浅议雨水泵站电气自动化设计

　　摘要：文章主要通过介绍城市雨水泵站的电气全自动的配置系统。而进一步针对城市雨水泵站全自控、监控系统的电气设计过程进行分析，从中不断地实现了电气设计更加的自动化，技术化的工作平台，为下一步的研究和探索提供有利的参考。
　　关键词：雨水泵站，电气控制，图像监控，门禁系统
　　城市雨水泵站作为市政建设和管理工程的主要设施，担负着城市排水防涝的重要任务。目前，随着城市人民生活水平的提高，共用排水的需求量日益增大，排水泵站的数量也不断增多，分布日益扩大，使得各种城市公用设备的管理维护工作大幅度加大，而且一旦暴雨降临，河水上涨，排水不畅，往往造成市区多处大面积积水，直接影响工业生产和经济活动，以及居民的安全。所以要不断地改进城市雨水泵站电气设计的水平，实现全自动化泵站管理，这样才能保证泵站的工作质量，减少工程不必要的损失。
　　1雨水泵站电气自动化的系统配置
　　根据雨水泵站电气系统设计的要求，自动化的系统配置主要包括前端图像监控系统、周边防盗监控门禁系统，水泵电气控制系统，现场数据采集和监控工作站系统，数字化监控中心系统。这些系统相互关联，最后在数字临控中心系统中实现对其它系统的统一监控管理。
　　1.1前端图像监控系统
　　针对城市雨水泵站现场环境采用一体化彩色摄像机作为现场监视用，这种摄像机配置3.5-8MM镜头，支架和护罩均为一体化设计，分别率达到480线，可以满足泵站役备及重要进出口这种特定场合的监控，同时镜头可以根据现场实际环境调节焦距，以达到最佳的监视效果。系统在泵站设备用房和工作用房配置了该类摄像机两台，所有前端摄像机信号如原理图分别接人1台2路数字图像监控工作站。可以达到对泵站的内部设备环境和周边环境实时监视和防盗监视的的作用。
　　1.2周边防盗监控和门禁系统
　　在四周围墙上安装五对红外对射报警装置，其中一面围墙拐角考虑用两个红外对射探测器，其他每面配制一个红外对射探测器。探头采用日本POSONIC产品，该类探头探测距离为75米一对，可以通过支架方便地安装在周边的墙上用于人体进入探测，达到防盗的功能。所有的红外对射探头接入一个可编程控制器，通过处理可以将报警信号转换为数字量信号，并与现场工作站的RS232接口相联，以直接接受信号，最后通过ADSL等通讯方式接入监控中心的数字化图像监控工作站，完成信号的采集和传送工作。监控工作站可以将这些报警信号通过处理，发送给相对应的图像监控工作站，并进行报警的显示记录和报警联动录像。
　　在泵站出入口设置单门联网型门禁控制器，所有人员进出权限都可通过管理软件进行灵活设置。系统采用RF2000NTl单门联网型门禁控制器，利用无线射频识别卡中的晶片编码唯一的特性，将卡的唯一编码先预置于控制器的数据库中，当持卡人持卡通过由控制系统控制的管制通道时，读卡器将持卡人所持卡的编码资料读入，并将这些编码资料通过数据传输线路传送到控制器中，控制器将收到的编码资料与数据库中预存的资料进行比较，如果符合预先设置的通行条件，控制器将向电控门锁发出开锁指令，允许持卡人通过。如果不符合通行条件，控制器不发出开锁指令，不允许持卡人通行并提示非法卡。
　　1.3水泵电气控制系统
　　所有的电机运行设备均采用手动和自动两种控制方式，设有手动和自动转换开关，当开关置于手动状态时，可在高、低压柜上控制，主要在安装调试和设备检修时使用；当开关置于自动时，可根据工艺流程在PLC上进行单元自动控制，正常时均采用自动控制方式。控制的主要内容包括：
　　 格栅清污机根据液位差或时间定时控制；
　　 潜水泵按水位进行程序控制；
　　1.4现场数据采集和监控工作站
　　现场配制一台可编程控制器用于采集水位探测器，红外对射探测器输送过来标准信号。通过内置的程序，还可以直接完成现场液位联动控制水泵的功能。可编程控制器输出的RS232信号和现场2路图像信号接人现场数字监控工作站，该工作站配制两路图像压缩卡，内置JOINPRO监控管理软件，可以处理图像信号、防盗报警信号和水位信号，同时将数据通过宽带网络传输到监控中心。和嵌入式系统相比，现场采用数字监控工作站将更加灵活，易于扩展，且具备更强大的现场实时联动处理功能。而且随着在各行各业应用的增加，系统的町靠性稳定性已经不逊色于嵌入式系统，且价格相当。尤其是在图像处理方面，嵌入式系统目前无法实现2路图像实时仔储和网络实时传送，而采用监控工作站可以很好的解决这个问题，通过远程监控维护技术的采用，监控工作站可以实现现场全自动控制。采用数字监控技术和传统模拟监控录像技术相比，将极大降低系统维护成本和使用难度。
　　1.5监控中心系统
　　在远端控制中心配制多台监控工作站，通过宽带网和现场的数字监控工作站相连，实现远程集中监控管理，包括图像监控、数据监控、防盗监控、现场门禁出入管理，以后可以根据需求灵活增加功能。
