排涝泵站自动化升级改造的研究

排涝泵站自动化升级改造的研究

李朝严摘要：排涝泵站是非常重要的基础设施之一，在控制内涝灾害方面具有不可替代的作用。为使排涝泵站的作用得以最大限度地发挥，应当对其进行自动化升级改造。鉴于此，文章从排涝泵站的现状分析入手，提出排涝泵站自动化升级改造方案。通过对排涝泵站进行升级改造之后，泵站的自动化控制水平得到大幅度提升，运行更加稳定、可靠。关键词：排涝泵站;自动化;升级改造排涝泵站是解决内涝灾害最为有效的途径之一，所以保证排涝泵站安全、稳定、可靠运行显得尤为重要。然而，一些早期投入使用的排涝泵站，由于受到当时技术条件、资金等多方面的限制，使得泵站的整体水平略显不足，机组、闸门的自动化控制程度偏低。所以提高排涝泵站的自动化控制水平已经势在必行。基于这一前提，应当加快排涝泵站的自动化升级改造，从而使泵站达到自动化控制的要求。1排涝泵站现状分析某排涝泵站位于XX省境内，于2001年建成投用，泵站的运行相对稳定，期间并未发生重大问题。当地的降雨相对较多，尤其是近年来受到气候变暖的影响，使得常常出现短时雷雨大风天气。由于瞬时降雨量比较大，若是排水不及时，则可能引起内涝。所以确保排涝泵站排水的及时性与有效性非常重要。对于排涝泵站而言，其最为关键的任务就是在降雨之后，能够以最快的速度、最短的时间、最高的效率，将雨水排除[1]。从目前的实际情况来看，该排涝泵站现有的机电设备能够满足排涝的需要，但相关的自动化控制系统却有待进一步完善，由此能够提高控制效果，使该泵站在排涝方面的作用得以最大限度地发挥。此外，因该排涝泵站建设的比较早，所以并未建立远程控制系统。在网络信息时代到来的今天，为提升该排涝泵站的整体水平，应当对泵站进行自动化升级改造。2排涝泵站自动化升级改造方案针对该排涝泵站当前的现状，经过研究之后，制定出多套自动化改造方案，采用技术经济性比选的方法，从中选取出最优的一套方案。这套自动化升级改造方案包括如下内容：群控调度、管理信息化系统以及远程监控系统，其中远程监控系统是重点，是实现泵站自动化控制的关键。2.1群控调度对于排涝本站而言，通过群控调度，能够使水闸的作用得以最大限度地发挥，这是该泵站自动化升级改造中较为重要的内容之一。在群控调度模式下，可根据内河的水位变化情况，将效率高的泵站优先开启，这样可以实现节能的目标。同时，按天气及潮位预报，采取预排或是抢排措施，应对短时出现的雷雨大风及暴雨等恶劣天气，避免排水不及时造成内涝[2]。排涝泵站群控调度网络结构如图1所示。在该群调网络中，利用相关的数据流，除了可以实现引水和排水方案调度指令的传输之外，还能实现多种业务的实时共享，如监测数据、视频数据等等。同时，借助VPN，可使各泵站与调试中心在同一个网络环境下运行，数据传输的安全性与可靠性大幅度提升，通信通道的利用效率进一步提高。2.2管理信息化系统排涝泵站自动化升级改造的过程中，信息化建设既是前提也是基础，必须予以重视。信息化管理系统的架构如图2所示。当汛期到来之前，为充分发挥出排涝泵站的作用，可以借助信息化管理系统，对相关的水情信息进行调动，据此进行预排、预抽空，从而降低内河水位，使水位始终保持在设定值以下，以余出的库容量，满足排水需要，避免发生内涝。排涝泵站应当24h全天候待命，指定专人负责观察水情，并组织人力对泵站内的杂物进行清理，确保流水畅通[3]。2.3远程监控系统这是排涝泵站自动升级改造的重点，是提升泵站控制水平的有效方法，整个远程监控系统由硬件和软件两部分组成。