排澇泵站自動化升級改造研究

吳樹勇

摘 要 排澇泵站的正常運行，事關(guān)防汛工作的開展。從排澇泵站的運行、管理現(xiàn)狀來看，雖然多數(shù)從業(yè)者在工作精力以及技術(shù)革新等方面并未松懈，但排澇泵站本身存在的設(shè)備設(shè)施老化、設(shè)備技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)差等問題，以及防災(zāi)減災(zāi)工作整體部署對排澇泵站提出的新要求，都使得排澇泵站的升級改造成為必然趨勢。本文就排澇泵站的自動化升級改造進行分析，以期為排澇泵站工作能力的提升以及管理機制的完善提供參考。

關(guān)鍵詞 防汛排澇;排澇泵站;自動化升級

大力推進防洪排澇工程建設(shè)，同步抓好蓄水抗旱工作，是新的歷史時期，防災(zāi)減災(zāi)工作的重要內(nèi)容。尤其是針對沿海地區(qū)或者周圍存在大江、大湖的地區(qū)，每年夏季受到臺風(fēng)或其他因素的影響，出現(xiàn)強降雨天氣，就很容易出現(xiàn)澇災(zāi)險情，威脅到當(dāng)?shù)鼐用竦娜松戆踩c財產(chǎn)安全。作為城市排澇的重要組成，大中型泵站對防災(zāi)減災(zāi)工作的開展起著不可替代的中藥作用，如何做好整個泵站的全面升級，解決部分泵站存在的利用效率不足等問題，成為水利科技領(lǐng)域的重要議題。

1排澇泵站的自動化升級概述

作為防洪排澇工程的重要成員，排澇泵站的經(jīng)濟、穩(wěn)定運行以及管理機制的優(yōu)化，直接關(guān)系到管養(yǎng)能力不足等問題的解決以及節(jié)能增效目標(biāo)的實現(xiàn)。縱觀我國排澇泵站的建設(shè)現(xiàn)狀，有關(guān)其建設(shè)與改造、升級的指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)尚不完善，不同地區(qū)的排澇泵站的自動化水平仍存在較大差異。對排澇泵站的自動化升級相關(guān)的問題進行研討，明確其改造技術(shù)，具有重要的現(xiàn)實意義。回顧性分析現(xiàn)有文獻與調(diào)研結(jié)果，排澇泵站的建設(shè)、改造差異主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①單站機電設(shè)備的自動化水平、管養(yǎng)水平偏低，設(shè)備的利用效率不高;②泵站群整體呈現(xiàn)規(guī)模大但控率低的態(tài)勢，實際運行的成本與收效不成正比;③雨污管道混接等問題嚴(yán)重制約了自動化改造工作的推進?；谛聲r期排澇泵站建設(shè)的總體要求以及現(xiàn)有排澇泵站被提出的提高運行效能的新任務(wù)，相關(guān)技術(shù)人員需要結(jié)合泵站自身的實際情況以及地區(qū)排澇工作實際，制定科學(xué)的自動化升級方案，確保改造后的排澇泵站能夠更好地完成排澇抗災(zāi)的職能[1]。

2排澇泵站自動化建設(shè)存在的問題

自動化建設(shè)的最大特點，在于將站內(nèi)監(jiān)控、信號采集、設(shè)備控制等功能進行有效整合，并將泵站設(shè)備工況以及泵站中央信號系統(tǒng)等相結(jié)合，由遠方監(jiān)控泵站的運行并實施控制，從實際效能來看，此種模式在提高整個泵站運行的自動化水平的同時，解決了人為干擾對泵站運行可靠性帶來的影響，且各類數(shù)據(jù)對泵站運行提供的信息支撐，也給節(jié)能增效目標(biāo)的實現(xiàn)創(chuàng)造了條件。但在自動化建設(shè)過程中，受到某些客觀因素與技術(shù)人員主觀認知等方面的偏差的影響，其自動化改造現(xiàn)狀并不樂觀。

首先，排澇泵站工作的一項重要任務(wù)是在盡可能短的時間內(nèi)將澇水排出，若某個地區(qū)的氣候條件與降水量規(guī)律存在較大的可變性，泵站自動化建設(shè)方案的設(shè)計將缺乏可靠的依據(jù)，在自動化標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一的情形下，盲目采取措施，將很容易出現(xiàn)以下兩類問題：①自動化建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)相對偏高，導(dǎo)致大量的設(shè)備閑置，引發(fā)投入資金的浪費問題;②自動化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)過低，難以滿足排澇工作的需要，需要進行二次建設(shè)，導(dǎo)致人力、財力、物力的浪費。

