一、 前言

    排水泵站，污水泵站（下簡(jiǎn)稱(chēng)泵站）作為市政建設和管理工程的主要設施，擔負著(zhù)城市排水防澇的重要任務(wù)。

    實(shí)現泵站的自動(dòng)化也是降低城市內澇，取信于民的民心工程，在2011年的各地城市內澇突出的年份顯得尤為重要。

    2011年，北京，武漢，杭州，南京等地都發(fā)生了所謂的“看海”事件。城市內澇有市政建設的問(wèn)題，有人員的問(wèn)題，當然也有現有的設施，運行方式與城市規模發(fā)展不相稱(chēng)的問(wèn)題。

    從目前國內大部分的泵站控制和管理來(lái)看還是處于相當落后的狀況，與國外相比具有很大的差異。 在電氣控制上，自動(dòng)化監控程度低，大部分的泵站僅有單級的常規控制。在管理水平上，大部分泵站的管理記錄和統計都是手工操作。泵站控制和管理沒(méi)有形成區域化的網(wǎng)絡(luò )。隨著(zhù)國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對市政建設和管理提出了更高的要求。所以必需對現有泵站控制和管理進(jìn)行改造和完善。向國外無(wú)人化泵站監控管理發(fā)展，以達到減員增效和提高管理水平的目的。 

    我們的目標是打造一套完整的城市泵站的監控方案。

    二、 系統結構（圖1）

             
                                              圖1

    監控中心能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò )或者通信手段，對泵站進(jìn)行遠程的數據監測和控制，視頻監控可以作為一個(gè)可選項。

    控制器，網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，監控中心構成。實(shí)線(xiàn)框起來(lái)的是監控中心。其余的就是控制器。

    三、 控制中心

    我們控制中心采用的是基于物聯(lián)網(wǎng)的數據平臺。

    該平臺是基于B/S架構的軟件，采用大型數據庫作為支撐平臺，系統為三層結構，包括數據庫，中間層和WEB服務(wù)器。支持用戶(hù)部署和租用兩種運營(yíng)方式。用戶(hù)部署就是用戶(hù)安裝服務(wù)器，配置網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，安裝數據庫和軟件，并負責系統的維護。而用戶(hù)租用的方式是由騰控提供服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，并負責系統的維護；用戶(hù)僅需繳納開(kāi)戶(hù)費用和每年的服務(wù)費用，騰控科技為用戶(hù)提供相應的網(wǎng)址和帳號，用戶(hù)通過(guò)WEB瀏覽器，就可以看到自己關(guān)心的數據。

    控制中心由一臺或者多臺服務(wù)器和2臺或者多臺監控計算機構成?？紤]到監控點(diǎn)不是很多，如果是用戶(hù)部署的話(huà)，僅設一臺服務(wù)器和2臺監控計算機。

    監控服務(wù)器的工作是把數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )把控制器的數據取回來(lái)，放到數據庫服務(wù)器內。要求服務(wù)器支持騰控的TCBUS物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。服務(wù)器上還要運行一個(gè)WEB SERVER，供外部計算機展示數據。監控中心的計算機就是通過(guò)瀏覽器模式進(jìn)行數據監視和視頻監控的。

    騰控的TCBUS協(xié)議是一個(gè)騰控科技針對物聯(lián)網(wǎng)大規模監控需求開(kāi)發(fā)的專(zhuān)有協(xié)議，它克服的原來(lái)MODBUS協(xié)議地址空間小，必須是TCP服務(wù)器方式運行的缺點(diǎn)，采用32位地址空間，采用UDP方式，支持POLL和REPORT兩種通信方式，降低主機通信負擔，非常適合物聯(lián)網(wǎng)應用。該協(xié)議在網(wǎng)絡(luò )安全上也有所考慮，增加了訪(fǎng)問(wèn)列表和報文校驗，如果用戶(hù)能增加相應的防火墻設備，就非常適合于在互聯(lián)網(wǎng)上部署。

    用戶(hù)在異地，通過(guò)VPN協(xié)議接入到監控中心，就可以通過(guò)瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)每個(gè)泵站的數據甚至視頻。這樣大大方便了用戶(hù)的使用。

    軟件架構采用三層結構，包括數據庫，中間層和WEB服務(wù)器。有關(guān)軟件的需求和性能，在實(shí)際應用過(guò)程中再討論。

    同樣的平臺不但可以用于水源井監控，也可以監控管網(wǎng)，水處理設施等，騰控科技提供相應的軟件和硬件設備。

    其登錄畫(huà)面（圖2）

                   
                                               圖2

    四、 網(wǎng)絡(luò )

    作為中心最好是有一條專(zhuān)線(xiàn)接入，能夠提供至少1個(gè)靜態(tài)的IP地址,最好是多個(gè)靜態(tài)IP，以便給服務(wù)器分配地址。作為每個(gè)控制點(diǎn)，至少要提供1條寬帶的接入，考慮到視頻監控，其帶寬最好不低于512K。如果不部署視頻監控，采用GPRS或者CDMA的通信方式也是可行的。

    由于采用的TCBUS協(xié)議，網(wǎng)絡(luò )設備的安裝和配置就簡(jiǎn)化很多。

    采用光纖和以太網(wǎng)方式，幾乎不需要對網(wǎng)絡(luò )設備進(jìn)行太多的配置。每臺控制器需要配置IP地址，網(wǎng)關(guān)地址，子網(wǎng)掩碼和中心服務(wù)器的地址，以及一些TCBUS的協(xié)議參數。

