趙琰

摘 要：隨著我國經(jīng)濟和社會的不斷發(fā)展，對于城市供水的需求也逐漸增強，在城市供水區(qū)域性加壓泵站的管理模式也進行了適當?shù)母淖?，來加強對加壓水泵的管理，在這種背景下，除了要讓城市供水區(qū)域加壓泵站發(fā)揮實際的作用以外，還要進行更好的控制和管理，目前我國對于城市供水區(qū)域性加壓泵站進行無人值守控制應用的比較廣泛。本文通過介紹城市供水的區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制方式以及背景技術(shù)等做出了詳細的論述，供相關(guān)部門參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：城市供水;區(qū)域性;加壓泵站;無人值守;控制應用

0引言

隨著我國能源以及通信等行業(yè)的無人值守模式的全面推廣，城市供水區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制也得到了廣泛的利用。隨著我國各行各業(yè)的不斷發(fā)展，供水作為城市生活必不可少的項目之一，在人們的生活和發(fā)展中起著舉足輕重的作用，為了加強控制的有效性和降低管理成本，采取了一種無人值守的管理控制系統(tǒng)，但是在目前的發(fā)展狀況中，這種管理控制方式一直都沒有得到系統(tǒng)性的建設(shè)，在實際應用中也存在著一些問題。只有將城市供水區(qū)域性加壓泵站的無人值守的控制應用地科學合理，就能夠?qū)嶋H的作用，給人們的生活帶來便利的同時降低管理成本，促進城市的發(fā)展。

1 城市供水區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制背景技術(shù)

為了解決城市不斷擴大的邊遠地區(qū)供水壓力不夠而無法正常給當?shù)鼐用窆┧默F(xiàn)象，通常采用增設(shè)區(qū)域性加壓泵站進行二次加壓的方法來解決該區(qū)域的供水問題，從而給人們帶來更大的便利，實現(xiàn)居民的正常用水需求。區(qū)域性加壓泵站主要由進水管、進水閥、蓄水池、送水泵、出水管、出水閥以及相應的自動控制監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成，其中進水管都在加壓站附近城市供水管網(wǎng)的主干道上開T接入。

但現(xiàn)有加壓泵站基本采用分時段恒壓供水和人工手動控制加壓泵站的進水量和出水量，這種依托調(diào)度值班人員經(jīng)驗的調(diào)度模式有很大的隨機性，缺乏科學調(diào)度，給實際的應用帶來了一定的不利影響[1]。

但是區(qū)域性加壓泵站在運行調(diào)度方面如果不科學調(diào)度運行則會造成加壓站進水口附近管網(wǎng)壓力波動大，并對自來水廠二泵房運行造成不利影響，會造成經(jīng)濟效益和社會效益雙重影響。

這就需要建立無人值守控制系統(tǒng)來更好的解決上述問題。提供一種城市供水的區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制器及控制方法，用以解決現(xiàn)有加壓泵站缺乏科學調(diào)度的技術(shù)問題。

2 城市供水區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制的應用

城市供水的區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制器及控制方法，該方式包括：數(shù)據(jù)采集模塊用于采集數(shù)據(jù);專家模塊用于設(shè)定蓄水池的低水位和高水位的設(shè)定值，還根據(jù)用戶需求設(shè)定各時段送水壓力設(shè)定值;預測模塊，用于根據(jù)加壓泵站的出水流量的歷史測量數(shù)據(jù)以及當前測量數(shù)據(jù)，進行時間序列分析預測未來一段時間內(nèi)的各時段單位時間的出水量，并劃分用水高峰期和用水低谷期;調(diào)度模塊，用于計算在用水高峰期到來之前讓蓄水池內(nèi)液位達到高水位，并在高峰期結(jié)束后蓄水池內(nèi)液位降到低水位時的各時段單位時間的進水量，并根據(jù)各時段單位時間的進水量調(diào)節(jié)加壓泵站的進水閥門開度以調(diào)節(jié)進水量[2]?？蓪崿F(xiàn)加壓泵站供水壓力、流量的科學調(diào)度。

2.1數(shù)據(jù)收集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集加壓泵站的進水閥門開度、進水流量、當前蓄水池水位、出水閥門開度、出水流量、以及出水泵的變頻器頻率，存儲至歷史數(shù)據(jù)并發(fā)送至調(diào)度模塊。

2.2專家模塊

專家模塊，用于設(shè)定蓄水池的低水位和高水位的設(shè)定值，還根據(jù)用戶需求設(shè)定各時段送水壓力設(shè)定值;并將前述三種設(shè)定值發(fā)送給至調(diào)度模塊。