其次，在中小規(guī)模排澇泵站的改造過程中，問題相對較多的是老舊設(shè)備的更新，以及現(xiàn)代技術(shù)（以GPRS、傳感器等為代表）應(yīng)用率偏低，而此類泵站呈現(xiàn)出的整體態(tài)勢，大致可以概括為各類機電設(shè)備缺乏完善的監(jiān)測系統(tǒng)，這對自動化改造而言，無疑是一大難題。

再者，根據(jù)自動化建設(shè)的要求，排澇泵站必須具備故障報警、信息通訊、設(shè)備運行工況相關(guān)數(shù)據(jù)的采集以及實時監(jiān)控等多項功能，而現(xiàn)有的泵站之中，具備上述條件的并不多。換言之，排澇泵站的自動化升級需要在相關(guān)設(shè)施、設(shè)備的完善上花費較多的時間、精力與資金。

最后，排澇泵站的自動化建設(shè)必須要有與之相匹配的管理人員、技術(shù)人員，在著手進行自動化升級方案的實施的同時，也應(yīng)當(dāng)明確自動化水平提升以后，泵站運行對從業(yè)人員任職要求以及觀念等提出的新要求。以高素質(zhì)技師為例，在自動化改造完成后，從事同種工作的技術(shù)人員不僅需要具備既往要求的專業(yè)技術(shù)，還需要具有一定的自動化思維，同時能夠靈活運用相關(guān)自動化系統(tǒng)、設(shè)備，輔助自身完成各類技術(shù)性工作[2]。

3排澇泵站自動化改造思路

3.1 明確自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與改造方向

排澇泵站的改造是一項較為繁重的任務(wù)，要保證整個升級過程的順利推進，就必須明確泵站的自動化水平現(xiàn)狀以及改造的方向。結(jié)合前文的分析，現(xiàn)有的排澇泵站在設(shè)備以及配套設(shè)施、管理體制等方面或多或少存在一些缺陷，在掌握自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（見圖1）、組成要素以及自動化水平的影響因素等的基礎(chǔ)之上，理性分析泵站現(xiàn)行狀況與自動化目標(biāo)之間的差距，能夠更好地服務(wù)于改造方案的設(shè)計過程，確保整個改造過程的針對性。實際操作之中，考慮到自動化改造的趨勢，方案設(shè)計者還需要謹慎考慮系統(tǒng)內(nèi)部各個環(huán)節(jié)的資源共享、泵站運行性能的可靠保障、運行過程中各自動化系統(tǒng)的操作難度等問題，遵循管養(yǎng)防范、資源解決、技術(shù)與經(jīng)濟適用適度有限等基本原則，保證自動化改造的共享性與實用性。

3.2 ?重視單站自動化提升改造與智能性增強

單站自動化的實現(xiàn)與運行管理、日常維護方案的調(diào)整，是自動化升級的重要內(nèi)容。但從部分地區(qū)做出的實踐嘗試來看，未能遵循一定的原則或者按照科學(xué)的思路，制定脫離實際的目標(biāo)，不僅會影響到自動化水平的提升，還將帶來資源的浪費、自動化改造信心缺失等一系列后果。因此，在單站改造環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)摒棄盲目追求排澇性能的思想，依托泵站所在地區(qū)的地域特色，以現(xiàn)階段掌握的氣候數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析當(dāng)?shù)貧夂蜃兓?guī)律，合理編制單站自動化改造方案。而對于氣候多變地區(qū)，也應(yīng)當(dāng)密切聯(lián)系當(dāng)?shù)靥鞖獾臍v史數(shù)據(jù)，確定澇情的“閾值”，并將其作為確定單站改造方案的重要參考。