　　2雨水泵站电气系统设计
　　2.1泵站配电系统设计
　　泵站主要用电设备是4台550kW轴流泵泵和1台潜82.3kW起重机，泵站总装机容量为2300kW。4台550kW轴流泵采用高压电机，其他用电设备均为380/220V低压设备，在站内设置高压配电间，担负全站电能分配任务，低压侧选用SCB10-10/0.4kV125kVA变压器1台，变压器负荷率约为83%。
　　10kV高压配电系统采用单母线分段接线方式，，两路10KV高压电源一用一备，两台进线柜配两锁一匙互锁保护。
　　高压配电系统选用KYN28A-12型高压柜。
　　0.4kV系统采用单母线不分段接线，排涝泵站内全部低压用电设备由其供电。
　　电动机启动经与供电部门沟通，泵站内所有用电设备均采用全压直接启
　　2.2PLC控制系统
　　PLC系统对水泵进行控制和监控，并负责向控制中心传送信息。主要功能如下：对集水井水位的监测，包括水位数据采集、水位超高报警等；水位数据采集通过超声波液位计传送到电气控制柜内的智能控制器；智能程控制器通过和设定值比较控制水泵运行，并对水位超高报警。
　　对水泵的控制，系统在自控状态根据水位变化开启水泵，根据运行时间或运行情况自动切换设备，并对水泵进行故障保护；运行工况检测，对液位高于或低于设定值触发报警。在手控状态保留电气控制柜上按钮操作，用于临时操作或事故的处理。
　　雨水泵的电气控制和运行原则是保证来水量与抽水量一致，如果来水量大于抽水量，则有可能超水位；如果抽水量大于来水量，则可能造成设备干运转，损坏设备；保证集水井高水位运行，降低水泵的工作扬程，从而降低电耗；保证水泵不受水位波动影响，即水位在开泵设定临界水位波动时，避免水泵的频繁启动；水泵的投运时间和次数基本均匀。
　　2.3触摸屏
　　触摸屏显示主要工艺参数和主要设备运行状态，通过友好的人机界面，使操作变得更加直观。主要控制功能包括显示雨水泵站工艺图；显示集水井机械格栅前后水位，显示水泵运行状态；提供参数设定输入功能，包括停泉水位、开一台泵水位、开两台泵水位、超高报警水位等；停电报警围墙防盗报警、水泵报警状态、超高水位报警、水位差超高报警等的指示。
　　2.4数字化图像监控监控管理软件设计
　　系统采用JOINPROv2.0集中监控管理软件，整合了图像监控安防监控、环境监控、设备监控、一卡通监控和电子地图功能，主要功能包括图像监控软件模块、设备监控软件和报警查询模块、门禁管理功能模块等。
　　2.5图像监控软件模块功能
　　系统具有1-16路图像显示，并可以实现独特的“全四工”图像监控，即在一个界面上实现本地实时显示、本地端历史记录查询回放、网络实时显示、网络端历史记录查询回放；三种录像设置功能，即定时录像、移动探测录像、报警联动录像；图像可以选择采用MPEG1／MPEG4的压缩技术，图像显示存储均达到每路25帧／秒，支持宽带网传输和窄带网传输，MPEG1系统宽带网上完全实时，MPEG4系统在128KISDN上可以实现实时传输。
　　2.6设备监控软件和报警查询模块功能
　　系统接入了雨水泵站设备，能够实时监视运行状况，以表格、曲线、仪表等多种形式直观显示设备运行状况。通过该界面可以实时显示当前的报警信息。查询历史报警记录、远端的报警记录。
　　2.7门禁管理功能模块
　　授权使用：只有经过系统授权的ID卡在被授权有效的时段内，控制器才向电控门锁发出开锁指令，允许持卡人通过管制通道。无卡或没有经过授权的卡、以及授权卡在非有效时段内，控制系统则不向电控门锁发出开锁指令，不允许通过管制通道。根据需要，管理者可以随时增加、修改或取消授权卡的通行时段。一个管制通道可以授权9999张卡通过，一张卡可以被授权通过无数个管制通道。
　　安全可靠：ID卡具有独特的卡号唯一，不易仿制的读写特性和安全性能，适应各种环境，经久耐用。
　　方便集成：系统软件所使用的部分数据库结构及接口协议开放，方便本系统与闭路监控、消防、防盗报警的系统连接，共享资源。
　　3结束语
　　综上所述，通过了城市雨水泵站电气自控制系统和监控系统的设计，实现了城市雨水泵站的集中监控，并在实际中得到应用。实现了当今社会信息化、网络化和数字化的发展，并有效地节约用地、改善城市景观、降低管理人员的工作强度和泵站的噪音对周围居民的影响，提高人民的生活水平及管理水平。
　　参考文献
　　[1]SIEMENSSIMATICS7-300PLC在排水泵站自动化监控系统中的应用．自动化与驱动集团西门子(中国)．

《浅议雨水泵站电气自动化设计》

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