基于SCADA的排水泵站运行保障中心设计

1引言

排水泵站的主要组成部分是泵房和集水池，泵房中设置由水泵和动力设备组成的机组。动力设备通常是电动机(如图1所示)，设有配电盘。泵房顶部设起重设备，供安装和检修时起吊机组之用。集水池中设置机械或人工清除垃圾的格栅，拦挡粗大的和容易截住的悬浮物，以防水泵阻塞。集水池有一定的储水容积以利水泵的启动。泵房和集水池通常建在一起;当集水池深度较大、地质条件又差、只宜采用竖井式构造时，也有分建的。为了便于检修及运转，大多数泵站设有检修闸门及岔道闸门。大型泵站常附设变电间和值班室。

图1 排水泵站示意图

按照废水的性质，排水泵站有污水泵站、雨水泵站和合流泵站之分。污水泵站常采用离心式污水泵。雨水泵站常采用轴流泵。合流泵站配泵时要顾及雨天流量和晴天流量的巨大变化，可采用不同类型及不同流量的泵组组合以利运转，但泵组的品种宜少些。当地面较宽畅时，也可采用螺旋泵。螺旋泵效率较高、能耗较少、不易阻塞、易于维修，宜用于扬水量较大、扬程较小的场合。小流量的泵房一般采用自动操作，大流量泵房则采用自动或兼用人工操作。

排水泵站必须及时把水送走。应有备用电源和备用机组。雨水泵站不经常启用，一般可以不设备用泵。但平坦而易积水地区的雨水泵房中的水泵配置，其总容量可较设计频率流量大20～30%，以利地区积水时，加快积水的排出。污水泵站需设事故排出口时，应取得当地卫生主管部门的同意。

2SCADA系统架构

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统，是以计算机为基础的远程自动化监控系统。SCADA组要用于解决包括工业厂区与城市以及城际地理分布的远程数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。

2.1远程通讯需求

实现排水、井群、挡潮、排涝、引水等项目，泵站设备的自动化监控，集中调度管理，实时采集各种水情、工情数据是信息化建设的基础。

目前，我国正在运行的泵站多为20世纪六、七十年代建设，因受当时技术、资金、设备条件的限制，大部分泵站设备还是采用传统人工完成的管理和操作方式，长年老化失修，加上维护工程师人员短缺，整体素质偏低，致使泵站设备能耗逐年升高，排灌效益锐减，无法保障构建社会主义和谐社会的社会经济发展需求。这些问题已经引起中央和地方各级政府的高度重视，泵站的建设和大规模的更新改造已经进入新的历史时期。

为进一步提升泵站设备自动化设施水平，在泵站的建设和改造中，广泛的使用了可编程控制器PLC、工业控制计算机IPC、人机界面HMI和工业现场总线等工业自动化产品。但在泵站设备的组网过程中，通讯线路的建设还停留在铺设专用通讯线缆或采用GPRS无线通讯技术的水平。

铺设专用通讯线缆的缺点在于建造成本高、耗能高、耗时长，且在很多特殊环境下无法进行通讯线缆的建设，这些制约着泵站建设和自动化的水平。GPRS无线通讯技术数据传输量也小、响应迟钝，无法满足实时控制，视频监控，在线进行程序上下载和诊断等需求。

2.2排水泵站信息化困境

(1)目前应用系统多为信息查询服务，而且数据不全面，缺乏针对城市排水、河道水流的可视化管理和调度的专业信息系统，无法实现危机系统预警机制，通过对控制系统数据实时采集进行分析处理，判断系统运行情况，记录系统实时数据。当系统根据采集数据分析判断设备故障时，控制器自动运行保护程序，发出声光报警信号并生成报表，并通过远程安全通讯系统传输至远方中控系统。当技术人员排除现场设备故障后，控制器根据操作人员操作信号，自动恢复系统运行。目前先进的控制系统可以根据系统故障级别和分类，将故障信息分类发送到各个部门。