城市供水區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制應(yīng)用

趙琰

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會的不斷發(fā)展，對于城市供水的需求也逐漸增強(qiáng)，在城市供水區(qū)域性加壓泵站的管理模式也進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母淖儯瑏砑訌?qiáng)對加壓水泵的管理，在這種背景下，除了要讓城市供水區(qū)域加壓泵站發(fā)揮實(shí)際的作用以外，還要進(jìn)行更好的控制和管理，目前我國對于城市供水區(qū)域性加壓泵站進(jìn)行無人值守控制應(yīng)用的比較廣泛。本文通過介紹城市供水的區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制方式以及背景技術(shù)等做出了詳細(xì)的論述，供相關(guān)部門參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：城市供水;區(qū)域性;加壓泵站;無人值守;控制應(yīng)用

0引言

隨著我國能源以及通信等行業(yè)的無人值守模式的全面推廣，城市供水區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制也得到了廣泛的利用。隨著我國各行各業(yè)的不斷發(fā)展，供水作為城市生活必不可少的項(xiàng)目之一，在人們的生活和發(fā)展中起著舉足輕重的作用，為了加強(qiáng)控制的有效性和降低管理成本，采取了一種無人值守的管理控制系統(tǒng)，但是在目前的發(fā)展?fàn)顩r中，這種管理控制方式一直都沒有得到系統(tǒng)性的建設(shè)，在實(shí)際應(yīng)用中也存在著一些問題。只有將城市供水區(qū)域性加壓泵站的無人值守的控制應(yīng)用地科學(xué)合理，就能夠?qū)嶋H的作用，給人們的生活帶來便利的同時(shí)降低管理成本，促進(jìn)城市的發(fā)展。

1 城市供水區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制背景技術(shù)

為了解決城市不斷擴(kuò)大的邊遠(yuǎn)地區(qū)供水壓力不夠而無法正常給當(dāng)?shù)鼐用窆┧默F(xiàn)象，通常采用增設(shè)區(qū)域性加壓泵站進(jìn)行二次加壓的方法來解決該區(qū)域的供水問題，從而給人們帶來更大的便利，實(shí)現(xiàn)居民的正常用水需求。區(qū)域性加壓泵站主要由進(jìn)水管、進(jìn)水閥、蓄水池、送水泵、出水管、出水閥以及相應(yīng)的自動控制監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成，其中進(jìn)水管都在加壓站附近城市供水管網(wǎng)的主干道上開T接入。

但現(xiàn)有加壓泵站基本采用分時(shí)段恒壓供水和人工手動控制加壓泵站的進(jìn)水量和出水量，這種依托調(diào)度值班人員經(jīng)驗(yàn)的調(diào)度模式有很大的隨機(jī)性，缺乏科學(xué)調(diào)度，給實(shí)際的應(yīng)用帶來了一定的不利影響[1]。

但是區(qū)域性加壓泵站在運(yùn)行調(diào)度方面如果不科學(xué)調(diào)度運(yùn)行則會造成加壓站進(jìn)水口附近管網(wǎng)壓力波動大，并對自來水廠二泵房運(yùn)行造成不利影響，會造成經(jīng)濟(jì)效益和社會效益雙重影響。

這就需要建立無人值守控制系統(tǒng)來更好的解決上述問題。提供一種城市供水的區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制器及控制方法，用以解決現(xiàn)有加壓泵站缺乏科學(xué)調(diào)度的技術(shù)問題。

