一、 前言
排水泵站,污水泵站(下簡(jiǎn)稱(chēng)泵站)作為市政建設和管理工程的主要設施,擔負著(zhù)城市排水防澇的重要任務(wù)。
實(shí)現泵站的自動(dòng)化也是降低城市內澇,取信于民的民心工程,在2011年的各地城市內澇突出的年份顯得尤為重要。2011年,北京,武漢,杭州,南京等地都發(fā)生了所謂的“看海”事件。城市內澇有市政建設的問(wèn)題,有人員的問(wèn)題,當然也有現有的設施,運行方式與城市規模發(fā)展不相稱(chēng)的問(wèn)題。
從目前國內大部分的泵站控制和管理來(lái)看還是處于相當落后的狀況,與國外相比具有很大的差異。 在電氣控制上,自動(dòng)化監控程度低,大部分的泵站僅有單級的常規控制。在管理水平上,大部分泵站的管理記錄和統計都是手工操作。泵站控制和管理沒(méi)有形成區域化的網(wǎng)絡(luò )。隨著(zhù)國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展,對市政建設和管理提出了更高的要求。所以必需對現有泵站控制和管理進(jìn)行改造和完善。向國外無(wú)人化泵站監控管理發(fā)展,以達到減員增效和提高管理水平的目的。
我們的目標是打造一套完整的城市泵站的監控方案。
二、 系統結構(圖1)
圖1
監控中心能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò )或者通信手段,對泵站進(jìn)行遠程的數據監測和控制,視頻監控可以作為一個(gè)可選項。
控制器,網(wǎng)絡(luò )環(huán)境,監控中心構成。實(shí)線(xiàn)框起來(lái)的是監控中心。其余的就是控制器。
三、 控制中心
我們控制中心采用的是基于物聯(lián)網(wǎng)的數據平臺。
該平臺是基于B/S架構的軟件,采用大型數據庫作為支撐平臺,系統為三層結構,包括數據庫,中間層和WEB服務(wù)器。支持用戶(hù)部署和租用兩種運營(yíng)方式。用戶(hù)部署就是用戶(hù)安裝服務(wù)器,配置網(wǎng)絡(luò )環(huán)境,安裝數據庫和軟件,并負責系統的維護。而用戶(hù)租用的方式是由騰控提供服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò )環(huán)境,并負責系統的維護;用戶(hù)僅需繳納開(kāi)戶(hù)費用和每年的服務(wù)費用,騰控科技為用戶(hù)提供相應的網(wǎng)址和帳號,用戶(hù)通過(guò)WEB瀏覽器,就可以看到自己關(guān)心的數據。
控制中心由一臺或者多臺服務(wù)器和2臺或者多臺監控計算機構成?紤]到監控點(diǎn)不是很多,如果是用戶(hù)部署的話(huà),僅設一臺服務(wù)器和2臺監控計算機。
監控服務(wù)器的工作是把數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )把控制器的數據取回來(lái),放到數據庫服務(wù)器內。要求服務(wù)器支持騰控的TCBUS物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。服務(wù)器上還要運行一個(gè)WEB SERVER,供外部計算機展示數據。監控中心的計算機就是通過(guò)瀏覽器模式進(jìn)行數據監視和視頻監控的。
騰控的TCBUS協(xié)議是一個(gè)騰控科技針對物聯(lián)網(wǎng)大規模監控需求開(kāi)發(fā)的專(zhuān)有協(xié)議,它克服的原來(lái)MODBUS協(xié)議地址空間小,必須是TCP服務(wù)器方式運行的缺點(diǎn),采用32位地址空間,采用UDP方式,支持POLL和REPORT兩種通信方式,降低主機通信負擔,非常適合物聯(lián)網(wǎng)應用。該協(xié)議在網(wǎng)絡(luò )安全上也有所考慮,增加了訪(fǎng)問(wèn)列表和報文校驗,如果用戶(hù)能增加相應的防火墻設備,就非常適合于在互聯(lián)網(wǎng)上部署。
用戶(hù)在異地,通過(guò)VPN協(xié)議接入到監控中心,就可以通過(guò)瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)每個(gè)泵站的數據甚至視頻。這樣大大方便了用戶(hù)的使用。
軟件架構采用三層結構,包括數據庫,中間層和WEB服務(wù)器。有關(guān)軟件的需求和性能,在實(shí)際應用過(guò)程中再討論。
同樣的平臺不但可以用于水源井監控,也可以監控管網(wǎng),水處理設施等,騰控科技提供相應的軟件和硬件設備。
其登錄畫(huà)面(圖2)
圖2
四、 網(wǎng)絡(luò )
作為中心最好是有一條專(zhuān)線(xiàn)接入,能夠提供至少1個(gè)靜態(tài)的IP地址,最好是多個(gè)靜態(tài)IP,以便給服務(wù)器分配地址。作為每個(gè)控制點(diǎn),至少要提供1條寬帶的接入,考慮到視頻監控,其帶寬最好不低于512K。如果不部署視頻監控,采用GPRS或者CDMA的通信方式也是可行的。
由于采用的TCBUS協(xié)議,網(wǎng)絡(luò )設備的安裝和配置就簡(jiǎn)化很多。
采用光纖和以太網(wǎng)方式,幾乎不需要對網(wǎng)絡(luò )設備進(jìn)行太多的配置。每臺控制器需要配置IP地址,網(wǎng)關(guān)地址,子網(wǎng)掩碼和中心服務(wù)器的地址,以及一些TCBUS的協(xié)議參數。
對于A(yíng)DSL的網(wǎng)絡(luò )設備,用戶(hù)只需在A(yíng)DSL的路由器上配置用戶(hù)名和密碼,配置局域網(wǎng)的IP地址,打開(kāi)NAT即可。每臺控制器需要配置IP地址,網(wǎng)關(guān)地址,子網(wǎng)掩碼和中心服務(wù)器的地址,以及一些TCBUS的協(xié)議參數。
對于GPRS和CDMA的設備,我們建議用戶(hù)購買(mǎi)GPRS或者CDMA的路由器,配置起來(lái)和ADSL類(lèi)似。
五、 泵站控制
控制對象
大型泵站一般包括:
進(jìn)出水閘門(mén):
用來(lái)防止排水倒灌和泵站維修。
集水池:
地下管道的污水匯集在此集水池,集水池被不銹鋼格柵分成內外區,污水由內區流經(jīng)格柵除污后,到外區排入黃浦江中。集水池內外區邊安裝有超聲波液位儀用來(lái)檢測內外區水位和水位差。
除污機:
泵站裝有鋼絲繩牽引式格柵除污機2臺,除污機用于把附于格柵 上的垃圾和污物從集水池中提出來(lái)處理。
變壓器房:
為保證泵站的可靠工作,泵站一般建有兩座電力變壓器。電力變壓器安裝有溫度監控器監測三相溫度,當溫度超限能自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機降溫和報警。
水泵房:
一般安裝了多臺軸流水泵;在存水房裝有水位檢測器。
控制柜房:
房?jì)妊b有進(jìn)線(xiàn)柜,功率因素補償柜,泵開(kāi)關(guān)柜,聯(lián)接柜。
控制要求
改造泵站的水泵控制開(kāi)關(guān)柜,使之具有就地和遠程控制的功能。
改造泵站的功率因素補償柜,能實(shí)現就地自動(dòng)補償和遠程電網(wǎng)監控。