2.3預測模塊

預測模塊，用于根據(jù)加壓泵站的出水流量的歷史測量數(shù)據(jù)以及當前測量數(shù)據(jù)，進行時間序列分析預測未來一段時間內(nèi)的各時段單位時間的出水量，并劃分用水高峰期和用水低谷期，將三者輸入調(diào)度模塊。

2.4調(diào)度模塊

調(diào)度模塊，用于根據(jù)未來一段時間內(nèi)的各時段單位時間的出水量以及用水高峰期和用水低谷期，計算滿足：在用水高峰期到來之前讓蓄水池內(nèi)液位達到高水位，并在高峰期結(jié)束后蓄水池內(nèi)液位降到低水位，的條件時的各時段單位時間的進水量，并根據(jù)各時段單位時間的進水量調(diào)節(jié)加壓泵站的進水閥門開度以調(diào)節(jié)進水量。

2.5優(yōu)選地

調(diào)度模塊調(diào)節(jié)加壓泵站的進水閥門開度以調(diào)節(jié)進水量時，通過數(shù)據(jù)采集模塊獲取當前的進水流量并將當前的出水流量作為負反饋，以在下一次調(diào)節(jié)加壓泵站的進水閥門開度時，根據(jù)負反饋校準后的各時段單位時間的進水量進行調(diào)節(jié)。

優(yōu)選地，各時段單位時間的進水量通過以下計算：

在用水高峰期到來之前讓蓄水池內(nèi)液位達到高水位時，對用水低谷期內(nèi)預測的各時段單位時間的進水量綜合取平均值作為預測流量平均值，并將當前蓄水池水位與高水位之間的蓄水池的剩余蓄水量換算并均分為分攤流量，根據(jù)蓄水目標進水流量=預測流量平均值+分攤流量，分攤得到該時段的蓄水進水量;

在用水高峰期結(jié)束后蓄水池內(nèi)液位降到低水位，對用水高峰期內(nèi)預測的各時段單位時間的進水量綜合取平均值作為預測流量平均值，并將當前蓄水池水位與低水位之間的蓄水池的剩余泄水量均分為分攤流量，根據(jù)泄水目標進水流量=預測流量平均值-分攤流量，分攤得到到該時段的泄水進水量。

優(yōu)選地，在用水高峰期設(shè)置進水口最小流量，在用水高峰期進行泄水時，調(diào)度模塊還控制泄水進水量始終大于等于進水口最小流量;

在用水低谷期設(shè)置進水口最大流量，在用水低谷期進行蓄水時，調(diào)度模塊還控制蓄水進水量始終小于等于進水口最大流量。

自動供水的實現(xiàn)原理主要有以下三部分：

首先，當水池水位到達上限的時候，系統(tǒng)能夠自動停止取水泵和電磁閥。第二，當水池水位下限的時候，系統(tǒng)能夠自動打開電磁閥和取水泵，最后，當某臺泵的管道壓力到達上限時，系統(tǒng)優(yōu)先關(guān)停該組取水泵、電磁閥，從而最大限度的保護管道安全。

3 優(yōu)選地的實際應用

（1）優(yōu)選地，數(shù)據(jù)采集模塊，還用于采集加壓泵站的出水壓力，并發(fā)送至專家模塊;專家模塊，還用于根據(jù)各時段送水壓力設(shè)定值，并結(jié)合出水壓力作為負反饋，自動調(diào)整變頻器頻率，以使出水壓力調(diào)至用戶需求的各時段送水壓力設(shè)定值。

（2）優(yōu)選地，專家模塊，用于設(shè)定蓄水池的最低水位和最高水位的設(shè)定值，發(fā)送至調(diào)度模塊。

調(diào)度模塊，還用于在當前蓄水池水位達到或超出最高水位時，控制加壓泵站的進水閥門開度調(diào)小為零或者調(diào)至進水流量小于出水流量;還用于在當前蓄水池水位達到或低于最低水位時，控制加壓泵站的出水閥門開度調(diào)小為零或者調(diào)至進水流量大于出水流量。

