青島市杭州支路泵站遠程監控系統設計

閻　亮

（青島水務集團有限公司排水分公司,山東 青島 266000）

青島市杭州支路泵站遠程監控系統設計

閻亮

（青島水務集團有限公司排水分公司,山東 青島 266000）

本文根據杭州支路泵站的實際情況，基于泵站的實際需求，對杭州支路泵站的工作原理、工藝流程、遠程監控系統的功能進行論述，設計了基于PLC的污水泵站遠程監控系統。本系統根據上位機的指令控制泵站的運行，值班人員根據泵站現場設備、監控系統的反饋，可自動或手動調整泵站各設備運行數量、運行時間，保證泵站穩定運行，從而實現遠程無人值守。

污水泵站;遠程監控;無人值守;PLC

0　引言

目前杭州支路泵站運行方式是派駐值班人員，值班人員每小時對泵站巡視一次，出現緊急事故與泵站管理員聯系。實際運行當中存在效率低、反應速度慢，不適應青島排水公司的智慧排水要求。本文設計遠程監控系統，對杭州支路泵站的實際運行情況進行實時掌握，實現設備安全、穩定運行，從而提高泵站管理效率，降低泵站運營成本，提高泵站現代化管理水平，實現智慧排水的要求。

1　杭州支路泵站現狀及工藝概述

（1）杭州支路泵站現狀。杭州支路泵站始建于1952年，1988年完成擴建，占地面積3330平方米，服務范圍東起福州路，西至孟莊路，南至江西路，北至宜昌路，服務面積約為18平方公里，主要收集來自重慶路、遼陽路、溫州路及杭州路等沿線污水，經加壓送至海泊河污水處理廠。杭州支路泵站設計排水能力為17萬立方米/日，目前泵站共有5臺水泵。（2）杭州支路泵站工藝。污水由進水閘門進入集水池，進水閘門的高度可以根據集水池液位高度進行自動校正，控制進水量，使集水池的液位保證在正常范圍內。污水由格柵機進行初步處理，將污水中較大的垃圾懸浮物撈出，由皮帶機送至垃圾箱，格柵可根據前后液位差進行自動打撈，也可根據固定時間間隔進行打撈。污水再經過沉砂池、篩網流入泵坑。泵站中的5臺水泵由液位控制系統進行控制，根據泵坑液位高度自動運行，污水經水泵提升后，流向海泊河污水處理廠。

2　杭州支路泵站監控系統需求分析

為實現杭州支路泵站在遠程監控的條件下穩定運行，監控系統需滿足以下功能（1）控制功能。中央控制監控中心可對泵站進行遠程控制，向泵站發出指令，控制泵站提升泵、格柵的啟動、停止，同時泵站可將采集到的參量通過通訊網絡傳遞到監控中心。監控中心再根據所收集到的數據、參量通過計算機發出指令，調整控制方式。（2）監視功能。中央控制監控中心與杭州支路泵站建立穩定的通訊系統，可對泵站內格柵、提升泵、高壓低壓柜的運行狀態、運行數據及泵坑液位、集水池液位進行遠程監控，并且可對數據進行自動存儲，實現數據通信、信息采集、執行指令。（3）報警功能。當泵站設備發生故障、設備運行狀態異常、集水池或泵坑液位超過預警值時，中央控制監控中心可自動接收報警，從而快速處理，保證泵站的正常運行。

3　監控系統設計

（1）系統結構。整個監控系統采用二級分布集中控制方式。第一級為中央控制管理級，第二級為泵站現場控制級，兩級之間通過以太網互聯，實現相關數據傳輸和交換，并由中央控制層對泵站進行控制。（2）系統組成。中央控制監控中心由兩臺工控機和DLP顯示屏組成及其他網絡設備組成，中央控制監控中心可對整個系統進行監視、顯示和管理。工控機通過網絡對泵站現場進行控制。遠程監控系統組成如圖1所示。（3）通信方式。采用VPN技術，將泵站的數據包穩定傳送至中央監控中心，實現泵站現場采集器與中央控制監控中心服務器進行穩定的雙向傳輸。1）VPN的功能。在公用網絡上建立一個專用網絡，進行加密通訊。VPN網關對數據包加密和數據包目標地址轉換實現遠程訪問［1］。2）VPN實現。中央監控控制中心采用固定IP方式上網，工控機建立VPN服務器。泵站配置VPN交換機、路由器，與中央監控控制中心進行連接。泵站內PLC控制系統、視頻監控系統與中央控制監控中心工控機分別形成一個虛擬局域網，從而完成中央控制監控中心對泵站監控的功能。

圖1　遠程監控系統組成

4　監控系統配置

遠程監控系統由檢測儀表、視頻監控系統、泵站PLC控制系統、中央控制中心上位機和網絡系統等部分組成。（1）下位機（現場控制系統）：采用SIMATICS7-300系列PLC，可對泵站中的提升泵、格柵等設備進行自由控制，采集設備及泵坑、集水池液位的相關工作狀態、水位、供電參量等數據，并可將數據匯總打包，上傳至中央控制監控中心。（2）上位機：上位機監控軟件選用Rockwell公司的RSView32軟件。通過PLC對泵站電源、提升泵、格柵等設備的現場運行狀況進行實時監控，并對故障進行及時報警。將從泵站接收到的數據包通過數據組態形成可簡易操作的計算機界面，從而中央控制監控中心值班人員可通過計算機對泵站數據進行分析處理、存儲備份，并向下位機發送控制命令。由于RSView32沒有S7-300PLC驅動，因此在上位機安裝SIMATICNET軟件建立OPC服務器，從而實現對PLC的通訊。（3）視頻監控系統。杭州支路泵站目前裝有7個攝像頭，用于對高低壓柜、格柵、集水池、提升泵等設備。視頻設備可通過泵站的網絡交換機連接到中央監控中心，實現實時監控。（4）儀表。格柵間集水池前后及泵坑內配置液位儀，對水池內液位進行測量；配備超聲波流量計，對污水排量進行實時監控；配備配電系統檢測儀表，對泵站內高低壓系統的電壓、電流、電度量及功率因數進行監測。

5　結語

遠程監控系統是污水泵站管理、運行的發展趨勢。杭州支路遠程監控系統的投入使用將會大大提高泵站的工作效率，使泵站的運行、控制、管理更加準確、穩定，降低運營成品，為其他泵站遠程監控系統的設計提供借鑒與參考。

[1]于祥,劉聯勝.探究VPN數據包傳輸過程[J].數字通信世界，2015(12).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.235