在單站改造過程中，各類自動化系統(tǒng)運行的智能性體現(xiàn)，直接關(guān)系到后續(xù)智能化提升目標(biāo)的實現(xiàn)。因此，從長遠角度考慮，關(guān)注自動化系統(tǒng)的智能實現(xiàn)，做好各類數(shù)據(jù)的有效交互與連接，也應(yīng)當(dāng)作為自動化改造的重任。以電氣設(shè)備的控制為例，傳統(tǒng)的監(jiān)測模式主要關(guān)注閘門開度、進出口水位的監(jiān)測;在自動化體系下，有關(guān)排澇泵站運行的各項參數(shù)、各個環(huán)節(jié)都應(yīng)當(dāng)納入監(jiān)測范圍，并加強主機組狀態(tài)、輔助設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測，實時獲取與設(shè)備運行工況相關(guān)的數(shù)據(jù)，為技術(shù)人員的決策以及控制指令的下達提供參考;而在智能化體系中，技術(shù)指標(biāo)的分析與控制方法的決策都高度依賴智能系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的分析，以監(jiān)測數(shù)據(jù)的全面收集為前提，建立相應(yīng)的分析模型，借助大量的數(shù)據(jù)進行深度學(xué)習(xí)，是智能化實現(xiàn)的重要前提。而在自動化改造階段，需要完成的任務(wù)便是明確自動化一般標(biāo)準(zhǔn)與重要監(jiān)測項目，結(jié)合自動化系統(tǒng)運行實際，提出具有指導(dǎo)價值的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為分析模型的建立做好充足準(zhǔn)備。

3.3 ?完善自動化建設(shè)的硬件與軟件

從某種意義上來講，自動化改造的實現(xiàn)依賴于相應(yīng)自動化系統(tǒng)的引入，而自動化系統(tǒng)的有效運行又對機電設(shè)備的功能提出了一定的要求。因此，做好相關(guān)硬件的完善工作，對自動化建設(shè)的穩(wěn)步推進有著實際價值。結(jié)合排澇泵站的硬件設(shè)施情況，不少地區(qū)的泵站以中小規(guī)模為主，在機電設(shè)備與設(shè)備控制形式方面都或多或少存在缺陷，尤其是監(jiān)測方面，缺少有效的工具與管理辦法，嚴(yán)重制約了設(shè)備故障的排除等工作。而此類現(xiàn)象也導(dǎo)致了緊急排澇任務(wù)中突然出現(xiàn)設(shè)備不能正常運轉(zhuǎn)等風(fēng)險。針對這一情況，泵站改造方案的設(shè)計者應(yīng)當(dāng)明確配套硬件的具體情況，以兼顧設(shè)備的性能與科學(xué)節(jié)能理念為主導(dǎo)，合理完善硬件設(shè)施。

而在軟件方面，自動化建設(shè)的實施必然需要信息化管理制度的落實，否則，自動化系統(tǒng)、設(shè)備的效能將大打折扣。從近年來的管理實踐來看，信息化管理體系的不完善，管理人員的信息化理念不足等因素，嚴(yán)重影響了管理活動的開展。泵站的自動化升級，勢必會帶來管理工作上的一些變化，如泵站收益、投入的分析，季節(jié)性特征對泵站效能發(fā)揮的影響等，都是需要管理人員結(jié)合具體情況進行具體分析的。而從提升自動化系統(tǒng)的可靠性角度考慮，重視群控聯(lián)合調(diào)度機制的建立，以充分發(fā)揮水閘作用于有效應(yīng)對極端天氣等為主要方向，逐步完善地區(qū)排澇泵站網(wǎng)絡(luò)，亦能夠提高地區(qū)排澇泵站的工作性能，保證通道的有效利用與數(shù)據(jù)的可靠傳遞[3]。

4結(jié)束語

目前，部分地區(qū)的排澇泵站自動化水平仍然偏低，人為因素對排澇工作開展的干擾仍然較大。為提高排澇工作的可靠性與實際效率，泵站技術(shù)人員、管理人員應(yīng)當(dāng)理性分析自動化水平過低的主要原因，采取可行的自動化改造技術(shù)，實現(xiàn)排澇泵站的信息化管理、自動化運行。

參考文獻

[1] 徐哲.城市防洪排澇泵站自動化控制系統(tǒng)分析[J].湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2018，（1）：61-62.

[2] 李桂成.城市排澇泵站電氣及其自動化設(shè)計特點[J].居業(yè)，2019， （8）：31.

[3] 李祺.探究分層分布式自動化控制系統(tǒng)在泵站改造中的運用[J]. 中國水運（下半月），2018，（10）：132-133.