天津市排水管理事务中心 天津市 300070
摘要：现代城市尤其是特大型城市的安全，对排水系统安全运行有很高要求，对排水设施运行响应、运行效率和管理技术水平等提出更高标准。城市排水泵站作为市政工程的重要基础设施，担负着城市防洪、排涝、排污等重任。加快排水泵站的科学发展，完善排水泵站的监控功能，推进排水泵站信息化建设，为提高排水系统的技术管理水平，确保城市排水安全，促进社会经济良好运行奠定良好基础。
关键词：城市；排水泵站；自动化改造
1城市排水泵站控制系统分析
对城市排水泵站运行进行控制，积极应用自动化技术，建立功能完善的自动化控制系统，可以实现无人值班工作要求，整个管理过程中无需人员进行直接参与控制工作，只需要对泵站各设备进行巡查、维修和调试即可，在提高控制效率的同时，减少工作量，提高工作效率。为实现排水泵站自动化控制，在对其进行研究设计时，需要确保其具有较高抗干扰性，应用屏蔽双绞线与屏蔽层，并对所有设备进行接地处理，保证系统设备运行可靠性。同时还应采用双电源设计方式，在其中一供电源出现运行故障后，可以启动备用电源，确保系统的正常运行，满足城市生产生活需求。并且，基于城市排水泵站建设系统的日益完善，为满足整个系统内所有设备有效管理，需要建立远程控制系统，对控制回路应用两种独立工作模式，可以根据方式选择开关来确定工作方式，在自动控制故障后可以及时转到间手动控制模式，提高控制效率。另外，城市排水泵站体系需要维持长时间运行模式，自动化控制系统的设计，需要实现数据采集，作为实时控制基础，通过科学决策和精确控制，来对整个系统运行进行有效控制，并及时处理存在的故障。
2排水泵站自动化建设存在的问题
2.1泵站自动化建设水平不一，功能不完善
1）泵站自动化建设水平参差不齐，有的泵站自动化设备型号陈旧，有的仍采用人工操作。2）一些泵站缺乏数据采集和处理功能，监控和通信功能不完善。3）运维人员操作水平不高，泵站管理维护能力不足，利用效率低。这些问题增加了排水泵站的运维管理成本，降低了运行效率，难以满足未来“无人值守”的发展需要。
2.2系统运行分散、信息缺乏、管理一体化
目前，排水泵站管控分散，规模大，群控率低，缺乏综合调度，给运维管理带来诸多不便：基础数据集成共享机制不完善，中心缺乏对泵站的监控；泵站的运行仅限于本地，不能满足远程调度指挥的需要，在调度管理、数据分析、决策支持等方面缺乏有效的支持，因此，为提高排水泵站自动化运行的智能化，实现智能化调度管理，必须建立和完善信息管理与控制平台。
2.3缺乏自动化建设标准不利于泵站的升级改造
在现有的排水泵站设计规范中，有关自动化系统的内容较少，缺乏详细的施工指导。由于区域环境的差异和发展需求的不同，排水泵站的建设没有统一的标准。对于新建泵站，由于软硬件接口、网络通信协议等缺乏整体标准，后期不可避免地要与现有泵站进行联合运行改造，这将导致二次建设，增加改造难度。为了指导新老泵站的自动化建设，根据现状分析结果，提出了一套该地区排水泵站自动化建设标准。
3排水泵站自动化建设技术路线
3.1系统设计要求
对城市排水泵站自动化控制系统进行设计，应选择先进计算机技术，对各项数据资源和软硬件资源进行有效保护，选择逐步过渡到统一、标准运行模式。所选软硬件与操作系统均满足平台运行要求，并总结以往管理经验，提前编制数据资源维护、安全、纠错等处理方案，同时提高系统扩展性，为满足系统发展要求预留接口。
3.2主机操控RTU执行模式
RTU也称为远方数据操控，利用这种执行模式作为城市排水泵站自动化控制系统的执行方式，由于远方数据具备继电保护和控制编程等功能，主机操控RTU执行模式对于泵站设备的开关量输入、输出与模拟量的输入、输出等可以进行保护。而且在主机操控RTU执行模式中，以太网作为重要的媒介载体来对主机进行操控，通信能力较强，因此选择主机操控RTU执行模式时能够有效地弥补主机操控通信协议设备执行模式和主机操控PLC通信协议设备执行模式时的不足，但应用主机操控RTU执行模式时资金投入量较大，因此各城市排水泵站电气自动化控制系统在具体选择时，需要针对自身的实际情况来合理选择。
3.3建立一体化信息管理系统
结合排水泵站技术业务和排水公司的运营管理需求，建立一体化信息管理系统。该系统搜集汇总各排水设施的采集数据和运行参数，并对数据进行分析处理，辅助城市排水策略制定和决策支撑。同时，一体化信息管理系统对各泵站还能进行远程集中控制，迅速有效地发挥中心的指挥作用，达到实时控制、优化调度、科学决策的目标。一体化信息管理系统主要包括以下部分。1）监控平台。监控平台通过与各泵站进行信息交换和通信，实现对各排水设施运行状况的实时监测，为生产调度提供及时准确的生产运行数据，为企业决策提供基础数据支持。2）数据中心。数据中心用于接收、储存和提供调度决策所需的数据。数据中心软件包含基础信息数据库、实时数据库和历史数据库等，对各类数据进行统一接入、梳理和标准化管理，为一体化信息管理系统提供全面、多层次的数据服务。3）业务平台。业务平台是将排水泵站的监测数据及调度决策历史记录等数据和信息进行共享和发布，为各级排水用户提供综合信息检索、浏览、处理和发布等功能。业务平台具有良好的人机界面，对生产运行状况可进行实时、可靠监测，整合各排水设施的相关信息和生产运行数据，并进行分析和展示，运维人员根据信息进行综合科学调度。
3.4PLC在排水泵站自动化监控中的应用
（1）做好相关的硬件设计。在排水泵站系统中的硬件主要包含有主机、泵站及光纤网络、控制单元以及相关的外部设备，其中主机是关键部分，又可以细分为液晶显示器与语音报警工作站。硬件系统包括主机、泵站及光纤以太网、现地控制单元（LocalControlUnits，LCU）以及其它外部设备。当信号接通后，需要将交换式的光纤以太网直接将其接入到交换机，通过控制单元完成信号道光信号的转化，在控制室交换机的基础上建立星形网络。作为控制单元中的主要部分，LCU需要承担起对数据信息的收集处理、监控等责任，需要落实到位。需要注意的是，其它诸如语音报警、记录打印机等外部设备也是整个系统中不可缺失的部分，需要一一进行配备。（2）不断优化软件设计。如果说硬件设备是PLC排水泵站自动控制系统的基础，那么软件设计就是整个系统的灵魂所在，不仅需要进行数据采集，以及后续的分析处理，还需要具备对系统运行状况进行监视与故障报警功能，对系统还需要起到保护作用，决定了整个系统的实际运行效率。
3.5建设排水泵站建设标准化体系
通过对信息资源进行梳理和业务流程关联分析，结合业务管理需求，因地制宜建立符合当地排水部门技术管理要求的排水泵站建设总体标准。对于待改造或新建泵站，提出统一的数据标准，便于后期统一维护管理。同时建立相应的排水泵站运维管理标准体系，推动各级部门生产管理工作规范化，并开展标准规范实施效果评价，结合反馈信息进行改进。
结论
对排水泵站自动化控制系统进行分析，需要确定系统功能特点，基于实际管理需求来做好系统软硬件系统设计，保证各项功能模块的正常运行，对泵站运行进行远程控制与实时监控，提高泵站运行可靠性。
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