泵站無人值守自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案【最新版】

1、泵站無人值守自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案泵站無人值守自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)1、項(xiàng)目背景華北油田廊坊萬莊礦區(qū)的生活小區(qū)有常駐人口 8萬人、板式樓房IOO 余座，小區(qū)內(nèi)的生活用水分別由分布在小區(qū)東、南、西、北的4個(gè)給 水泵站供給。4個(gè)泵站均采用人工值守的工作方式，由32名工人24 小時(shí)輪流值班，管理成木極高。為了減少泵站運(yùn)營費(fèi)用，管理部門要求將所有泵站改造成為無人值守 自動(dòng)運(yùn)行泵站，希望僅配置少量設(shè)備維護(hù)人員即可保障泵站的正常運(yùn) 行。2、設(shè)計(jì)思路及改造要求首先要解決的就是數(shù)據(jù)傳輸問題，即將所有泵站的數(shù)據(jù)集中至中控室 計(jì)算機(jī)，以便于遠(yuǎn)程監(jiān)控?？紤]到小區(qū)占地面積比較大，如果采用光 纖傳輸，布線、施工難度大且時(shí)間長、費(fèi)用

2、高。鑒于生活小區(qū)內(nèi)手機(jī) 信號比較好，采用GPRS傳輸完全能夠滿足數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊?，?改造速度快、成木低，最終確定采用GPRS的傳輸方式。其次要解決的是給水泵站無人值守改造，需要解決大量現(xiàn)場設(shè) 備的控制順序、邏輯以及各種故障自動(dòng)處理機(jī)制。這些問題在有人員 值班的時(shí)候很容易解決，一旦人員全部撤離后，如何保證泵站的正常 運(yùn)行就比較困難。菩水罐給水泵站現(xiàn)場概況：泵站內(nèi)水源采自地下水，每個(gè)泵站均有2-3 口水源井提供水源。多數(shù)水源井分布在站內(nèi)，個(gè)別水源井離泵站較遠(yuǎn)。 給水泵站內(nèi)安裝地上蓄水罐1-5個(gè)，容量不一（大的蓄水罐容積 70Om3、小的蓄水罐容積為300 m3）,蓄水罐底部通過管道連通，罐 內(nèi)

3、水位變化一致。站內(nèi)另安裝有3臺加壓泵，將蓄水罐內(nèi)的水變頻恒 壓輸送至小區(qū)給水管網(wǎng)。工藝示意圖如下：站外水源井站內(nèi)水源幷恒壓供至管網(wǎng) 加壓泵組 改造思路：在加壓泵組控制室安裝主監(jiān)控終端，用來采集水池液位、 管網(wǎng)流量、管網(wǎng)壓力并自動(dòng)控制加壓泵組的運(yùn)行。在站內(nèi)、站外水源 井處分別安裝子監(jiān)控終端，每個(gè)子監(jiān)控終端監(jiān)控一臺水源井。站內(nèi)子 監(jiān)控終端采用串口電纜與主監(jiān)控終端連接，站外子監(jiān)控終端通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與主監(jiān)控終端聯(lián)網(wǎng)。泵站控制邏輯均由主監(jiān)控終端來處理。主監(jiān)控終端內(nèi)采用邏輯控制器DATA-7301,該控制器接口豐富、I/O擴(kuò)展方便。邏輯控制器的RS485串口有3個(gè)，第一路連接一臺DATA-6106 GP

4、RS模塊，且設(shè)置為A型，可同時(shí)與監(jiān)控中心以及站外 水源井子監(jiān)控終端通信；第二路連接站內(nèi)水源井子監(jiān)控終端；第三路 預(yù)留。同時(shí)，邏輯控制器通過CAN總線連接3臺I/O擴(kuò)展模塊(DATA-7302 ),分別控制3臺變頻加壓泵。泵站監(jiān)控框架圖：監(jiān)控中心Ai! GPRS網(wǎng)絡(luò)站內(nèi)水源井站外水源井現(xiàn)場控制要求：多口水源井給蓄水罐供水，蓄水罐中的水再由加壓泵 組加壓對外供出。所有水源井根據(jù)蓄水罐水位變化的趨勢（由于加壓 泵出水不規(guī)則）能自動(dòng)控制潛水泵的啟、停，且自動(dòng)調(diào)整水泵啟動(dòng)個(gè) 數(shù)，使每口水源井均衡用水，保證地下水位平穩(wěn)和延長潛水泵的使用 壽命，保持儲水罐水位始終在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，并支持水位超限報(bào) 警、水

