排澇泵站自動化升級改造的研究

排澇泵站自動化升級改造的研究

李朝嚴(yán)摘要：排澇泵站是非常重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，在控制內(nèi)澇災(zāi)害方面具有不可替代的作用。為使排澇泵站的作用得以最大限度地發(fā)揮，應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行自動化升級改造。鑒于此，文章從排澇泵站的現(xiàn)狀分析入手，提出排澇泵站自動化升級改造方案。通過對排澇泵站進(jìn)行升級改造之后，泵站的自動化控制水平得到大幅度提升，運行更加穩(wěn)定、可靠。關(guān)鍵詞：排澇泵站;自動化;升級改造排澇泵站是解決內(nèi)澇災(zāi)害最為有效的途徑之一，所以保證排澇泵站安全、穩(wěn)定、可靠運行顯得尤為重要。然而，一些早期投入使用的排澇泵站，由于受到當(dāng)時技術(shù)條件、資金等多方面的限制，使得泵站的整體水平略顯不足，機(jī)組、閘門的自動化控制程度偏低。所以提高排澇泵站的自動化控制水平已經(jīng)勢在必行?；谶@一前提，應(yīng)當(dāng)加快排澇泵站的自動化升級改造，從而使泵站達(dá)到自動化控制的要求。1排澇泵站現(xiàn)狀分析某排澇泵站位于XX省境內(nèi)，于2001年建成投用，泵站的運行相對穩(wěn)定，期間并未發(fā)生重大問題。當(dāng)?shù)氐慕涤晗鄬^多，尤其是近年來受到氣候變暖的影響，使得常常出現(xiàn)短時雷雨大風(fēng)天氣。由于瞬時降雨量比較大，若是排水不及時，則可能引起內(nèi)澇。所以確保排澇泵站排水的及時性與有效性非常重要。對于排澇泵站而言，其最為關(guān)鍵的任務(wù)就是在降雨之后，能夠以最快的速度、最短的時間、最高的效率，將雨水排除[1]。從目前的實際情況來看，該排澇泵站現(xiàn)有的機(jī)電設(shè)備能夠滿足排澇的需要，但相關(guān)的自動化控制系統(tǒng)卻有待進(jìn)一步完善，由此能夠提高控制效果，使該泵站在排澇方面的作用得以最大限度地發(fā)揮。此外，因該排澇泵站建設(shè)的比較早，所以并未建立遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)信息時代到來的今天，為提升該排澇泵站的整體水平，應(yīng)當(dāng)對泵站進(jìn)行自動化升級改造。2排澇泵站自動化升級改造方案針對該排澇泵站當(dāng)前的現(xiàn)狀，經(jīng)過研究之后，制定出多套自動化改造方案，采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比選的方法，從中選取出最優(yōu)的一套方案。這套自動化升級改造方案包括如下內(nèi)容：群控調(diào)度、管理信息化系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其中遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是重點，是實現(xiàn)泵站自動化控制的關(guān)鍵。2.1群控調(diào)度對于排澇本站而言，通過群控調(diào)度，能夠使水閘的作用得以最大限度地發(fā)揮，這是該泵站自動化升級改造中較為重要的內(nèi)容之一。在群控調(diào)度模式下，可根據(jù)內(nèi)河的水位變化情況，將效率高的泵站優(yōu)先開啟，這樣可以實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。同時，按天氣及潮位預(yù)報，采取預(yù)排或是搶排措施，應(yīng)對短時出現(xiàn)的雷雨大風(fēng)及暴雨等惡劣天氣，避免排水不及時造成內(nèi)澇[2]。排澇泵站群控調(diào)度網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。在該群調(diào)網(wǎng)絡(luò)中，利用相關(guān)的數(shù)據(jù)流，除了可以實現(xiàn)引水和排水方案調(diào)度指令的傳輸之外，還能實現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的實時共享，如監(jiān)測數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等等。同時，借助VPN，可使各泵站與調(diào)試中心在同一個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運行，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩耘c可靠性大幅度提升，通信通道的利用效率進(jìn)一步提高。2.2管理信息化系統(tǒng)排澇泵站自動化升級改造的過程中，信息化建設(shè)既是前提也是基礎(chǔ)，必須予以重視。信息化管理系統(tǒng)的架構(gòu)如圖2所示。當(dāng)汛期到來之前，為充分發(fā)揮出排澇泵站的作用，可以借助信息化管理系統(tǒng)，對相關(guān)的水情信息進(jìn)行調(diào)動，據(jù)此進(jìn)行預(yù)排、預(yù)抽空，從而降低內(nèi)河水位，使水位始終保持在設(shè)定值以下，以余出的庫容量，滿足排水需要，避免發(fā)生內(nèi)澇。排澇泵站應(yīng)當(dāng)24h全天候待命，指定專人負(fù)責(zé)觀察水情，并組織人力對泵站內(nèi)的雜物進(jìn)行清理，確保流水暢通[3]。2.3遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)這是排澇泵站自動升級改造的重點，是提升泵站控制水平的有效方法，整個遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。