2 城市供水區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制的應(yīng)用

城市供水的區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制器及控制方法，該方式包括：數(shù)據(jù)采集模塊用于采集數(shù)據(jù);專家模塊用于設(shè)定蓄水池的低水位和高水位的設(shè)定值，還根據(jù)用戶需求設(shè)定各時(shí)段送水壓力設(shè)定值;預(yù)測模塊，用于根據(jù)加壓泵站的出水流量的歷史測量數(shù)據(jù)以及當(dāng)前測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行時(shí)間序列分析預(yù)測未來一段時(shí)間內(nèi)的各時(shí)段單位時(shí)間的出水量，并劃分用水高峰期和用水低谷期;調(diào)度模塊，用于計(jì)算在用水高峰期到來之前讓蓄水池內(nèi)液位達(dá)到高水位，并在高峰期結(jié)束后蓄水池內(nèi)液位降到低水位時(shí)的各時(shí)段單位時(shí)間的進(jìn)水量，并根據(jù)各時(shí)段單位時(shí)間的進(jìn)水量調(diào)節(jié)加壓泵站的進(jìn)水閥門開度以調(diào)節(jié)進(jìn)水量[2]?？蓪?shí)現(xiàn)加壓泵站供水壓力、流量的科學(xué)調(diào)度。

2.1數(shù)據(jù)收集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集加壓泵站的進(jìn)水閥門開度、進(jìn)水流量、當(dāng)前蓄水池水位、出水閥門開度、出水流量、以及出水泵的變頻器頻率，存儲至歷史數(shù)據(jù)并發(fā)送至調(diào)度模塊。

2.2專家模塊

專家模塊，用于設(shè)定蓄水池的低水位和高水位的設(shè)定值，還根據(jù)用戶需求設(shè)定各時(shí)段送水壓力設(shè)定值;并將前述三種設(shè)定值發(fā)送給至調(diào)度模塊。

2.3預(yù)測模塊

預(yù)測模塊，用于根據(jù)加壓泵站的出水流量的歷史測量數(shù)據(jù)以及當(dāng)前測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行時(shí)間序列分析預(yù)測未來一段時(shí)間內(nèi)的各時(shí)段單位時(shí)間的出水量，并劃分用水高峰期和用水低谷期，將三者輸入調(diào)度模塊。

2.4調(diào)度模塊

調(diào)度模塊，用于根據(jù)未來一段時(shí)間內(nèi)的各時(shí)段單位時(shí)間的出水量以及用水高峰期和用水低谷期，計(jì)算滿足：在用水高峰期到來之前讓蓄水池內(nèi)液位達(dá)到高水位，并在高峰期結(jié)束后蓄水池內(nèi)液位降到低水位，的條件時(shí)的各時(shí)段單位時(shí)間的進(jìn)水量，并根據(jù)各時(shí)段單位時(shí)間的進(jìn)水量調(diào)節(jié)加壓泵站的進(jìn)水閥門開度以調(diào)節(jié)進(jìn)水量。

2.5優(yōu)選地

調(diào)度模塊調(diào)節(jié)加壓泵站的進(jìn)水閥門開度以調(diào)節(jié)進(jìn)水量時(shí)，通過數(shù)據(jù)采集模塊獲取當(dāng)前的進(jìn)水流量并將當(dāng)前的出水流量作為負(fù)反饋，以在下一次調(diào)節(jié)加壓泵站的進(jìn)水閥門開度時(shí)，根據(jù)負(fù)反饋校準(zhǔn)后的各時(shí)段單位時(shí)間的進(jìn)水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

優(yōu)選地，各時(shí)段單位時(shí)間的進(jìn)水量通過以下計(jì)算：

在用水高峰期到來之前讓蓄水池內(nèi)液位達(dá)到高水位時(shí)，對用水低谷期內(nèi)預(yù)測的各時(shí)段單位時(shí)間的進(jìn)水量綜合取平均值作為預(yù)測流量平均值，并將當(dāng)前蓄水池水位與高水位之間的蓄水池的剩余蓄水量換算并均分為分?jǐn)偭髁浚鶕?jù)蓄水目標(biāo)進(jìn)水流量=預(yù)測流量平均值+分?jǐn)偭髁?，分?jǐn)偟玫皆摃r(shí)段的蓄水進(jìn)水量;

在用水高峰期結(jié)束后蓄水池內(nèi)液位降到低水位，對用水高峰期內(nèi)預(yù)測的各時(shí)段單位時(shí)間的進(jìn)水量綜合取平均值作為預(yù)測流量平均值，并將當(dāng)前蓄水池水位與低水位之間的蓄水池的剩余泄水量均分為分?jǐn)偭髁浚鶕?jù)泄水目標(biāo)進(jìn)水流量=預(yù)測流量平均值-分?jǐn)偭髁?，分?jǐn)偟玫降皆摃r(shí)段的泄水進(jìn)水量。