4 城市供水區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制系統(tǒng)的組成

4.1監(jiān)控中心

設(shè)置監(jiān)控中心的主要目的就是能夠遠程監(jiān)控各個加壓泵站的水池水位的情況，以及進站的壓力、出站的流量和出站壓力等，從而能夠保證各個加壓水泵站能夠順利的工作。其次，可以遠程監(jiān)控加壓泵組的工作狀態(tài)，通過對電流、電壓以及保護狀態(tài)工作模式的全面分析，能夠根據(jù)實際情況切換水泵的控制模式，遠程控制加壓泵的啟動和停止，充分發(fā)揮實際的作用。另外，在城市供水區(qū)域性加壓泵站出現(xiàn)電流電壓超出限度或者是水位超出標準之后，監(jiān)控中心可以實現(xiàn)自動報警，自動報警之后能夠?qū)嶋H工作暫停，最快速度的有專門的接收人員來處理解決，還能夠降低損失。最后，根據(jù)監(jiān)控中心的各種檢測信息、控制信息、報警信息和操作信息進行科學的儲存工作，在后期出現(xiàn)問題或者檢查的時候能夠供相關(guān)工作人員查詢，自動生成各種數(shù)據(jù)報表和數(shù)據(jù)曲線，綜合的來看一定時期內(nèi)城市供水區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制情況，找出問題，并且制定合理的解決措施，避免造成損失。

4.2通信平臺

通信平臺在目前的無人值守控制應用中主要分為兩種，一種是有線通信。有線通信主要是指在每個加壓泵站和水司之間租用光纖通信，能夠?qū)⒄{(diào)度中心、泵站監(jiān)控中心和各職能部門之間通過局域網(wǎng)通信，可以通過通信平臺傳輸一些連續(xù)的圖像等等。第二種是無線通信，指的是每個加壓泵站與調(diào)度中心之間能夠通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通信，調(diào)度中心、泵站監(jiān)控中心和各個職能部門之間通過局域網(wǎng)進行有效的通信。但是這種平臺并不能傳輸連續(xù)的圖像，在使用的時候存在一定的局限性。總之，借助通信平臺，能夠?qū)⒄麄€系統(tǒng)的各個部門充分的結(jié)合起來，把實際運用中的各類情況能夠進行全面綜合的反應，從而能夠保證實際的工作的順利進行。

5 城市供水區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制應用的兩種方式

5.1有人值守，無人操作

這種方式指的是相關(guān)的部門安排了專門的工作人員進行現(xiàn)場的看守，對于實際運作進行觀察，從而及時發(fā)現(xiàn)問題，有效的解決，但是實際運轉(zhuǎn)的操作還是通過專門的技術(shù)人員來進行的，只有當現(xiàn)場出現(xiàn)一些突發(fā)情況或者異常的情況導致遠程的操作無法進行的時候，才需要現(xiàn)場的管理人員進行相應的調(diào)整和維護。這種方式的缺點就是對于現(xiàn)場看守的管理人員身體素質(zhì)要求較高，并且對于應變能力也有較高的要求，確保在突發(fā)情況產(chǎn)生的時候能夠合理的解決，但是在一定程度上浪費了一些人力，對于技術(shù)能力沒有很高的要求。

5.2無人值守，無人操作

這種方式相比于第一種方式來說更加的科學性和合理性，這也是在后期發(fā)展中想要達到的李先念該狀態(tài)，在無人值守系統(tǒng)應用中，不需要專門的現(xiàn)場人員進行看守，實際使用中完全依靠系統(tǒng)的指令進行遠程的操控來實現(xiàn)實際的運轉(zhuǎn)，在這種方式的運轉(zhuǎn)下，比較省時省力，只需要在一周或者每月到現(xiàn)場對設(shè)備進行檢查和必要的檢修維護就可以。這種方式雖然很便利，但是其中存在的一些問題，在后期的發(fā)展中還需要相關(guān)的人員進行不斷的改進和調(diào)整。

6 結(jié)語

綜上所述，城市供水區(qū)域性加壓泵站的無人值守控制應用對于當?shù)鼐用竦墓┧畣栴}帶來了很大的便利，通過無人值守控制的應用，人們的用水需求得到了最大程度的滿足，并且還節(jié)約了管理和控制的成本，目前采用的傳統(tǒng)調(diào)度模式有很大的隨機性，缺乏科學調(diào)度，給實際的應用帶來了一定的不利影響，將無人值守控制系統(tǒng)利用到實際的城市供水區(qū)域性擠壓泵站中除了要讓城市供水區(qū)域加壓泵站發(fā)揮實際的作用以外，還能夠給人們的供水帶來極大的便利，促進我國供水系統(tǒng)的發(fā)展。

參考文獻

[1] 周濤.城市自來水泵房監(jiān)控系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D].鎮(zhèn)江：江蘇大學，2013.

[2] 李剛，劉曉峰，雷楚武，等.城市供水系統(tǒng)中區(qū)域性加壓泵站運行方式研究[J].城鎮(zhèn)供水，2018（6）：22+48-53.