XX排水管理处泵站
自动化系统解决方案
1.项目背景
排污提升泵站是城市排污系统最主要的节点，也是城市水污染防治和城市排污防涝的骨干工程，担负着收集城市生活和生产污水，并及时排放的任务，是保证城市正常运转的生命线。

随着城区规模不断扩大，XX污水管网也在不断增加，这就给城市给排水系统提出了更高的期望和要求。

目前，全市污水排水管理在管理和运行上面临一定的难度。

首先，排水管理泵站点多面广，造成人力资源的严重短缺；其次，泵站一站式管理，在管理方式及安全上存在诸多隐患；第三，增加维护人员造成管理成本加大；第四，给全管网带来调度运行和管理控制的难度，遇到突发事件难以及时响应和处理；第五，各泵站的现实情况，造成各泵站运行维护成本高，工作强度大。

为切实解决以上问题，提高城市污水排放自动化控制能力，同时提升生产控制、管理水平建立一套完整的雨（污）水泵站自动化系统已成为非常迫切的事情。

2.目标及建设原则
2.1项目目标
通过本系统建立一套覆盖全市的雨（污）水泵站自动化系统，从根本上改变排水管理的工作方式，能够极大地提高工作效率。

建立和完善各排污泵站自动监测体系，逐步建立覆盖全省的污水排放预警监测网，实现排污泵站的自动化管理和科学协调、综合调度。

2.2建设原则
在本项目建设过程中，将遵循以下原则：
➢先进性与适用性
系统的技术性能和质量指标应达到国际领先水平；同时，系统的安装调试、软件编程和操作使用简便易用，容易掌握，适合本项目特点。

该系统汇聚当前众多先进技术，体现了当前自动化控制技术与网络技术的最新水平，适应系统发展的要求。

➢经济性与实用性
充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。

➢可靠性与安全性
系统的设计具有较高的可靠性，在系统故障或发生紧急情况后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。

➢开放性
以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边环境的具体状况灵活组合，可实现泵站的远程控制。

➢灵活性和扩展性
系统设计中考虑到技术的发展和系统更新、扩充及升级的需要。

预留本项目的系统扩展和功能接口。

该项目设备的控制容量上保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口。

➢追求最优的系统配置
在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以降低系统整体造价。

3.解决方案
3.1建设思路
本系统的建设思路是：总体规划、分步实施。

大体分以下步骤建设：
1、建立针对各雨水、污水泵站的现场监测系统
根据泵站的实际情况，建立泵站现场环境监测、水位监测；
设置现场数据PLC、能够读取各种数据，设置系统实时自动管理；
能够根据需要自动开启排污栅栏，自动启动排水水泵。

第一阶段实际意义：建立初步排污泵站自动化管理系统，逐步取消人工干预，减轻人工工作强度。

2、构架统一城市排水网络构架
在完善各泵站自动化控制的基础上，统一规划全市试点排水网络架构，建立覆盖所有泵站及主要排污管道的视频监控系统，建立全市污水排水调度监测中心，做到自动监测（控制）和视频监控管理相结合。

第二阶段实际意义：建立排污泵站管理运维体系，建立排污泵站监控调度中心，逐步减少人工现场巡检次数，基本实现泵站无人值守管理模式。

3、建设统一的城市防汛监测体系
在前期工作基础上，不断完善现场泵站各类监测设备，逐步实现全市排污泵站自动化管理和统一的视频监控体系。

依托数字太原大平台，基于物联网应用技术建立雨水、污水预警监测系统，建立覆盖全市的雨污水泵站防汛信息平台。

实现城市污水排水管理新模式。

3.2技术架构
3.2.1近期目标
近期目标是通过本项目建设，实现第一批21个试点泵站的无人值守，操作控制权将全部上移至控制中心统一调度，统一进行业务流程重组。

一期目标的实现可以最大化的节约人力资源，提高运行效率，降低成本，同时使运行的安全性、可靠度进一步加强，实现设备远程控制、远程管理的目的。

排污泵自动化改造工程分为以下系统：
中控室上位机系统，负责自动化全系统的检测、控制、响应，并能生成各生产报表供相关人员查看。

泵站PLC控制系统，通过现场设备及操作PLC，实现手动、自动、遥控三种控制方式。

通讯系统借助电信运营商网络或VPN光纤广域网络进行对点通讯。

安防系统，对泵站现场情况及设备运行情况进行监视并录像，为泵站安全运行提供保障，防止人为破坏及事故预防。

根据泵站的实际情况，建立泵站现场环境监测、水位监测；设置现场数据PLC、能够读取各种数据，设置系统实时自动管理；能够根据需要自动开启排污栅栏，自动启动排水水泵。

试点泵站系统现场条件见附表。

3.2.2结构设计
在各个排污泵站采用分布式计算机控制系统，泵站控制以分散控制、集中管理的方式进行设计。

系统整体设计采用分层结构，分别包括：基础控制平台层、通信应用调度层、系统数据管理层和生产质量分析层，其中基础控制层是整个系统的基础和关键。

控制功能软件是现场控制器的主程序，实现泵站无人职守下的全部控制功能，包含程序初始化、远程遥控、参数修改、水位自控、设备运行及事故应急等多种功能，其特点是集数据采集、通信、遥控、自控于一体，完成各种参数的自动巡回检测，进行数据整理、运算、存储、输出、报警，与远程控制中心通过VPN 通信方式构成
广域通信网，实现远程通信和控制。

