓力、流量等）、狀態(tài)量信息（機組的工作及檢修狀態(tài)等）、開關量信息（主變及線路的投退、機泵的啟停、排水泵和風機等附屬設備的控制等）、繼電保護信息（各類繼電保護的動作情況），采集信息后經過數據處理和邏輯判斷，對設備進行控制并輸出相應的告警信息。

目前，在監(jiān)控信息化方面，新建的泵站都配備了計算機監(jiān)控系統(tǒng)，基本實現了先進的視頻監(jiān)控技術，同時結合包括Wincc、intouch等在內的眾多國際品牌計算機監(jiān)控軟件及網絡等共同完成泵站監(jiān)控系統(tǒng)架構。

1.2 運行調度技術

運行調度系統(tǒng)是泵站自動化的“神經”，能夠根據泵站實際運行情況來進行實時調度。在滿足泵站揚程與流量的前提下，尋找最優(yōu)的運行方式，在成本最優(yōu)的情況下實現泵站效益的最大化。運行調度系統(tǒng)通過計算機技術建立泵站控制對象模型，包括泵機經濟運行模型、泵站調度管理模型等，并結合效率、成本、流量等相關約束條件，根據目標函數實施優(yōu)化控制、科學調度，通過對數學模型求解選擇最優(yōu)的機組聯合運行模式，確定不同時段、不同流量的最優(yōu)運行狀態(tài)，實現泵站的高效、最優(yōu)、經濟運行。

目前，在運行調度方面，供水泵站都基本實現了不同水平的半自動化，數據通信已經實現“四遙”，有些大中型泵站可以達到以機待人、少人值守，甚至無人值守的自動化水平。

1.3 運行信息管理技術

泵站在運行中將產生大量信息，做好運行信息管理是泵站自動化的基礎。泵站實時運行信息管理包括實時數據采集和顯示、歷史數據綜合統(tǒng)計、泵站運行數據管理三大環(huán)節(jié)。其中實時數據采集主要包括泵站壓力、流量、水位等信息，能夠通過這些數據進行泵站可靠性分析，一旦發(fā)現異常能夠實時報警。數據信息綜合統(tǒng)計主要監(jiān)測和存儲歷史數據，包括設備操作記錄、故障錄波等，便于進行統(tǒng)計、查詢和故障回溯。泵站運行數據管理主要包括泵站設備的配置維護和監(jiān)測數據庫維護，為泵站正常運行提供數據和平臺支撐。

隨著計算機信息技術、數據庫技術、現場總線技術等的發(fā)展，很多泵站已經建設了光纖環(huán)網形式的站級測控局域網，實現了泵站數據的高速采集，并與上級信息中心可靠地聯網，進行統(tǒng)一的運行信息管理。

2 泵站自動化技術的發(fā)展需求

2.1 功能需求

2.1.1 基本功能：泵站自動化技術發(fā)展的較低層次需求，主要包括泵機控制、異常報警、數據采集、辦公自動化等，目前已經實現。

2.1.2 高級功能：包括泵站自動化系統(tǒng)的自調節(jié)、自診斷、自恢復功能，基于SQL Server與Visual Studio等數據庫開發(fā)平臺，構建更適合泵站自動化的信息管理系統(tǒng)。

2.2 性能需求

2.2.1 可靠性：泵站自動化水平與供水安全息息相關，泵站可靠性包括系統(tǒng)的穩(wěn)定性、魯棒性、抗干擾性、防誤操作能力、短時故障恢復能力等。

2.2.2 適用性：泵站運行具有自身的特殊性，自動化系統(tǒng)的運行必須能夠適應泵站運行的實際情況，為泵站開展水情測報、調度計劃、供水計量、信息管理等業(yè)務服務。

2.2.3 節(jié)能性：泵站運行優(yōu)化以低能耗、供水效率高為最終目標，因此，自動化系統(tǒng)應該在運行時間、啟機次數、工藝選擇、算法優(yōu)化等方面加強研究，提升節(jié)能性。

3 泵站自動化技術的發(fā)展趨勢

基于上文對泵站自動化技術的發(fā)展現狀和需求的分析，結合泵站自動化技術的發(fā)展情況，將泵站自動化技術的發(fā)展趨勢總結如下：

3.1 測量、控制、管理一體化

高速發(fā)展的科學技術為泵站自動化的業(yè)務集成提供了良好條件，嵌入式智能控制器以及集PLC、HMI、I/O及通信于一體的“顯觸控一體化”O(jiān)CS控制器等技術不斷出現，泵站自動化朝著測量、控制、管理的一體化方向發(fā)展，新型的綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)在能夠測量與控制泵站內關鍵機電設備的同時，還能夠以多泵站整體運行最優(yōu)為目的進行調度優(yōu)化，集成泵站工作各個環(huán)節(jié)，將信號采集、設備控制、遠程監(jiān)控、調度優(yōu)化、運行管理進行一體化管理。

3.2 自診斷功能不斷完善

響應泵站自動化技術發(fā)展的高級功能和可靠性需求，新型的泵站自動化應不斷完善自診斷功能，實現智能故障診斷和自愈控制。目前，我國正在進行大規(guī)模的大中型泵站升級與改造工作，BP神經網絡、模糊運算、頻譜分析、狀態(tài)檢修、多信息融合等新技術將不斷應用于泵站故障診斷領域，提升泵站自動化的人機協作水平，推動泵站管理系統(tǒng)向自動化和智能化方向不斷發(fā)展，從簡單的數據監(jiān)測向故障診斷、智能分析、專家會診等深層次應用轉變。

3.3 運行信息實時化管理

運行信息的實時化管理有助于更加便捷、高效地掌握泵站運行情況，進行科學決策，輔助泵站管理。未來泵站運行信息的實時化將能夠實現泵站運行實時監(jiān)測、最新衛(wèi)星云圖實時接收、實時在線巡視、設備狀態(tài)實時上送，基于實時性平臺實現數據信息多方共享，數據中心和各個子站之間以專線接入，泵站檢測庫、水情庫、設備庫、決策支持庫等數據庫集成管理、專人維護。

4 結語

泵站自動化技術的提升有利于提升精細化管理水平、提高調度優(yōu)化水平能力、增強泵站聯合運行能力，根據《全國水利自動化與信息化規(guī)劃》，我國將依據“科學規(guī)劃、分步實施”的原則，有步驟地推進泵站自動化與信息化建設，未來泵站自動化技術將持續(xù)向前發(fā)展。作為城市供水行業(yè)的大中型泵站，其自動化技術的發(fā)展趨勢同樣會結合地區(qū)及行業(yè)的實際情況，向著科學化、現代化方向遞進。

參考文獻

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[3] 吳健，韋東.基于智能控制器的泵站自動化系統(tǒng)研究[J].中國水能及電氣化，2014，2（15）.

作者簡介：楊慶九（1969-），男，遼寧大連人，供職于大連市自來水集團，初級職稱，研究方向：電氣工程及其自

動化。

（責任編輯：黃銀芳）