青島市杭州支路泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計

閻　亮

（青島水務集團有限公司排水分公司,山東 青島 266000）

青島市杭州支路泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計

閻亮

（青島水務集團有限公司排水分公司,山東 青島 266000）

本文根據(jù)杭州支路泵站的實際情況，基于泵站的實際需求，對杭州支路泵站的工作原理、工藝流程、遠程監(jiān)控系統(tǒng)的功能進行論述，設計了基于PLC的污水泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)根據(jù)上位機的指令控制泵站的運行，值班人員根據(jù)泵站現(xiàn)場設備、監(jiān)控系統(tǒng)的反饋，可自動或手動調整泵站各設備運行數(shù)量、運行時間，保證泵站穩(wěn)定運行，從而實現(xiàn)遠程無人值守。

污水泵站;遠程監(jiān)控;無人值守;PLC

0　引言

目前杭州支路泵站運行方式是派駐值班人員，值班人員每小時對泵站巡視一次，出現(xiàn)緊急事故與泵站管理員聯(lián)系。實際運行當中存在效率低、反應速度慢，不適應青島排水公司的智慧排水要求。本文設計遠程監(jiān)控系統(tǒng)，對杭州支路泵站的實際運行情況進行實時掌握，實現(xiàn)設備安全、穩(wěn)定運行，從而提高泵站管理效率，降低泵站運營成本，提高泵站現(xiàn)代化管理水平，實現(xiàn)智慧排水的要求。

1　杭州支路泵站現(xiàn)狀及工藝概述

（1）杭州支路泵站現(xiàn)狀。杭州支路泵站始建于1952年，1988年完成擴建，占地面積3330平方米，服務范圍東起福州路，西至孟莊路，南至江西路，北至宜昌路，服務面積約為18平方公里，主要收集來自重慶路、遼陽路、溫州路及杭州路等沿線污水，經(jīng)加壓送至海泊河污水處理廠。杭州支路泵站設計排水能力為17萬立方米/日，目前泵站共有5臺水泵。（2）杭州支路泵站工藝。污水由進水閘門進入集水池，進水閘門的高度可以根據(jù)集水池液位高度進行自動校正，控制進水量，使集水池的液位保證在正常范圍內(nèi)。污水由格柵機進行初步處理，將污水中較大的垃圾懸浮物撈出，由皮帶機送至垃圾箱，格柵可根據(jù)前后液位差進行自動打撈，也可根據(jù)固定時間間隔進行打撈。污水再經(jīng)過沉砂池、篩網(wǎng)流入泵坑。泵站中的5臺水泵由液位控制系統(tǒng)進行控制，根據(jù)泵坑液位高度自動運行，污水經(jīng)水泵提升后，流向海泊河污水處理廠。

2　杭州支路泵站監(jiān)控系統(tǒng)需求分析

為實現(xiàn)杭州支路泵站在遠程監(jiān)控的條件下穩(wěn)定運行，監(jiān)控系統(tǒng)需滿足以下功能（1）控制功能。中央控制監(jiān)控中心可對泵站進行遠程控制，向泵站發(fā)出指令，控制泵站提升泵、格柵的啟動、停止，同時泵站可將采集到的參量通過通訊網(wǎng)絡傳遞到監(jiān)控中心。監(jiān)控中心再根據(jù)所收集到的數(shù)據(jù)、參量通過計算機發(fā)出指令，調整控制方式。（2）監(jiān)視功能。中央控制監(jiān)控中心與杭州支路泵站建立穩(wěn)定的通訊系統(tǒng)，可對泵站內(nèi)格柵、提升泵、高壓低壓柜的運行狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)及泵坑液位、集水池液位進行遠程監(jiān)控，并且可對數(shù)據(jù)進行自動存儲，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信、信息采集、執(zhí)行指令。（3）報警功能。當泵站設備發(fā)生故障、設備運行狀態(tài)異常、集水池或泵坑液位超過預警值時，中央控制監(jiān)控中心可自動接收報警，從而快速處理，保證泵站的正常運行。

