自来水供水厂水泵智能控制探讨

自来水供水厂水泵智能控制探讨

穆伟伟

江苏华新城市规划市政设计研究院有限公司

摘要：随着我国社会经济的不断发展，人民的生活水平不断提高，生活用水量的增加给自来水供水厂带来了更大的工作压力。在目前满足人民用水需求的前提下，应不断结合智能化、信息化技术，将节能减排的观念运用到供水运营当中。本文从实际案例出发，对自来水供水厂的智能监控系统建设模式与实现方式进行了深入的介绍，希望为实现自来水供水厂的智能控制技术提供技术参考。

关键词：自来水供水厂；水泵；智能监控系统

某自来水供水厂水总规模为15万立方米/d，一期规模5万立方米/d。自来水供水厂欲建立一套泵站远程监控系统，以实现以下目标：

1.减少人力投入，节省费用。

2.提高快速维护能力，提高维护服务工作效率。

3.提升整体管理水平。

一、自来水供水厂需求分析

1.在自来水供水厂调度中心建设大屏幕，增加服务器、网络设备及电脑设备，显示各分公司泵站信息、进行远程控制。

2.监控软件具备显示、存储、查询、控制、分析、报表等功能；地图上显示全市各泵站位置及状态；显示每个泵站具体信息；泵站出现故障时可及时通过短消息向维护人员通报；经授权的操作者可自由增加、修改、删除泵站信息。

3、实时数据采集包括：采集泵站总电压、总电流、电能。采集每台水泵的单相电流。采集每台水泵的启停状态。采集每台水泵的故障状态。采集变频器的故障状态。就地/远程控制进水电动阀门的开闭。可远程控制水泵机组的启停。采集进出水压力、水箱液位、水质、温度、出水流量。采集故障报警信息：过电压、欠电压、缺相、变频器故障、进水压力低、出水压力低、出水压力高、水箱液位低，地面液位高、异常大流量等几大类。可使用光纤的泵站，安装两路摄象机；不具备光纤条件的泵站使用中国电信3G网络无线通信，不安装摄象机。

二、自来水供水厂解决方案

依据自来水供水厂现状及需求，制定如下解决方案：

监控中心增加大屏幕、服务器、客户端、3G网络数据传输模块、交换机、路由器、硬件防火墙、UPS电源等硬件设备；安装操作系统软件、数据库软件、泵站远程监控及管理系统软件。泵站现场安装泵站远程测控终端、摄象机等设备。租用专线或使用中国电信3GCDMA网络无线通信。泵站监控系统拓扑图如图1所示。

图1泵站监控系统拓扑图

可以实现如下功能：

1.采集功能

采集泵站水泵运行的总电压、总电流、电能；采集每台水泵的单相运行电流；采集每台水泵的启停状态；采集每台水泵的故障状态；采集变频器的故障状态；采集进出水压力值；采集水箱液位；采集出水水质；采集出水流量；采集变频器的频率。

2.显示功能

显示泵站水泵运行的总电压、总电流、电能；显示每台水泵的单相运行电流；显示每台水泵的启停状态；显示每台水泵的故障状态；显示变频器的故障状态；显示进出水压力值；显示水箱液位；显示出水水质；显示出水流量；显示变频器的频率；

3.设置功能

测控终端内可设置进出水压力、电流、电压等监测数据的上下限报警值。

4.报警功能

当进水或者出水压力超限时，测控终端立即将报警信息上报到监控中心。当泵站内水泵电源出现故障时（如过电压、过电流、欠电压、欠电流、缺相），测控终端立即将报警信息上报到监控中心；当变频器出现保护、当单泵出现保护状态时，测控终端立即将报警信息上报到监控中心；

5.无线远传功能

测控终端内放入一张开通中国电信手机卡，手机卡登录CDMA网络，将泵站内的数据无线发送到中心。

6.远程控制功能

支持监控中心远程控制水泵机组的启停。支持监控中心远程控制进水电动阀门的开闭。支持监控中心可以远程控制地面排水泵的启停。

7.远程维护功能

终端的工作参数支持远程设置、修改，方便用户远程维护终端设备。

三、自来水供水厂水监控中心建设方案

1.监控中心的建设

监控中心配置服务器1台，客户端计算机2台，路由器1台，交换机1台，硬件防火墙1台，UPS不间断电源1台，建立小型局域网，保证整个城市小区加压泵站现场传回的数据在整个办公局域网内共享。同时在监控室安装投影仪，投影仪的大小以办公室的墙壁为基准大小确定，将重要泵站的现场数据及画面在投影仪上显示。

2.加压泵站监控与管理系统软件功能简介

（1）权限管理功能：该软件登录权限为管理员用户、单位级用户、普通用户，管理员具备软件操作的所有权限，单位级用户只有操作本单位的设备的权限，普通用户只能浏览，不能进行开停泵等操作。

（2）主界面——地图显示

主界面以整个市区地图为背景，显示所有监测点位置分布情况。

（3）数据采集与处理

界面可显示泵站总电压、每台水泵的单相电流；界面可显示泵站内各台水泵的运行状态、运行电流、故障状态；界面可显示通信设备或通道的运行状态遥控：

①监控中心可以远程开启或者关闭进水电动阀。

②监控中心远程控制水泵机组的启停。

③监控中心可以远程控制地面排水泵的启停。

④上位机软件可以远程控制摄像头云台进行移位变焦控制。

3.数据分析信息处理

根据适时数据刷新监控画面状态及数据；根据报警信息，进行故障处理；记录报警、设备状态变化、用户注册登陆等运行信息；运行趋势分析；定时存入数据库。

4.报警管理

分级管理：系统区分报警的类型，确定不同的级别，采用不同的方式进行处理。数据越初限处理：调整相应的工艺设备，并提示值班人员；数据越极限处理：停止相关设备的运行，并提示值班人员；设备故障报警：停止相关设备的运行，并提示值班人员；提示信息包括：报警内容，计算机处理内容，处理结果，维护提示，处理预案等系统软件按级别采用不同的方式提示值班人员，报警方式包括：颜色变化、闪烁、弹出文字信息、声音提示等。

5.人机联系及操作

监控、操作、权限、实时曲线等功能

6.报表功能

操作记录统计表，包括泵站机组开、停机时间和次数等；事故和故障统计表；越限和变位报警报表；事件顺序记录报表；日、旬、月、年排水量统计表；历史报表；机组检修时间和次数；设备运行状态统计报表。日报：按设定的时间间隔，制作并打印某一天所需数据的报表。

7.扩展

软件在完成既定监控任务的前提下，可以实现监控对象需要改变时（有所增加，减少和更改），监控软件可以方便的在现场随之更改，而不需做二次开发。

8.数据交换接口

监控软件中，可以将使用的数据导出，导出为其他相应的数据文件，可以提供给其他的应用程序使用。如：导出成为EXCEL表。并且提供友好的数据接口程序。

四、结束语

自来水供水厂水泵智能控制系统可以有效提高工作效率，节约资源，是目前自来水供水厂实现智能化、信息化的有效途径。我们应从自来水供水厂的实际需求出发，合理的设计监控系统的功能，为自来水供水厂的良性发展做出贡献。

参考文献

[1]薛劲枫.自来水供水厂水泵智能控制［J］．山东工业技术，2015(21):115－116．

[2]陈运珍.大功率变频器在供水厂中的应用实践与研究［J］．电气工程应用，2007(04):3－6．