閻　亮

（青島水務(wù)集團(tuán)有限公司排水分公司,山東 青島 266000）

青島市杭州支路泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

閻亮

（青島水務(wù)集團(tuán)有限公司排水分公司,山東 青島 266000）

本文根據(jù)杭州支路泵站的實(shí)際情況，基于泵站的實(shí)際需求，對(duì)杭州支路泵站的工作原理、工藝流程、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的功能進(jìn)行論述，設(shè)計(jì)了基于PLC的污水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)根據(jù)上位機(jī)的指令控制泵站的運(yùn)行，值班人員根據(jù)泵站現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)的反饋，可自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)整泵站各設(shè)備運(yùn)行數(shù)量、運(yùn)行時(shí)間，保證泵站穩(wěn)定運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無人值守。

污水泵站;遠(yuǎn)程監(jiān)控;無人值守;PLC

0　引言

目前杭州支路泵站運(yùn)行方式是派駐值班人員，值班人員每小時(shí)對(duì)泵站巡視一次，出現(xiàn)緊急事故與泵站管理員聯(lián)系。實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中存在效率低、反應(yīng)速度慢，不適應(yīng)青島排水公司的智慧排水要求。本文設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)杭州支路泵站的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握，實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行，從而提高泵站管理效率，降低泵站運(yùn)營(yíng)成本，提高泵站現(xiàn)代化管理水平，實(shí)現(xiàn)智慧排水的要求。

1　杭州支路泵站現(xiàn)狀及工藝概述

（1）杭州支路泵站現(xiàn)狀。杭州支路泵站始建于1952年，1988年完成擴(kuò)建，占地面積3330平方米，服務(wù)范圍東起福州路，西至孟莊路，南至江西路，北至宜昌路，服務(wù)面積約為18平方公里，主要收集來自重慶路、遼陽(yáng)路、溫州路及杭州路等沿線污水，經(jīng)加壓送至海泊河污水處理廠。杭州支路泵站設(shè)計(jì)排水能力為17萬立方米/日，目前泵站共有5臺(tái)水泵。（2）杭州支路泵站工藝。污水由進(jìn)水閘門進(jìn)入集水池，進(jìn)水閘門的高度可以根據(jù)集水池液位高度進(jìn)行自動(dòng)校正，控制進(jìn)水量，使集水池的液位保證在正常范圍內(nèi)。污水由格柵機(jī)進(jìn)行初步處理，將污水中較大的垃圾懸浮物撈出，由皮帶機(jī)送至垃圾箱，格柵可根據(jù)前后液位差進(jìn)行自動(dòng)打撈，也可根據(jù)固定時(shí)間間隔進(jìn)行打撈。污水再經(jīng)過沉砂池、篩網(wǎng)流入泵坑。泵站中的5臺(tái)水泵由液位控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，根據(jù)泵坑液位高度自動(dòng)運(yùn)行，污水經(jīng)水泵提升后，流向海泊河污水處理廠。

2　杭州支路泵站監(jiān)控系統(tǒng)需求分析

為實(shí)現(xiàn)杭州支路泵站在遠(yuǎn)程監(jiān)控的條件下穩(wěn)定運(yùn)行，監(jiān)控系統(tǒng)需滿足以下功能（1）控制功能。中央控制監(jiān)控中心可對(duì)泵站進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，向泵站發(fā)出指令，控制泵站提升泵、格柵的啟動(dòng)、停止，同時(shí)泵站可將采集到的參量通過通訊網(wǎng)絡(luò)傳遞到監(jiān)控中心。監(jiān)控中心再根據(jù)所收集到的數(shù)據(jù)、參量通過計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，調(diào)整控制方式。（2）監(jiān)視功能。中央控制監(jiān)控中心與杭州支路泵站建立穩(wěn)定的通訊系統(tǒng)，可對(duì)泵站內(nèi)格柵、提升泵、高壓低壓柜的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行數(shù)據(jù)及泵坑液位、集水池液位進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，并且可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信、信息采集、執(zhí)行指令。（3）報(bào)警功能。當(dāng)泵站設(shè)備發(fā)生故障、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)異常、集水池或泵坑液位超過預(yù)警值時(shí)，中央控制監(jiān)控中心可自動(dòng)接收?qǐng)?bào)警，從而快速處理，保證泵站的正常運(yùn)行。