3　監(jiān)控系統(tǒng)設計

（1）系統(tǒng)結構。整個監(jiān)控系統(tǒng)采用二級分布集中控制方式。第一級為中央控制管理級，第二級為泵站現(xiàn)場控制級，兩級之間通過以太網(wǎng)互聯(lián)，實現(xiàn)相關數(shù)據(jù)傳輸和交換，并由中央控制層對泵站進行控制。（2）系統(tǒng)組成。中央控制監(jiān)控中心由兩臺工控機和DLP顯示屏組成及其他網(wǎng)絡設備組成，中央控制監(jiān)控中心可對整個系統(tǒng)進行監(jiān)視、顯示和管理。工控機通過網(wǎng)絡對泵站現(xiàn)場進行控制。遠程監(jiān)控系統(tǒng)組成如圖1所示。（3）通信方式。采用VPN技術，將泵站的數(shù)據(jù)包穩(wěn)定傳送至中央監(jiān)控中心，實現(xiàn)泵站現(xiàn)場采集器與中央控制監(jiān)控中心服務器進行穩(wěn)定的雙向傳輸。1）VPN的功能。在公用網(wǎng)絡上建立一個專用網(wǎng)絡，進行加密通訊。VPN網(wǎng)關對數(shù)據(jù)包加密和數(shù)據(jù)包目標地址轉換實現(xiàn)遠程訪問［1］。2）VPN實現(xiàn)。中央監(jiān)控控制中心采用固定IP方式上網(wǎng)，工控機建立VPN服務器。泵站配置VPN交換機、路由器，與中央監(jiān)控控制中心進行連接。泵站內(nèi)PLC控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)與中央控制監(jiān)控中心工控機分別形成一個虛擬局域網(wǎng)，從而完成中央控制監(jiān)控中心對泵站監(jiān)控的功能。

圖1　遠程監(jiān)控系統(tǒng)組成

4　監(jiān)控系統(tǒng)配置

遠程監(jiān)控系統(tǒng)由檢測儀表、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、泵站PLC控制系統(tǒng)、中央控制中心上位機和網(wǎng)絡系統(tǒng)等部分組成。（1）下位機（現(xiàn)場控制系統(tǒng)）：采用SIMATICS7-300系列PLC，可對泵站中的提升泵、格柵等設備進行自由控制，采集設備及泵坑、集水池液位的相關工作狀態(tài)、水位、供電參量等數(shù)據(jù)，并可將數(shù)據(jù)匯總打包，上傳至中央控制監(jiān)控中心。（2）上位機：上位機監(jiān)控軟件選用Rockwell公司的RSView32軟件。通過PLC對泵站電源、提升泵、格柵等設備的現(xiàn)場運行狀況進行實時監(jiān)控，并對故障進行及時報警。將從泵站接收到的數(shù)據(jù)包通過數(shù)據(jù)組態(tài)形成可簡易操作的計算機界面，從而中央控制監(jiān)控中心值班人員可通過計算機對泵站數(shù)據(jù)進行分析處理、存儲備份，并向下位機發(fā)送控制命令。由于RSView32沒有S7-300PLC驅動，因此在上位機安裝SIMATICNET軟件建立OPC服務器，從而實現(xiàn)對PLC的通訊。（3）視頻監(jiān)控系統(tǒng)。杭州支路泵站目前裝有7個攝像頭，用于對高低壓柜、格柵、集水池、提升泵等設備。視頻設備可通過泵站的網(wǎng)絡交換機連接到中央監(jiān)控中心，實現(xiàn)實時監(jiān)控。（4）儀表。格柵間集水池前后及泵坑內(nèi)配置液位儀，對水池內(nèi)液位進行測量；配備超聲波流量計，對污水排量進行實時監(jiān)控；配備配電系統(tǒng)檢測儀表，對泵站內(nèi)高低壓系統(tǒng)的電壓、電流、電度量及功率因數(shù)進行監(jiān)測。

5　結語

遠程監(jiān)控系統(tǒng)是污水泵站管理、運行的發(fā)展趨勢。杭州支路遠程監(jiān)控系統(tǒng)的投入使用將會大大提高泵站的工作效率，使泵站的運行、控制、管理更加準確、穩(wěn)定，降低運營成品，為其他泵站遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計提供借鑒與參考。

[1]于祥,劉聯(lián)勝.探究VPN數(shù)據(jù)包傳輸過程[J].數(shù)字通信世界，2015(12).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.235