優(yōu)選地，在用水高峰期設(shè)置進(jìn)水口最小流量，在用水高峰期進(jìn)行泄水時(shí)，調(diào)度模塊還控制泄水進(jìn)水量始終大于等于進(jìn)水口最小流量;

在用水低谷期設(shè)置進(jìn)水口最大流量，在用水低谷期進(jìn)行蓄水時(shí)，調(diào)度模塊還控制蓄水進(jìn)水量始終小于等于進(jìn)水口最大流量。

自動供水的實(shí)現(xiàn)原理主要有以下三部分：

首先，當(dāng)水池水位到達(dá)上限的時(shí)候，系統(tǒng)能夠自動停止取水泵和電磁閥。第二，當(dāng)水池水位下限的時(shí)候，系統(tǒng)能夠自動打開電磁閥和取水泵，最后，當(dāng)某臺泵的管道壓力到達(dá)上限時(shí)，系統(tǒng)優(yōu)先關(guān)停該組取水泵、電磁閥，從而最大限度的保護(hù)管道安全。

3 優(yōu)選地的實(shí)際應(yīng)用

（1）優(yōu)選地，數(shù)據(jù)采集模塊，還用于采集加壓泵站的出水壓力，并發(fā)送至專家模塊;專家模塊，還用于根據(jù)各時(shí)段送水壓力設(shè)定值，并結(jié)合出水壓力作為負(fù)反饋，自動調(diào)整變頻器頻率，以使出水壓力調(diào)至用戶需求的各時(shí)段送水壓力設(shè)定值。

（2）優(yōu)選地，專家模塊，用于設(shè)定蓄水池的最低水位和最高水位的設(shè)定值，發(fā)送至調(diào)度模塊。

調(diào)度模塊，還用于在當(dāng)前蓄水池水位達(dá)到或超出最高水位時(shí)，控制加壓泵站的進(jìn)水閥門開度調(diào)小為零或者調(diào)至進(jìn)水流量小于出水流量;還用于在當(dāng)前蓄水池水位達(dá)到或低于最低水位時(shí)，控制加壓泵站的出水閥門開度調(diào)小為零或者調(diào)至進(jìn)水流量大于出水流量。

4 城市供水區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制系統(tǒng)的組成

4.1監(jiān)控中心

設(shè)置監(jiān)控中心的主要目的就是能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控各個(gè)加壓泵站的水池水位的情況，以及進(jìn)站的壓力、出站的流量和出站壓力等，從而能夠保證各個(gè)加壓水泵站能夠順利的工作。其次，可以遠(yuǎn)程監(jiān)控加壓泵組的工作狀態(tài)，通過對電流、電壓以及保護(hù)狀態(tài)工作模式的全面分析，能夠根據(jù)實(shí)際情況切換水泵的控制模式，遠(yuǎn)程控制加壓泵的啟動和停止，充分發(fā)揮實(shí)際的作用。另外，在城市供水區(qū)域性加壓泵站出現(xiàn)電流電壓超出限度或者是水位超出標(biāo)準(zhǔn)之后，監(jiān)控中心可以實(shí)現(xiàn)自動報(bào)警，自動報(bào)警之后能夠?qū)?shí)際工作暫停，最快速度的有專門的接收人員來處理解決，還能夠降低損失。最后，根據(jù)監(jiān)控中心的各種檢測信息、控制信息、報(bào)警信息和操作信息進(jìn)行科學(xué)的儲存工作，在后期出現(xiàn)問題或者檢查的時(shí)候能夠供相關(guān)工作人員查詢，自動生成各種數(shù)據(jù)報(bào)表和數(shù)據(jù)曲線，綜合的來看一定時(shí)期內(nèi)城市供水區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制情況，找出問題，并且制定合理的解決措施，避免造成損失。

