排澇泵站自動化升級改造的研究

李朝嚴

摘要：排澇泵站是非常重要的基礎設施之一，在控制內澇災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揮，應當對其進行自動化升級改造。鑒于此，文章從排澇泵站的現狀分析入手，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，運行更加穩定、可靠。

關鍵詞：排澇泵站;自動化;升級改造

排澇泵站是解決內澇災害最為有效的途徑之一，所以保證排澇泵站安全、穩定、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，由于受到當時技術條件、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勢在必行?；谶@一前提，應當加快排澇泵站的自動化升級改造，從而使泵站達到自動化控制的要求。

1排澇泵站現狀分析

某排澇泵站位于XX省境內，于2001年建成投用，泵站的運行相對穩定，期間并未發生重大問題。當地的降雨相對較多，尤其是近年來受到氣候變暖的影響，使得常常出現短時雷雨大風天氣。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，其最為關鍵的任務就是在降雨之后，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，該排澇泵站現有的機電設備能夠滿足排澇的需要，但相關的自動化控制系統卻有待進一步完善，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揮。此外，因該排澇泵站建設的比較早，所以并未建立遠程控制系統。在網絡信息時代到來的今天，為提升該排澇泵站的整體水平，應當對泵站進行自動化升級改造。

2排澇泵站自動化升級改造方案

針對該排澇泵站當前的現狀，經過研究之后，制定出多套自動化改造方案，采用技術經濟性比選的方法，從中選取出最優的一套方案。這套自動化升級改造方案包括如下內容：群控調度、管理信息化系統以及遠程監控系統，其中遠程監控系統是重點，是實現泵站自動化控制的關鍵。

2.1群控調度

對于排澇本站而言，通過群控調度，能夠使水閘的作用得以最大限度地發揮，這是該泵站自動化升級改造中較為重要的內容之一。在群控調度模式下，可根據內河的水位變化情況，將效率高的泵站優先開啟，這樣可以實現節能的目標。同時，按天氣及潮位預報，采取預排或是搶排措施，應對短時出現的雷雨大風及暴雨等惡劣天氣，避免排水不及時造成內澇^[2]。排澇泵站群控調度網絡結構如圖1所示。

在該群調網絡中，利用相關的數據流，除了可以實現引水和排水方案調度指令的傳輸之外，還能實現多種業務的實時共享，如監測數據、視頻數據等等。同時，借助VPN，可使各泵站與調試中心在同一個網絡環境下運行，數據傳輸的安全性與可靠性大幅度提升，通信通道的利用效率進一步提高。

2.2管理信息化系統

排澇泵站自動化升級改造的過程中，信息化建設既是前提也是基礎，必須予以重視。信息化管理系統的架構如圖2所示。

當汛期到來之前，為充分發揮出排澇泵站的作用，可以借助信息化管理系統，對相關的水情信息進行調動，據此進行預排、預抽空，從而降低內河水位，使水位始終保持在設定值以下，以余出的庫容量，滿足排水需要，避免發生內澇。排澇泵站應當24h全天候待命，指定專人負責觀察水情，并組織人力對泵站內的雜物進行清理，確保流水暢通^[3]。

2.3遠程監控系統

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，整個遠程監控系統由硬件和軟件兩部分組成。排澇泵站遠程監控系統的硬件配置情況如下：工作站（2臺）、交換機（1套）、泵組現地控制屏（3套）、閘門控制柜、微機保護以及視頻監控等設備。

2.3.1控制方案

自動化升級改造后的排澇泵站采用遠程集中式控制為主，現場就地控制為輔的控制方式，借助計算機監控系統，對泵站中的機電設備進行調控，通過獨立的控制系統實現泵站自動控制。網絡結構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或是觸摸屏，對泵站內機電設備的運行情況進行實時監視，并根據具體需要對設備進行調控。泵站機組自動控制系統依據現行的GB/T50265進行設計，通過發送相關的控制指令，可以實現泵站機組啟停的自動轉換。泵站內輔助設備的控制，采用現場PLC控制箱，由計算機監控系統負責進行監控。閘門的自動控制采用的是超聲波水位計，可對水位進行自動測量，將結果傳給控制系統，控制系統會將指令下達給現地PLC，以此來實現閘門的自動控制^[4]。

2.3.2計算機監控

這是排澇泵站自動化控制得以實現的關鍵，采用的是遠程集控加現地控制的方式，泵站、水閘以及相關的輔助設備進行實時監控，能夠實現閘門的自動啟閉、水泵的自動開關、輔助設備自動投退等功能。

①在對該系統進行設計時，采用當前較為流行的分層分布式結構體系，整個系統由兩個部分組成：即主控級單元和現地控制單元。其中主控級單元包括計算機、外圍設備等，具體如下功能：泵站與閘門的自動控制、控制臺控制、現地控制。

②該系統中，主要的硬件設備包括PLC（可編程邏輯控制器）、微機溫度巡檢裝置、交換機、工作站以及服務器等。其中PLC選擇通用電氣公司的Pac 3i系列產品，這一款高性能的PLC，它的存儲器容量非常大，支持的I/O點數比較多，具備自診斷能力，運行更加穩定、可靠;微機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、自恢復等功能，體積小、抗干擾能力強^[5];交換機選用性價比較高的產品，工作站以及服務器均為商用級。

2.3.3視頻監控

該系統能夠對現場采集到的圖像信息進行實時顯示，如水閘上下游的水面狀況、泵房設備運性情況等等。在監控現場設置數字式高清攝像機，利用光纜對視頻信號進行傳輸，控制功能以硬盤錄像機的方式予以實現，配備監控工作站，可在站內對現場的情況進行實時查看。

2.4軟件程序

排澇泵站自動化控制系統的軟件程序能夠按照實際需求，對泵站內的計算機系統進行監控。采用高級語言程序對應用軟件進行編寫，引入當前較為先進的模塊化設計理念，提高系統的可擴展能力，便于各種功能的增加。軟件程序開發中，采用面向過程的設計方法，因自動化控制對象為排澇泵站內的機組設備，所以要確保所選的描述方法適用于控制對象，且便于泵站技術人員使用。

3結論

綜上所述，排澇泵站自動化升級改造是一項較為復雜且系統的工作，在具體改造的過程中，應當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。通過改造達到提升排澇泵站自動化控制水平的目標，從而使泵站在解決內澇災害方面的作用得以最大限度地發揮。

參考文獻：

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[3]? 吳遠為，梁興，劉志勇，劉梅清.基于改進粒子群算法的排澇泵站優化調度分析[J].中國農村水利水電，2020（2）：45-47.

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[5]? 陳業芹，陳敏，王艾艾.多重功能的城市排澇泵站設計——以宿遷市馬陵河城南排澇二站為例[J].治淮，2019（10）：109-111.

（作者單位：常德市城區水利泵站管理處）