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泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)
智慧泵站
智慧泵房
摘要：泵站管理人員在監(jiān)控中心即可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)泵站水池水位或進(jìn)站壓力、加壓泵組工作狀態(tài)、出站流量、出站壓力等；可遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)控制加壓泵組的啟停；光纖通信時(shí)，可圖像監(jiān)視站內(nèi)全景及重要工位，實(shí)現(xiàn)泵站無(wú)人值守。
泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)
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應(yīng)用案例
案例一、貴州某地農(nóng)村供水工程多級(jí)泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)
項(xiàng)目需求：
貴州某地農(nóng)村水廠的源水取自湖泊，經(jīng)水廠凈化、消毒后通過(guò)三級(jí)泵站（含水廠內(nèi)一級(jí)泵站）提水到A山高位水池，之后自流到山下四級(jí)泵站，四級(jí)泵站再提水到B山高位水池，最后通過(guò)自流的方式為山下的村莊供水。
為解決管理人員不足、系統(tǒng)運(yùn)行能耗高、管理費(fèi)用高等諸多問(wèn)題，當(dāng)?shù)厮咎岢隽私ㄔO(shè)一套“多級(jí)泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)”的需求。我公司為該項(xiàng)目提供了了全套的監(jiān)控設(shè)備和軟件，實(shí)現(xiàn)了四級(jí)泵站的聯(lián)動(dòng)控制和系統(tǒng)的無(wú)人值守運(yùn)行，取得了很好的應(yīng)用效果。
工藝流程圖：
本項(xiàng)目中，各級(jí)泵站的內(nèi)部工藝基本相同，水池后均配置2臺(tái)提升泵（一備一用），如下
圖所示：
系統(tǒng)說(shuō)明：
1、通信及組網(wǎng)
該項(xiàng)目位于山區(qū)，無(wú)線信號(hào)質(zhì)量很差。為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性并方便后期擴(kuò)展視頻監(jiān)控功能，各站點(diǎn)間均鋪設(shè)了光纖，組成了光纖局域網(wǎng)。
2、系統(tǒng)功能
① 監(jiān)控中心實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各級(jí)泵站、水池運(yùn)行工況及運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括：
★ 水泵、電動(dòng)閥運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)、控制模式、工作電流和電壓。
★ 泵站水池、高位水池水位。
★ 測(cè)控終端箱門狀態(tài)、供電狀態(tài)。
② 四級(jí)泵站聯(lián)動(dòng)，保障各級(jí)水池合理蓄水。
每級(jí)泵站根據(jù)下一環(huán)節(jié)水池水位自動(dòng)運(yùn)行，水位低時(shí)自動(dòng)補(bǔ)水、水位高時(shí)自動(dòng)停水，四級(jí)泵站聯(lián)動(dòng)、無(wú)人值守運(yùn)行。
系統(tǒng)運(yùn)行效率高、水泵運(yùn)行時(shí)間短，保障供水安全、電能節(jié)約。
各級(jí)泵站均支持遠(yuǎn)程控泵、控閥，一旦供水異常可及時(shí)進(jìn)行手動(dòng)控制。
③ 遠(yuǎn)程控制高位水池電動(dòng)閥門，實(shí)現(xiàn)按需供水。
監(jiān)控中心根據(jù)用水需求，遠(yuǎn)程控制高位水池電動(dòng)閥門的開啟、關(guān)閉，
④ 故障預(yù)警，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備故障。
水泵/閥門故障、電流超限、電壓缺相等故障發(fā)生時(shí)自動(dòng)報(bào)警，以便維護(hù)人員及時(shí)檢修，保障正常供水。
3、泵站聯(lián)動(dòng)控制原理
① 下一環(huán)節(jié)水池水位到達(dá)水位上限時(shí)，本級(jí)泵站自動(dòng)關(guān)閥、關(guān)泵，停止供水；
② 下一環(huán)節(jié)水池水位到達(dá)水位下限時(shí)，本級(jí)泵站自動(dòng)開泵、開閥，啟動(dòng)供水；
各級(jí)泵站均按上述邏輯自主運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)四級(jí)泵站聯(lián)動(dòng)控制，系統(tǒng)自動(dòng)供水。
設(shè)備安裝現(xiàn)場(chǎng)：
案例二、華北油田萬(wàn)莊礦區(qū)供水泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)
項(xiàng)目需求：
華北油田萬(wàn)莊生活區(qū)的生活用水分別由東、南、西、北4個(gè)恒壓供水泵站供應(yīng)，每個(gè)泵站的水源來(lái)自1~3口水源井。供水系統(tǒng)采用人工值守的方式管理，由32名工人24小時(shí)輪流值班，管理成本極高。
為減少泵站運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，管理部門要求將所有泵站改造成為無(wú)人值守自動(dòng)運(yùn)行泵站，希望僅配置少量設(shè)備維護(hù)人員即可保障泵站的正常運(yùn)行。
工藝流程圖：
系統(tǒng)說(shuō)明：
1、通信及組網(wǎng)
4個(gè)泵站分布在小區(qū)的東、南、西、北四個(gè)方向，如系統(tǒng)采用有線方式傳輸，則布線、施工難度大且時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高。鑒于小區(qū)內(nèi)GPRS信號(hào)較好，采用GPRS通訊完全能夠滿足數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊螅腋脑焖俣瓤臁⒊杀镜停宰罱K采用GPRS無(wú)線傳輸。
監(jiān)控中心不具備上網(wǎng)條件且水源井、泵站監(jiān)控設(shè)備之間需要自主通信，因此系統(tǒng)需要采用VPN專網(wǎng)模式進(jìn)行組網(wǎng)，每套設(shè)備里面都安裝了GPRS-VPN專網(wǎng)的SIM卡。
2、系統(tǒng)功能