4.2通信平臺

通信平臺在目前的無人值守控制應(yīng)用中主要分為兩種，一種是有線通信。有線通信主要是指在每個(gè)加壓泵站和水司之間租用光纖通信，能夠?qū)⒄{(diào)度中心、泵站監(jiān)控中心和各職能部門之間通過局域網(wǎng)通信，可以通過通信平臺傳輸一些連續(xù)的圖像等等。第二種是無線通信，指的是每個(gè)加壓泵站與調(diào)度中心之間能夠通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信，調(diào)度中心、泵站監(jiān)控中心和各個(gè)職能部門之間通過局域網(wǎng)進(jìn)行有效的通信。但是這種平臺并不能傳輸連續(xù)的圖像，在使用的時(shí)候存在一定的局限性?？傊?，借助通信平臺，能夠?qū)⒄麄€(gè)系統(tǒng)的各個(gè)部門充分的結(jié)合起來，把實(shí)際運(yùn)用中的各類情況能夠進(jìn)行全面綜合的反應(yīng)，從而能夠保證實(shí)際的工作的順利進(jìn)行。

5 城市供水區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制應(yīng)用的兩種方式

5.1有人值守，無人操作

這種方式指的是相關(guān)的部門安排了專門的工作人員進(jìn)行現(xiàn)場的看守，對于實(shí)際運(yùn)作進(jìn)行觀察，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，有效的解決，但是實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的操作還是通過專門的技術(shù)人員來進(jìn)行的，只有當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)一些突發(fā)情況或者異常的情況導(dǎo)致遠(yuǎn)程的操作無法進(jìn)行的時(shí)候，才需要現(xiàn)場的管理人員進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和維護(hù)。這種方式的缺點(diǎn)就是對于現(xiàn)場看守的管理人員身體素質(zhì)要求較高，并且對于應(yīng)變能力也有較高的要求，確保在突發(fā)情況產(chǎn)生的時(shí)候能夠合理的解決，但是在一定程度上浪費(fèi)了一些人力，對于技術(shù)能力沒有很高的要求。

5.2無人值守，無人操作

這種方式相比于第一種方式來說更加的科學(xué)性和合理性，這也是在后期發(fā)展中想要達(dá)到的李先念該狀態(tài)，在無人值守系統(tǒng)應(yīng)用中，不需要專門的現(xiàn)場人員進(jìn)行看守，實(shí)際使用中完全依靠系統(tǒng)的指令進(jìn)行遠(yuǎn)程的操控來實(shí)現(xiàn)實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)，在這種方式的運(yùn)轉(zhuǎn)下，比較省時(shí)省力，只需要在一周或者每月到現(xiàn)場對設(shè)備進(jìn)行檢查和必要的檢修維護(hù)就可以。這種方式雖然很便利，但是其中存在的一些問題，在后期的發(fā)展中還需要相關(guān)的人員進(jìn)行不斷的改進(jìn)和調(diào)整。

6 結(jié)語

綜上所述，城市供水區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制應(yīng)用對于當(dāng)?shù)鼐用竦墓┧畣栴}帶來了很大的便利，通過無人值守控制的應(yīng)用，人們的用水需求得到了最大程度的滿足，并且還節(jié)約了管理和控制的成本，目前采用的傳統(tǒng)調(diào)度模式有很大的隨機(jī)性，缺乏科學(xué)調(diào)度，給實(shí)際的應(yīng)用帶來了一定的不利影響，將無人值守控制系統(tǒng)利用到實(shí)際的城市供水區(qū)域性擠壓泵站中除了要讓城市供水區(qū)域加壓泵站發(fā)揮實(shí)際的作用以外，還能夠給人們的供水帶來極大的便利，促進(jìn)我國供水系統(tǒng)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 周濤.城市自來水泵房監(jiān)控系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D].鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2013.

[2] 李剛，劉曉峰，雷楚武，等.城市供水系統(tǒng)中區(qū)域性加壓泵站運(yùn)行方式研究[J].城鎮(zhèn)供水，2018（6）：22+48-53.