慈溪市城市排水管網調度系統應用案例

一、系統概述

我國的污水管網自動化技術起步較晚，排污泵站的自動化技術研究也落后于發達國家，對于這樣一個污染嚴重資源受限的發展中人口大國，發展滿足排放要求、處理效果好、運行費用低和國產自動化程度高、且自動化水平較高的排污系統，對經濟發展具有重大的現實意義，也是對國家節能減排的貢獻。

項目應用先進的計算機控制技術、可編程控制器PLC、工業自動化組態軟件技術以及網絡通信等技術，結合污水管網現有特征，設計出運行狀態和參數能夠自動檢測和自動控制、具有自動故障應急處理能力并且具有網絡通信能力的高性能、高可靠性的污水管網調度系統；實現對泵站現場的自動化控制、遠程的在線遙控、各級泵站的統一調度、輸送管網與污水處理廠的應急聯動，實現經濟效益、社會效益的最大化。

二、系統架構

管網調度中心設立在慈溪市排水公司管網運營科，通過分別設立數據服務器、應用服務器用于對管轄市域內所有排水泵站的運行情況進行監視、控制；站點分布在慈溪市整個市域范圍內，站點硬件種類眾多分別有西門子S7-200、S7-300，和利時的LK-210、LK-207，北京安控等系列PLC。

系統網絡架構如下圖所示：

三、應用功能

管網調度中心SCADA監控系統軟件采用北京三維力控公司的組態軟件eForceCon Server V2.0,分別安裝在兩臺操作員站監控計算機，雙機冗余方式，向下通過1000M光纖工業以太網與各泵站PLC控制系統相連，在調度中心對各級泵站的運行數據進行實時采集，并以文字或圖形方式展現；采集數據寫入數據服務器和建模運算服務器的數據庫中；設備在“遠程”模式下時，可以通過中控室操作員站遠程控制泵站內設備的啟停；被控對象的模擬量參數設置范圍限制，超出范圍時報警；對重要數據歸檔，保證操作的可靠性和安全性；組態報表打印，并按照排水公司運行管理格式要求定制泵站的各類運行報表。

1、 提升泵站工藝過程監視。如下圖所示為SCADA系統主監視畫面，用于監視污水提升泵站的整個工藝過程。在監視畫面中可以查看泵站的實時運行數據，如泵坑內液位的變化、水泵的運行電流、硫化氫和水泵運行時間等；同時也可監視泵站內各設備的運行狀況及實時報警情況，如水泵的啟停、格柵的啟停、閘門的開關以及相應設備故障的實時報警信息；在主監視畫面中還提供了通往各分設備畫面的連接，如果想要對某個設備進行操作，可以通過切換按鈕到對應設備的監控畫面。

2、 泵站內水泵的遠程監控。在主監視畫面中通過關聯按鈕切換到水泵的遠程控制窗口，如下圖所示為泵站內水泵的控制畫面；在操作畫面中，可以選擇水泵的運行方式為“中控”或“自動”；當選擇“中控”控制時，可通過控制畫面中的“中控啟動”和“中控停止”按鈕對遠端泵站的水泵進行啟、停操作；當選擇“自動”控制時，遠端泵站內的水泵可按預先設定好的控制模式，根據泵坑內水位的變化自動啟、停水泵。

3、 泵站內輔設的遠程監控。在主監視畫面中通過關聯按鈕切換到輔助設備的控制畫面，如下圖所示為泵站輔助設備的控制畫面；在操作畫面中，可以監視泵站內除臭、格柵、閘門和運輸機等輔助設備的當前狀態；同時也可根據各輔助設備所具備不同的工藝過程選擇相應的控制模式。

4、液位的趨勢報表查詢。通過任務欄導航按鈕切換到趨勢報表查詢畫面，如下圖所示為泵站液位趨勢查詢畫面；趨勢報表可查詢液位實時趨勢和歷史趨勢，也可將不同泵站的液位趨勢走向在同一張報表中展現出來進行比較、分析。 

5、泵站聯動功能。在之前的運行模式下，同一污水輸送管線中，經常會出現后一級泵站的液位已經達到了警戒液位，而前級泵站卻依然在打水，最終導致管線內污水溢出、倒灌，甚至淹沒農田的情況都經常發生，對周邊居民的生活造成了不良影響，排水公司也因此遭受重大的經濟損失；考慮到此種情況的發生，在監控系統中加入泵站聯動功能；如下圖所示為污水管網泵站聯動控制畫面；開啟聯動功能后，如果后級泵站的液位達到了警戒液位，前級泵站將自動將開啟的水泵轉為停止狀態，保證管線輸水能力保持在正常范圍內。

6、 自定義統計報表。監控系統可按照排水公司運行管理格式要求定制泵站的運營報表，如下圖所示為西部2#泵站日報表中班部分；自定義報表中可分別按照日報、月報、年報的格式進行數據統計查詢，查詢指標通過配置添加；其中日報查詢又根據泵站實際運營管理情況按早班、中班、晚班進行分類統計查詢；圖中所示日報表中收錄了天氣、液位、水泵運行時間、估算耗電量等指標，在每班報表的小結中還體現出本班值班員值班期間泵站內液位變化的平均值、泵站內泵機的累計運行時間以及本班內泵站所消耗的電能；統計報表的顯示風格、形式、框架可自定義。

7、 管網液位分析功能。提示泵站內泵機的啟停、泵組的切換、格柵的開啟、閥門的開關等設備操作都與站內液位的變化緊密相連，由此可知液位在提升泵站自動化運行過程中的重要性；圖中同一條污水輸送管線上所有泵站的液位都遵照黃海標高的表現形式立體動態的展現給運行維護人員，幫助其分析整條管線上各泵站內污水實時分布情況，為正確的運營管理做出判斷。

8、 報警查詢功能。在主監視畫面中通過關聯按鈕切換到報警查詢畫面，如下圖所示為SCADA監控系統報警查詢畫面；在操作畫面中通過樹形菜單可選擇查看相應提升泵站的歷史報警信息，并可根據要求將泵站報警信息進行打印。

9、 調度功能說明。為了實現泵站的生產管理和宏觀調度功能，在SCADA監控平臺的基礎上根據污水流量的動態變化及泵站集水井水位的變化，運用智能控制方法對污水管網進行優化控制，實現了對管網水位、流量和污水處理廠受水能力的最優調節控制，重點解決了各污水輸送管線的輸送流量匹配問題。

四、項目總結

排污管網及提升泵站的信息化建設投入運行，真正實現了監、管、控一體化的調度模式；系統自建成投入運行后，大大提升了排水公司的運營效率；實現泵站設備運行狀態一目了然，預警信息及時準確，中心調度人員對泵站工作人員的工作狀態及泵站設施的現場情況，實時掌握；不僅解決了管線的整體調度問題，還能及時應對突發事件；提升管理效率的同時，最大限度的降低了風險，確保系統安全運行；受到了用戶的好評。