① 泵站監(jiān)控終端DATA-9201作為主監(jiān)控終端，安裝于供水泵站內(nèi)，采集蓄水罐水位、管網(wǎng)壓力、管網(wǎng)流量、泵組運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，并根據(jù)管網(wǎng)壓力自動(dòng)控制加壓泵組的運(yùn)行。
② 水源井監(jiān)控終端DATA-9201作為子監(jiān)控終端，安裝于各水源井泵房，每個(gè)子監(jiān)控終端監(jiān)控一臺(tái)水源井，采集水源井水位、流量、泵的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、泵運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)供水泵站內(nèi)蓄水罐水位、各泵累計(jì)運(yùn)行時(shí)間自動(dòng)控制各水源井為蓄水罐補(bǔ)水。
③ 各泵站、水源井的水泵狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)、管道壓力、管道流量、蓄水罐水位等數(shù)據(jù)全部上報(bào)給監(jiān)控中心；數(shù)據(jù)越限，設(shè)備故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)向管理人員手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信。
3、自動(dòng)供水實(shí)現(xiàn)原理
自動(dòng)供水系統(tǒng)分為兩部分，即供水泵站蓄水罐端和水源井端。
供水泵站蓄水罐端：泵站監(jiān)控終端DATA-9201采集水罐水位，并設(shè)定期望水位值、期望水位變化值△、水位報(bào)警的4個(gè)限值，根據(jù)當(dāng)前水位的狀態(tài)及水位變化值計(jì)算出需求流量，當(dāng)水位過(guò)低時(shí)自動(dòng)關(guān)停泵站加壓泵組，停止對(duì)外供水。
水源井端：水源井監(jiān)控終端DATA-9201采集水源井水位、水源井流量、泵狀態(tài)、泵的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，根據(jù)水泵狀態(tài)及運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行選泵（實(shí)現(xiàn)各水源井水泵均衡運(yùn)行）并根據(jù)泵站監(jiān)控終端輸出的需求流量進(jìn)行自主啟、停泵操作為水罐補(bǔ)水，使蓄水罐水位一直在期望值范圍內(nèi)。
應(yīng)用效果：
經(jīng)升級(jí)改造后，供水系統(tǒng)無(wú)論在供水高峰期或低峰期，都能夠保證水罐水位在期望值范圍內(nèi)。主、子監(jiān)控終端根據(jù)蓄水罐水位智能控制水源井水泵的啟動(dòng)個(gè)數(shù)和運(yùn)行時(shí)間，避免了水泵頻繁啟動(dòng)和空轉(zhuǎn)現(xiàn)象的發(fā)生。
泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，提高了水泵運(yùn)行效率、大大節(jié)約了電能、縮減了27名工作人員，實(shí)現(xiàn)了用戶無(wú)人值守的需求，達(dá)到了減員增效的目的。
案例三、安徽某水廠取水泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)
項(xiàng)目需求：
安徽某水廠的水源來(lái)自5公里外的河道，長(zhǎng)久以來(lái)一直采用人工值守的方式來(lái)管理河道取水泵站。
當(dāng)水廠內(nèi)水池水位低時(shí)，調(diào)度人員需打電話通知泵站值守人員手動(dòng)開泵；水池水位高時(shí)，再打電話通知泵站值守人員手動(dòng)關(guān)泵，泵站的人力、交通等管理成本非常高。
為降低管理成本、提高管理效率，該水廠決定安裝一套取水泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。
工藝流程圖：
系統(tǒng)說(shuō)明：
1、通信及組網(wǎng)
現(xiàn)場(chǎng)情況：
① 河道取水泵站所在位置GPRS信號(hào)質(zhì)量很差但能通過(guò)寬帶上網(wǎng)。
② 水廠水池處GPRS信號(hào)質(zhì)量很好。
③ 水廠調(diào)度中心可以上網(wǎng)，并綁定了固定IP地址。
組網(wǎng)方案：
該系統(tǒng)中，泵站測(cè)控終端和水池測(cè)控終端需要點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，實(shí)現(xiàn)供水自動(dòng)控制；
泵站測(cè)控終端和水池測(cè)控終端需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上報(bào)給調(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；
綜合現(xiàn)場(chǎng)通信條件和系統(tǒng)功能需求，最終采用了專網(wǎng)云的方式來(lái)組網(wǎng)建設(shè)系統(tǒng)，如“工藝流程圖”所示。
2、系統(tǒng)功能
① 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)
★ 取水泵站電磁閥、水泵運(yùn)行狀態(tài)及電壓、電流。
★ 取水泵站管道壓力、取水流量；水廠內(nèi)水池水位。
★ 泵站測(cè)控終端、水池測(cè)控終端箱門狀態(tài)、供電狀態(tài)。
② 自動(dòng)供水
河道取水泵站根據(jù)水廠內(nèi)水池水位自動(dòng)供水，保障水池適度蓄水，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守運(yùn)行。
③ 遠(yuǎn)程控制
支持遠(yuǎn)程手動(dòng)控制水泵和閥門，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，可及時(shí)進(jìn)行人工干預(yù)。
④ 故障預(yù)警
數(shù)據(jù)越限、設(shè)備故障時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。
3、自動(dòng)供水實(shí)現(xiàn)原理
① 當(dāng)水池水位到達(dá)上限時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)停取水泵、電磁閥；
② 當(dāng)水池水位到達(dá)下限時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)開啟電磁閥、取水泵；
③ 當(dāng)某臺(tái)泵的管道壓力到達(dá)上限時(shí)，系統(tǒng)優(yōu)先關(guān)停該組取水泵、電磁閥，保護(hù)管道安全。
泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
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