3　監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)采用二級(jí)分布集中控制方式。第一級(jí)為中央控制管理級(jí)，第二級(jí)為泵站現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)，兩級(jí)之間通過以太網(wǎng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸和交換，并由中央控制層對(duì)泵站進(jìn)行控制。（2）系統(tǒng)組成。中央控制監(jiān)控中心由兩臺(tái)工控機(jī)和DLP顯示屏組成及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，中央控制監(jiān)控中心可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、顯示和管理。工控機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)泵站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組成如圖1所示。（3）通信方式。采用VPN技術(shù)，將泵站的數(shù)據(jù)包穩(wěn)定傳送至中央監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)泵站現(xiàn)場(chǎng)采集器與中央控制監(jiān)控中心服務(wù)器進(jìn)行穩(wěn)定的雙向傳輸。1）VPN的功能。在公用網(wǎng)絡(luò)上建立一個(gè)專用網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行加密通訊。VPN網(wǎng)關(guān)對(duì)數(shù)據(jù)包加密和數(shù)據(jù)包目標(biāo)地址轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問［1］。2）VPN實(shí)現(xiàn)。中央監(jiān)控控制中心采用固定IP方式上網(wǎng)，工控機(jī)建立VPN服務(wù)器。泵站配置VPN交換機(jī)、路由器，與中央監(jiān)控控制中心進(jìn)行連接。泵站內(nèi)PLC控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)與中央控制監(jiān)控中心工控機(jī)分別形成一個(gè)虛擬局域網(wǎng)，從而完成中央控制監(jiān)控中心對(duì)泵站監(jiān)控的功能。

圖1　遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組成

4　監(jiān)控系統(tǒng)配置

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由檢測(cè)儀表、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、泵站PLC控制系統(tǒng)、中央控制中心上位機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等部分組成。（1）下位機(jī)（現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)）：采用SIMATICS7-300系列PLC，可對(duì)泵站中的提升泵、格柵等設(shè)備進(jìn)行自由控制，采集設(shè)備及泵坑、集水池液位的相關(guān)工作狀態(tài)、水位、供電參量等數(shù)據(jù)，并可將數(shù)據(jù)匯總打包，上傳至中央控制監(jiān)控中心。（2）上位機(jī)：上位機(jī)監(jiān)控軟件選用Rockwell公司的RSView32軟件。通過PLC對(duì)泵站電源、提升泵、格柵等設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)報(bào)警。將從泵站接收到的數(shù)據(jù)包通過數(shù)據(jù)組態(tài)形成可簡(jiǎn)易操作的計(jì)算機(jī)界面，從而中央控制監(jiān)控中心值班人員可通過計(jì)算機(jī)對(duì)泵站數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理、存儲(chǔ)備份，并向下位機(jī)發(fā)送控制命令。由于RSView32沒有S7-300PLC驅(qū)動(dòng)，因此在上位機(jī)安裝SIMATICNET軟件建立OPC服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC的通訊。（3）視頻監(jiān)控系統(tǒng)。杭州支路泵站目前裝有7個(gè)攝像頭，用于對(duì)高低壓柜、格柵、集水池、提升泵等設(shè)備。視頻設(shè)備可通過泵站的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接到中央監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。（4）儀表。格柵間集水池前后及泵坑內(nèi)配置液位儀，對(duì)水池內(nèi)液位進(jìn)行測(cè)量；配備超聲波流量計(jì)，對(duì)污水排量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；配備配電系統(tǒng)檢測(cè)儀表，對(duì)泵站內(nèi)高低壓系統(tǒng)的電壓、電流、電度量及功率因數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

5　結(jié)語(yǔ)

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是污水泵站管理、運(yùn)行的發(fā)展趨勢(shì)。杭州支路遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的投入使用將會(huì)大大提高泵站的工作效率，使泵站的運(yùn)行、控制、管理更加準(zhǔn)確、穩(wěn)定，降低運(yùn)營(yíng)成品，為其他泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供借鑒與參考。

[1]于祥,劉聯(lián)勝.探究VPN數(shù)據(jù)包傳輸過程[J].數(shù)字通信世界，2015(12).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.235