一、 前言
排水泵站,污水泵站(下簡稱泵站)作為市政建設(shè)和管理工程的主要設(shè)施,擔(dān)負(fù)著城市排水防澇的重要任務(wù)。
實(shí)現(xiàn)泵站的自動化也是降低城市內(nèi)澇,取信于民的民心工程,在2011年的各地城市內(nèi)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(nèi)澇有市政建設(shè)的問題,有人員的問題,當(dāng)然也有現(xiàn)有的設(shè)施,運(yùn)行方式與城市規(guī)模發(fā)展不相稱的問題。
從目前國內(nèi)大部分的泵站控制和管理來看還是處于相當(dāng)落后的狀況,與國外相比具有很大的差異。 在電氣控制上,自動化監(jiān)控程度低,大部分的泵站僅有單級的常規(guī)控制。在管理水平上,大部分泵站的管理記錄和統(tǒng)計(jì)都是手工操作。泵站控制和管理沒有形成區(qū)域化的網(wǎng)絡(luò)。隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,對市政建設(shè)和管理提出了更高的要求。所以必需對現(xiàn)有泵站控制和管理進(jìn)行改造和完善。向國外無人化泵站監(jiān)控管理發(fā)展,以達(dá)到減員增效和提高管理水平的目的。
我們的目標(biāo)是打造一套完整的城市泵站的監(jiān)控方案。
二、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(圖1)
圖1
監(jiān)控中心能夠通過網(wǎng)絡(luò)或者通信手段,對泵站進(jìn)行遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)監(jiān)測和控制,視頻監(jiān)控可以作為一個可選項(xiàng)。
控制器,網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,監(jiān)控中心構(gòu)成。實(shí)線框起來的是監(jiān)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(shù)據(jù)平臺。
該平臺是基于B/S架構(gòu)的軟件,采用大型數(shù)據(jù)庫作為支撐平臺,系統(tǒng)為三層結(jié)構(gòu),包括數(shù)據(jù)庫,中間層和WEB服務(wù)器。支持用戶部署和租用兩種運(yùn)營方式。用戶部署就是用戶安裝服務(wù)器,配置網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,安裝數(shù)據(jù)庫和軟件,并負(fù)責(zé)系統(tǒng)的維護(hù)。而用戶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(fù)責(zé)系統(tǒng)的維護(hù);用戶僅需繳納開戶費(fèi)用和每年的服務(wù)費(fèi)用,騰控科技為用戶提供相應(yīng)的網(wǎng)址和帳號,用戶通過WEB瀏覽器,就可以看到自己關(guān)心的數(shù)據(jù)。
控制中心由一臺或者多臺服務(wù)器和2臺或者多臺監(jiān)控計(jì)算機(jī)構(gòu)成?紤]到監(jiān)控點(diǎn)不是很多,如果是用戶部署的話,僅設(shè)一臺服務(wù)器和2臺監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
監(jiān)控服務(wù)器的工作是把數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)把控制器的數(shù)據(jù)取回來,放到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器內(nèi)。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(yùn)行一個WEB SERVER,供外部計(jì)算機(jī)展示數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)就是通過瀏覽器模式進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)視和視頻監(jiān)控的。
騰控的TCBUS協(xié)議是一個騰控科技針對物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模監(jiān)控需求開發(fā)的專有協(xié)議,它克服的原來MODBUS協(xié)議地址空間小,必須是TCP服務(wù)器方式運(yùn)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(jī)通信負(fù)擔(dān),非常適合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。該協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)安全上也有所考慮,增加了訪問列表和報文校驗(yàn),如果用戶能增加相應(yīng)的防火墻設(shè)備,就非常適合于在互聯(lián)網(wǎng)上部署。
用戶在異地,通過VPN協(xié)議接入到監(jiān)控中心,就可以通過瀏覽器訪問每個泵站的數(shù)據(jù)甚至視頻。這樣大大方便了用戶的使用。
軟件架構(gòu)采用三層結(jié)構(gòu),包括數(shù)據(jù)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(yīng)用過程中再討論。
同樣的平臺不但可以用于水源井監(jiān)控,也可以監(jiān)控管網(wǎng),水處理設(shè)施等,騰控科技提供相應(yīng)的軟件和硬件設(shè)備。
其登錄畫面(圖2)
圖2
四、 網(wǎng)絡(luò)
作為中心最好是有一條專線接入,能夠提供至少1個靜態(tài)的IP地址,最好是多個靜態(tài)IP,以便給服務(wù)器分配地址。作為每個控制點(diǎn),至少要提供1條寬帶的接入,考慮到視頻監(jiān)控,其帶寬最好不低于512K。如果不部署視頻監(jiān)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(shè)備的安裝和配置就簡化很多。
采用光纖和以太網(wǎng)方式,幾乎不需要對網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(shù)。
對于ADSL的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,用戶只需在ADSL的路由器上配置用戶名和密碼,配置局域網(wǎng)的IP地址,打開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(shù)。
對于GPRS和CDMA的設(shè)備,我們建議用戶購買GPRS或者CDMA的路由器,配置起來和ADSL類似。
五、 泵站控制
控制對象
大型泵站一般包括:
進(jìn)出水閘門:
用來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(nèi)外區(qū),污水由內(nèi)區(qū)流經(jīng)格柵除污后,到外區(qū)排入黃浦江中。集水池內(nèi)外區(qū)邊安裝有超聲波液位儀用來檢測內(nèi)外區(qū)水位和水位差。
除污機(jī):
泵站裝有鋼絲繩牽引式格柵除污機(jī)2臺,除污機(jī)用于把附于格柵 上的垃圾和污物從集水池中提出來處理。
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(jiān)控器監(jiān)測三相溫度,當(dāng)溫度超限能自動啟動風(fēng)機(jī)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:
房內(nèi)裝有進(jìn)線柜,功率因素補(bǔ)償柜,泵開關(guān)柜,聯(lián)接柜。
控制要求
改造泵站的水泵控制開關(guān)柜,使之具有就地和遠(yuǎn)程控制的功能。
改造泵站的功率因素補(bǔ)償柜,能實(shí)現(xiàn)就地自動補(bǔ)償和遠(yuǎn)程電網(wǎng)監(jiān)控。