Lonworks控制網絡技術在城市排水泵站自動化中的應用
1.摘要：本文闡述了基于Lonworks控制網絡技術的城市排水泵站自動化系統。
2.概述
目前國內許多大中城市都靠江臨海，每年的防汛工作責任重大，同時，隨著經濟的發展和城市人口的不斷增加，城市工業污水和生活污水的排放量也隨之逐年增加，所以，雨季防汛和日常排水任務十分繁重。但目前城市排水調度管理尚缺乏可靠的自動化手段，而且排水泵站一般分布較為廣泛，站點也較分散，絕大多數泵站基本上還是采取人工測報水位、流量等運行參數和人工開停機等相對落后的方式進行運行和管理，使得排水調度管理工作比較被動。隨著科學技術朝著網絡化、信息化方向的不斷發展，這種落后的運行管理方式越來越不能適應社會和科學技術發展的需要。因此，為了在城市防汛指揮和日常排水調度管理工作過程中能及時、準確、可靠地掌握水情、雨情和工情信息，科學、及時、準確地調度涵閘、泵站設施協調、正常工作，減少和避免水澇災害，確保城市安全度汛和保障人們正常的生活、工作秩序，建立完整的城市排水調度管理網絡系統，加快實現城市排水泵站的自動化運行對提高我們市政設施的管理水平，節約成本和有效利用資源都有深遠的意義。
3.城市排水泵站自動化需求
城市排水調度管理系統將對全市的多個檢測點及泵站設備實現分布式監控和集中管理。
城市排水調度管理系統采用分布式遠程控制網絡對各監控點的液位、流量、雨量，泵站水泵的電流、電壓、開機臺時設備運行狀態等數據進行實時采集，同時對各排水泵站的水泵，撈污機和閥門設備實現實時自動遠程控制，具體自動化需求如下表所示：
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4.基于Lonworks控制網絡技術排水泵站自動化系統技術特點及各種優勢
為了對分布廣、數量多的各監測點進行實時監測與控制，經過認真、仔細地對國內排水調度管理系統的現狀進行調研及分析后，我們認為基于LonWorks技術的遠程分布式排水調度管理網絡系統具有先進、成熟、功能實用性強、擴展性能好、開放性與兼容性好等優點，整套網絡結構靈活、可靠性高。能夠實現對全市排水系統運行過程中的水位、流量、雨量、涵閘、泵站設備、污水處理廠設備運行等數據的自動采集、網絡傳輸、存儲、統計匯總和就地/遠程實時控制，迅速地為城市排水管理部門提供準確、可靠的決策依據，使排水管理、污水截流控制、汛期排澇控制走向定量化、信息化、自動化、網絡化和科學化，從而提高城市排水調度管理的水平。
經過以上分析，去年我們將基于Lonwroks的控制網絡技術成功運用于南京市排水泵站自控系統中。
系統需求及結構如下：
系統監控中心通過電話撥號方式采集遠程監控站-南湖第二污水泵站的監測數據并可對主要設備進行遠程控制，采用同樣的方式，監控中心可對下屬的所有遠程監控站實現遠程監控，系統擴展十分方便，并且系統利用無線傳輸方式作為備份，即系統如果電話撥號方式通迅有故障，可啟用無線傳輸方式監控、監測遠程監控站。
系統結構如下圖：
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LonWorks控制網絡部分采用ECHELON公司、Smart Control等多家公司LON 節點安裝集成，標準導軌安裝方式。采用LonMaker集成工具進行網絡安裝，應用軟件采用美國Wonderware公司的Intouch7.0開發版開發。Intouch7.0是運行在WindowsNT/2000操作系統上的工業自動化組態軟件，使用戶可以非常方便、快速地構造不同需求的數據采集、數據存儲、數據查詢與監控系統。
建成后的南湖第二污水泵站分布式遠程監控系統不僅可以現場監控，還具備遠程監視/遠程診斷功能。
系統功能
南湖第二污水泵站分布式遠程監控系統分為兩個子系統。
一、變電站監控子系統
監測泵站配電房內變壓器、外配及相應的輔助設備的電量、非電量（溫度）、保護報警信號。
監測站內變壓器高、低壓開關及相應的輔助設備的投切狀態。
遠程控制站內變壓器高、低壓開關及相應的輔助設備的自動投切
二、泵站監控子系統
監測機組工作狀態、運行時的各電量參數、非電量（流量）、保護報警信號。
監測前池水位、后池水位。
利用智能控制模塊對各機組、撈污機及輔助設備實施自動開、停機。
實時顯示測量值、狀態量，各種數據、狀態、故障信息可采用圖形、表格、文字、曲線等形式顯示和打印。
具有密碼保護及權限設置功能。只有輸入的密碼正確，系統自動校核相應權限，只有滿足權限的用戶參數輸入和操作按鈕才起作用，否則不允許任何操作。
對錯誤操作及本站的操作范圍有所提示，軟件可引導操作員一步一步完成操作。
計算功能：計算日、月、年設備開停次數，累計運行時間。現場智能控制器自動均衡起泵時間。這樣也起到保護泵的要求。
數據查詢功能：查詢歷史操作、故障情況、機組歷史運行量。 三、報警功能
水泵由電動機過熱、油室進水、過流、過壓情況發生時，自控系統自動停泵切換，并至檢修狀態。如果在運行時發生故障，停泵后系統在比較后工作時間后，自動起動運行時間最短的水泵，來代替故障水泵運行，并自動撥號至上傳至監控中心。
煙霧探頭報警、門磁開關報警、水位越限、高、低壓開關報警
系統如果檢測到以上報警后，自動撥號到監控中心，將報警信息傳入監控中心，并發出聲光報警，以提示值班人員進行相應的應急措施。
以上功能的實現，完全依賴于Lonworks控制網絡技術特有的技術特點和優勢。
5.總結與展望
整個系統網絡結構靈活、可靠性高。自系統投入運行后，大大提高了工作效率，也減少了維護成本。日常排水調度管理工作過程能及時、準確、可靠地掌握水情信息，科學、及時、準確地調度泵站設施協調、正常工作。
在南湖二站成功實現遠程自動監控后，可逐步將南京市所有泵站進行自動化集成，由一個監控中心進行集中監控后，能夠實現對全市排水系統所有泵站運行過程中的水位、流量、雨量、涵閘、泵站設備、污水處理廠設備運行等數據的自動采集、網絡傳輸、存儲、統計匯總和就地/遠程實時控制，迅速地為城市排水管理部門提供準確、可靠的決策依據，使排水管理、污水截流控制、汛期排澇控制走向定量化、信息化、自動化、網絡化、科學化和實時化，從而提高城市排水調度管理的水平，減少和避免水澇災害，確保城市安全度汛和保障人們正常的生活、工作秩序。
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