控制功能系统具有以下功能：
（1）采集泵站数据：压力、水位、水位差、流量等。

（2）控制泵站设备：水泵运行、电动闸阀动作、格栅启停等。

（3）水泵运行管理：根据水位变化和设备状态，结合设备运行时间，自动调整水泵运行顺序。

（4）实时通信校正：解释、执行中控室的遥控指令。

（5）故障应急处理：对故障源定位、报警和处理。

（6）模糊控制判断：根据不同水位区域，结合水位变化率，准确判断水泵投运数量。

3.2.3安防系统
在各泵站安装设置红外对射报警和视频监控装置，可以起到视觉预警，同时达到防盗作用，通过VPN通信接入监控中心数字化图像监控工作站，进行报警显示、记录和录像，监视污水泵站设备安全和水位实况。

3.2.4虚拟编程
在泵站水泵运行顺序控制方面，我们设计的思想是当一台泵起动时，真对本次运行时间进行计时，同时将其加到累计运行时间上，并按每个泵的累计运行时间进行排序，按排序结果置相应的起动序号。

当系统根据模糊控制器的输出判定需要起动泵时，程序检测相应的起
动序号，按起动序号起动相应的水泵，停止序号的设定在起动时也同时完成的，即起动每一台泵时，按顺序也同时设定其停止序号，以保证先启的泵先停，后启的泵后停，避免一台或数台水泵长期工作，其他水泵闲置的情况；因此，当出现某一台泵故障时，自动控制程序会跳过该泵
而正常运行控制，增强了自动程序的故障处理能力。

由于控制器CPU 的局限性，在进行复杂控制时对控制器资源要求很大，会造成CPU 不必要的负担，为此我们在编程过程中把程序虚拟化，只考虑出现的情况，不进行全部设备优化。

3.2.5预警监测平台
在各泵站监测管理的基础上，逐步建立覆盖全市的污水排水预警监测系统。

在该系统中采用统一系统架构、统一平台、统一设计的模式进行整体设计。

排水监测预警平台是城市排水预警系统数据信息处理和服务的核心，整个系统由计算机网络、数据库、应用系统组成，主要功能包括信息汇集、信息服务、预警信息发布模块等。

污水排水监测预警系统结构
针对城市排水预警系统实际需求和特点，结合XX污水排水管理处的实际现状，我们提供一套完整、可靠、实用、方便的整体解决方案：它由一体化泵站自动监测站、污水水位自动监测站和中心站（分中心站）组成。

系统构成如下图所示：
污水排水监测预警设计总体示意图
系统采用了自动监测和人工监测方式灵活布置污水排水站点，进行雨量、水位数据收集和上报，其通信系统可借助数字太原的平台通信方式，在本地可通过无线传输和预案设定的报警级别实现分级声光告警，中心站（分中心站）通过多通信信道接收数据，并支持基于网络的远程查询及传真、短信发布、无线语音广播等发布方式。

4.整体预算
针对近期目标结合本项目实际情况，项目一期建设费用预算如下：
1、一期项目费用
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2、泵站设备报价
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3、二期建设预算
二期建设费用包括调度中心机房建设、网络建设及租赁费用、视频监控系统建设，预计费用约400万左右。

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5.系统意义
本系统的建立将适应城市发展，随着城区面积的增加，污水泵站会不断地增加，本系统建立后，可以及时反馈各泵站运行信息和泵站现场情况，协调污水的排放关系，有利于管理处的整体节能降耗工作。

减少管理费用。

同时，各泵站将减少人工值班和日常维护工作，泵站的日常值班人员将腾出更多的精力处理更重要的事情，从而减轻了工作强度，提高了工作效率。

规范了科学化操作、强化了人性化管理。

预警监测平台的使用，将帮助排水管理处监控中心科学掌握污水排放规律，合理定制各污水泵站的启动时间，使流入污水厂的水量均衡，避免同时大量排水，提高运行的安全性、可靠性，运行质量、响应时间可以大幅领先于人工操作，同时，在减灾防灾、应急处理中发挥积极的作用。