排澇泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件配置情況如下：工作站（2臺）、交換機(jī)（1套）、泵組現(xiàn)地控制屏（3套）、閘門控制柜、微機(jī)保護(hù)以及視頻監(jiān)控等設(shè)備。2.3.1控制方案自動化升級改造后的排澇泵站采用遠(yuǎn)程集中式控制為主，現(xiàn)場就地控制為輔的控制方式，借助計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，對泵站中的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行調(diào)控，通過獨立的控制系統(tǒng)實現(xiàn)泵站自動控制。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系選用的是分層分布式，泵站的工作人員可以利用上位機(jī)或是觸摸屏，對泵站內(nèi)機(jī)電設(shè)備的運行情況進(jìn)行實時監(jiān)視，并根據(jù)具體需要對設(shè)備進(jìn)行調(diào)控。泵站機(jī)組自動控制系統(tǒng)依據(jù)現(xiàn)行的GB/T50265進(jìn)行設(shè)計，通過發(fā)送相關(guān)的控制指令，可以實現(xiàn)泵站機(jī)組啟停的自動轉(zhuǎn)換。泵站內(nèi)輔助設(shè)備的控制，采用現(xiàn)場PLC控制箱，由計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)進(jìn)行監(jiān)控。閘門的自動控制采用的是超聲波水位計，可對水位進(jìn)行自動測量，將結(jié)果傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)會將指令下達(dá)給現(xiàn)地PLC，以此來實現(xiàn)閘門的自動控制[4]。2.3.2計算機(jī)監(jiān)控這是排澇泵站自動化控制得以實現(xiàn)的關(guān)鍵，采用的是遠(yuǎn)程集控加現(xiàn)地控制的方式，泵站、水閘以及相關(guān)的輔助設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控，能夠?qū)崿F(xiàn)閘門的自動啟閉、水泵的自動開關(guān)、輔助設(shè)備自動投退等功能。①在對該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，采用當(dāng)前較為流行的分層分布式結(jié)構(gòu)體系，整個系統(tǒng)由兩個部分組成：即主控級單元和現(xiàn)地控制單元。其中主控級單元包括計算機(jī)、外圍設(shè)備等，具體如下功能：泵站與閘門的自動控制、控制臺控制、現(xiàn)地控制。②該系統(tǒng)中，主要的硬件設(shè)備包括PLC（可編程邏輯控制器）、微機(jī)溫度巡檢裝置、交換機(jī)、工作站以及服務(wù)器等。其中PLC選擇通用電氣公司的Pac3i系列產(chǎn)品，這一款高性能的PLC，它的存儲器容量非常大，支持的I/O點數(shù)比較多，具備自診斷能力，運行更加穩(wěn)定、可靠;微機(jī)溫度巡檢裝置選用的是WP-D816，這是一款智能型多路巡檢顯示控制儀，芯片為16位，具備故障容錯、自診斷、自恢復(fù)等功能，體積小、抗干擾能力強(qiáng)[5];交換機(jī)選用性價比較高的產(chǎn)品，工作站以及服務(wù)器均為商用級。2.3.3視頻監(jiān)控該系統(tǒng)能夠?qū)ΜF(xiàn)場采集到的圖像信息進(jìn)行實時顯示，如水閘上下游的水面狀況、泵房設(shè)備運性情況等等。在監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)置數(shù)字式高清攝像機(jī)，利用光纜對視頻信號進(jìn)行傳輸，控制功能以硬盤錄像機(jī)的方式予以實現(xiàn)，配備監(jiān)控工作站，可在站內(nèi)對現(xiàn)場的情況進(jìn)行實時查看。2.4軟件程序排澇泵站自動化控制系統(tǒng)的軟件程序能夠按照實際需求，對泵站內(nèi)的計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。采用高級語言程序?qū)?yīng)用軟件進(jìn)行編寫，引入當(dāng)前較為先進(jìn)的模塊化設(shè)計理念，提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展能力，便于各種功能的增加。軟件程序開發(fā)中，采用面向過程的設(shè)計方法，因自動化控制對象為排澇泵站內(nèi)的機(jī)組設(shè)備，所以要確保所選的描述方法適用于控制對象，且便于泵站技術(shù)人員使用。3結(jié)論綜上所述，排澇泵站自動化升級改造是一項較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，在具體改造的過程中，應(yīng)當(dāng)以排澇泵站的實際情況作為立足點，確保升級改造方案的合理性和可行性。通過改造達(dá)到提升排澇泵站自動化控制水平的目標(biāo)，從而使泵站在解決內(nèi)澇災(zāi)害方面的作用得以最大限度地發(fā)揮。參考文獻(xiàn)：[1]

吳明飛.排澇泵站機(jī)電自動化控制技術(shù)的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019（11）：143-145.[2]

靳立飛.淺談宣城市圩區(qū)排澇泵站典型設(shè)計方案[J].陜西水利，2020（2）：29-31.[3]

吳遠(yuǎn)為，梁興，劉志勇，劉梅清.基于改進(jìn)粒子群算法的排澇泵站優(yōu)化調(diào)度分析[J].中國農(nóng)村水利水電，2020（2）：45-47.[