    對于A(yíng)DSL的網(wǎng)絡(luò )設備，用戶(hù)只需在A(yíng)DSL的路由器上配置用戶(hù)名和密碼，配置局域網(wǎng)的IP地址，打開(kāi)NAT即可。每臺控制器需要配置IP地址，網(wǎng)關(guān)地址，子網(wǎng)掩碼和中心服務(wù)器的地址，以及一些TCBUS的協(xié)議參數。

    對于GPRS和CDMA的設備，我們建議用戶(hù)購買(mǎi)GPRS或者CDMA的路由器，配置起來(lái)和ADSL類(lèi)似。

    五、 泵站控制

    控制對象

    大型泵站一般包括： 

    進(jìn)出水閘門(mén)：

    用來(lái)防止排水倒灌和泵站維修。 

    集水池：

    地下管道的污水匯集在此集水池，集水池被不銹鋼格柵分成內外區，污水由內區流經(jīng)格柵除污后，到外區排入黃浦江中。集水池內外區邊安裝有超聲波液位儀用來(lái)檢測內外區水位和水位差。 

    除污機：

    泵站裝有鋼絲繩牽引式格柵除污機2臺，除污機用于把附于格柵 上的垃圾和污物從集水池中提出來(lái)處理。 

    變壓器房：

    為保證泵站的可靠工作，泵站一般建有兩座電力變壓器。電力變壓器安裝有溫度監控器監測三相溫度，當溫度超限能自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機降溫和報警。 

    水泵房：

    一般安裝了多臺軸流水泵；在存水房裝有水位檢測器。 

    控制柜房：

    房?jì)妊b有進(jìn)線(xiàn)柜，功率因素補償柜，泵開(kāi)關(guān)柜，聯(lián)接柜。

    控制要求  

    改造泵站的水泵控制開(kāi)關(guān)柜，使之具有就地和遠程控制的功能。 

    改造泵站的功率因素補償柜，能實(shí)現就地自動(dòng)補償和遠程電網(wǎng)監控。 

    改造泵站的變壓器房對于變壓器A，B，C三相溫度進(jìn)行遠程顯示，高溫報警等功能； 

    建立泵站的控制室，對泵站實(shí)施三級控制，在控制室內設置自動(dòng)化監控操作臺和信號處理柜。 

    采用騰控的T9系列PLC，對整個(gè)泵站實(shí)現自動(dòng)化監控 ，水泵將根據泵的狀態(tài) ，水位，雨量，電網(wǎng)狀況，閘門(mén)位置等工況自動(dòng)投切。 

    通過(guò)對水位差的檢測，提示或自動(dòng)投切除污機。 

    采用高性能的監控計算機，對整個(gè)泵站進(jìn)行動(dòng)態(tài)監控管理，故障報警，工況記錄和報表打印。 

    通過(guò)ADSL線(xiàn)路或DDN網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行區域監控和數據傳送。

    設備配置

    對于泵站監控騰控科技有一款T-960可編程控制器可選。

    T-960是騰控科技集多年研發(fā)經(jīng)驗，在騰控T9系列可編程控制器的基礎之上研發(fā)的一款集成了電力信號采集，電力保護和可編程控制于一體的產(chǎn)品。它非常適合于具有電機，電力控制方面的控制和保護，可以用于水源井監控，泵站監控，功率因數補償，節能控制等等應用。

    它提供如下輸入輸出信號：

    交流輸入 三相電壓（0～400v），電流（0～5A/80A)，頻率20～65Hz，計算電壓有效值，電流有效值，有功功率，無(wú)功功率，功率因數，諧波等數據，可供PLC編程使用。

    8路開(kāi)關(guān)量輸入，6路繼電器輸出（3A/250V)

    3路直流模擬量輸入（0～5V/0～20mA)

    1路模擬量輸出 （0～5v(10V)/0～20mA )

    1個(gè)10M/100M網(wǎng)絡(luò )接口

    2個(gè)RS232/RS485串口

    它具有如下的功能特點(diǎn)：

    T9系列其他產(chǎn)品的各種功能塊，如串口自由口編程，MODBUS功能塊，ENET功能塊，文件操作，PID，模糊控制功能塊，編程環(huán)境符合IEC61131-3標準。

    支持MODBUS,MODBUS TCP/IP協(xié)議，騰控TCBUS協(xié)議，騰控ENET協(xié)議等。

    提供三段過(guò)流保護，過(guò)電壓保護，欠電壓保護，缺相/負序電流保護，逆相序/負序電壓保護，反時(shí)限過(guò)流保護，電動(dòng)機啟動(dòng)/堵轉保護，零序保護。

    在泵站監控應用中，我們的配置非常簡(jiǎn)單

    每臺變壓器1臺T－960

    每個(gè)電容器柜 1臺T-960

    每個(gè)水泵 1臺T-960

    最后剩余的信號接在一臺 T-920上即可

    所有的T9系列PLC通過(guò)一臺以太網(wǎng)交換機連接在一起，通過(guò)一臺防火墻接ADSL MODEM通過(guò)網(wǎng)絡(luò )上傳到中心，協(xié)議采用騰控物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議TCBUS.

   PLC如果需要共享數據，可以通過(guò)以太網(wǎng)交換機和TCNET協(xié)議進(jìn)行內部數據交換。有些靠接線(xiàn)不容易實(shí)現的連鎖控制，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )數據共享實(shí)現。

   泵站內部的網(wǎng)絡(luò )結構圖（圖3）
  
                   
                                            圖3