排涝泵站远程监控系统的硬件配置情况如下：工作站（2台）、交换机（1套）、泵组现地控制屏（3套）、闸门控制柜、微机保护以及视频监控等设备。2.3.1控制方案自动化升级改造后的排涝泵站采用远程集中式控制为主，现场就地控制为辅的控制方式，借助计算机监控系统，对泵站中的机电设备进行调控，通过独立的控制系统实现泵站自动控制。网络结构体系选用的是分层分布式，泵站的工作人员可以利用上位机或是触摸屏，对泵站内机电设备的运行情况进行实时监视，并根据具体需要对设备进行调控。泵站机组自动控制系统依据现行的GB/T50265进行设计，通过发送相关的控制指令，可以实现泵站机组启停的自动转换。泵站内辅助设备的控制，采用现场PLC控制箱，由计算机监控系统负责进行监控。闸门的自动控制采用的是超声波水位计，可对水位进行自动测量，将结果传给控制系统，控制系统会将指令下达给现地PLC，以此来实现闸门的自动控制[4]。2.3.2计算机监控这是排涝泵站自动化控制得以实现的关键，采用的是远程集控加现地控制的方式，泵站、水闸以及相关的辅助设备进行实时监控，能够实现闸门的自动启闭、水泵的自动开关、辅助设备自动投退等功能。①在对该系统进行设计时，采用当前较为流行的分层分布式结构体系，整个系统由两个部分组成：即主控级单元和现地控制单元。其中主控级单元包括计算机、外围设备等，具体如下功能：泵站与闸门的自动控制、控制台控制、现地控制。②该系统中，主要的硬件设备包括PLC（可编程逻辑控制器）、微机温度巡检装置、交换机、工作站以及服务器等。其中PLC选择通用电气公司的Pac3i系列产品，这一款高性能的PLC，它的存储器容量非常大，支持的I/O点数比较多，具备自诊断能力，运行更加稳定、可靠;微机温度巡检装置选用的是WP-D816，这是一款智能型多路巡检显示控制仪，芯片为16位，具备故障容错、自诊断、自恢复等功能，体积小、抗干扰能力强[5];交换机选用性价比较高的产品，工作站以及服务器均为商用级。2.3.3视频监控该系统能够对现场采集到的图像信息进行实时显示，如水闸上下游的水面状况、泵房设备运性情况等等。在监控现场设置数字式高清摄像机，利用光缆对视频信号进行传输，控制功能以硬盘录像机的方式予以实现，配备监控工作站，可在站内对现场的情况进行实时查看。2.4软件程序排涝泵站自动化控制系统的软件程序能够按照实际需求，对泵站内的计算机系统进行监控。采用高级语言程序对应用软件进行编写，引入当前较为先进的模块化设计理念，提高系统的可扩展能力，便于各种功能的增加。软件程序开发中，采用面向过程的设计方法，因自动化控制对象为排涝泵站内的机组设备，所以要确保所选的描述方法适用于控制对象，且便于泵站技术人员使用。3结论综上所述，排涝泵站自动化升级改造是一项较为复杂且系统的工作，在具体改造的过程中，应当以排涝泵站的实际情况作为立足点，确保升级改造方案的合理性和可行性。通过改造达到提升排涝泵站自动化控制水平的目标，从而使泵站在解决内涝灾害方面的作用得以最大限度地发挥。参考文献：[1]

吴明飞.排涝泵站机电自动化控制技术的应用[J].科技经济导刊，2019（11）：143-145.[2]

靳立飞.浅谈宣城市圩区排涝泵站典型设计方案[J].陕西水利，2020（2）：29-31.[3]

吳远为，梁兴，刘志勇，刘梅清.基于改进粒子群算法的排涝泵站优化调度分析[J].中国农村水利水电，2020（2）：45-47.[