5、池過低時(shí)自動(dòng)關(guān)停所有加壓泵。3、控制邏輯總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水源井水位 泵鬟計(jì)運(yùn)行時(shí)間 泵狀態(tài)進(jìn)流量、N 口水源井3蓄水確壬水位上上限水位上限期望水位水位下限水位下下限出口流量水源井自動(dòng)供水系統(tǒng)分為2部分，分別為蓄水罐端和水源井端。 蓄水罐端主要采集水罐水位，并設(shè)定期望水位值、期望水位變化值、 水位報(bào)警的4個(gè)限值，根據(jù)當(dāng)前水位的狀態(tài)及水位變化值計(jì)算出需求 流量，當(dāng)水位過低時(shí)自動(dòng)關(guān)停加壓泵組。水源井端主要采集水源井水 位、水源井流量、泵狀態(tài)、泵的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，并根據(jù)水泵狀態(tài)及運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行選泵，再根據(jù)水池端輸出的需求流量進(jìn)行控泵。3.1計(jì)算需求流量 Q系統(tǒng)定時(shí)計(jì)算，得到水池需加減的瞬時(shí)流入量值 Q,從而得

6、到 精確控制開關(guān)泵的數(shù)量與時(shí)機(jī)。因此準(zhǔn)確及時(shí)地計(jì)算AQ值，是水池 邏輯控制的核心。 Q根據(jù)水位信息、時(shí)間信息及各種設(shè)定參數(shù)，遵循一套水位 控制策略計(jì)算得來。L = 厶nJ=I ,如果 0表示水位處于上升趨勢；LVo表示水位處于下降趨勢。計(jì)算需求流量 Q= L*S T2*3600;L:上一步求得的結(jié)果。S:水池底面積。T2:取水位的間隔時(shí)間。最后把計(jì)算結(jié)果*3600轉(zhuǎn)換成每個(gè)小時(shí)的需求流量。3.2水池水位控制策略系統(tǒng)根據(jù)水池狀態(tài)進(jìn)行開關(guān)泵動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對水池水位的控制。(1)水位下降期塑上限結(jié)束控制期莖水位探持I JI-期望下限Bttngkog,)始扌空制上Ji即發(fā)生水位線觸碰期望水位下限后，系統(tǒng)進(jìn)

7、入控制狀態(tài)，以確 保水池水位持續(xù)上升。直到水位觸碰期望水位，解除控制。在該控制階段，定時(shí)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，控制開泵操作，使水位持續(xù) 上升。此過程中，只執(zhí)行開泵動(dòng)作，不執(zhí)行關(guān)泵動(dòng)作。水位上升幵始控制下降期舉上限保持卜-降期塑水位結(jié)束挖制5“ 心期望卜-限即發(fā)生水位線觸碰期望水位上限后，系統(tǒng)進(jìn)入控制狀態(tài)，以確 保水池水位持續(xù)下降。直到水位觸碰期望水位，此時(shí)結(jié)束控制。在該控制階段，定時(shí)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，控制關(guān)泵，使水位持續(xù)下降。 此過程中，只執(zhí)行關(guān)泵動(dòng)作，不執(zhí)行開泵動(dòng)作。此過程控制目標(biāo)：保持水位處于持續(xù)下降趨勢。3.3超調(diào)量超調(diào)量是指需要開關(guān)泵調(diào)控水位時(shí)，除了要抵消AQ外，要增 加水位調(diào)控的速度而額外增加的流量或者開關(guān)泵數(shù)： Ql= Q+對應(yīng)水位的超調(diào)量采用查表法實(shí)現(xiàn)，下表是一個(gè)表樣例。序號高水位（米）底水位（米）超調(diào)童（噸小時(shí)）1IOO3023203衷1.35041.3110010.51506.51002004、改造效果四個(gè)供水泵站經(jīng)過以上邏輯改造，已經(jīng)完全符合無人值守泵站 的要求，即無論在供水高峰期或低峰期，水罐水位都能夠保證在期望 范圍內(nèi)。主、子監(jiān)控終端根據(jù)水罐水位智能控制水源井的啟動(dòng)個(gè)數(shù)及 運(yùn)行時(shí)間，避免水源井頻繁啟動(dòng)造成的泵損壞和加壓泵空轉(zhuǎn)現(xiàn)象的發(fā) 生，提高水泵運(yùn)行能效、節(jié)約電能，完美實(shí)現(xiàn)了供水設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn) 行和給水泵站的無人值守管理。4個(gè)給水泵站改造至今己近2年