排澇泵站自動化升級改造研究

吳樹勇

摘 要 排澇泵站的正常運行，事關防汛工作的開展。從排澇泵站的運行、管理現狀來看，雖然多數從業者在工作精力以及技術革新等方面并未松懈，但排澇泵站本身存在的設備設施老化、設備技術經濟指標差等問題，以及防災減災工作整體部署對排澇泵站提出的新要求，都使得排澇泵站的升級改造成為必然趨勢。本文就排澇泵站的自動化升級改造進行分析，以期為排澇泵站工作能力的提升以及管理機制的完善提供參考。

關鍵詞 防汛排澇;排澇泵站;自動化升級

大力推進防洪排澇工程建設，同步抓好蓄水抗旱工作，是新的歷史時期，防災減災工作的重要內容。尤其是針對沿海地區或者周圍存在大江、大湖的地區，每年夏季受到臺風或其他因素的影響，出現強降雨天氣，就很容易出現澇災險情，威脅到當地居民的人身安全與財產安全。作為城市排澇的重要組成，大中型泵站對防災減災工作的開展起著不可替代的中藥作用，如何做好整個泵站的全面升級，解決部分泵站存在的利用效率不足等問題，成為水利科技領域的重要議題。

1排澇泵站的自動化升級概述

作為防洪排澇工程的重要成員，排澇泵站的經濟、穩定運行以及管理機制的優化，直接關系到管養能力不足等問題的解決以及節能增效目標的實現。縱觀我國排澇泵站的建設現狀，有關其建設與改造、升級的指導性標準尚不完善，不同地區的排澇泵站的自動化水平仍存在較大差異。對排澇泵站的自動化升級相關的問題進行研討，明確其改造技術，具有重要的現實意義。回顧性分析現有文獻與調研結果，排澇泵站的建設、改造差異主要體現在以下幾個方面：①單站機電設備的自動化水平、管養水平偏低，設備的利用效率不高;②泵站群整體呈現規模大但控率低的態勢，實際運行的成本與收效不成正比;③雨污管道混接等問題嚴重制約了自動化改造工作的推進。基于新時期排澇泵站建設的總體要求以及現有排澇泵站被提出的提高運行效能的新任務，相關技術人員需要結合泵站自身的實際情況以及地區排澇工作實際，制定科學的自動化升級方案，確保改造后的排澇泵站能夠更好地完成排澇抗災的職能[1]。

2排澇泵站自動化建設存在的問題

自動化建設的最大特點，在于將站內監控、信號采集、設備控制等功能進行有效整合，并將泵站設備工況以及泵站中央信號系統等相結合，由遠方監控泵站的運行并實施控制，從實際效能來看，此種模式在提高整個泵站運行的自動化水平的同時，解決了人為干擾對泵站運行可靠性帶來的影響，且各類數據對泵站運行提供的信息支撐，也給節能增效目標的實現創造了條件。但在自動化建設過程中，受到某些客觀因素與技術人員主觀認知等方面的偏差的影響，其自動化改造現狀并不樂觀。

首先，排澇泵站工作的一項重要任務是在盡可能短的時間內將澇水排出，若某個地區的氣候條件與降水量規律存在較大的可變性，泵站自動化建設方案的設計將缺乏可靠的依據，在自動化標準尚未統一的情形下，盲目采取措施，將很容易出現以下兩類問題：①自動化建設的標準相對偏高，導致大量的設備閑置，引發投入資金的浪費問題;②自動化建設標準過低，難以滿足排澇工作的需要，需要進行二次建設，導致人力、財力、物力的浪費。

其次，在中小規模排澇泵站的改造過程中，問題相對較多的是老舊設備的更新，以及現代技術（以GPRS、傳感器等為代表）應用率偏低，而此類泵站呈現出的整體態勢，大致可以概括為各類機電設備缺乏完善的監測系統，這對自動化改造而言，無疑是一大難題。

再者，根據自動化建設的要求，排澇泵站必須具備故障報警、信息通訊、設備運行工況相關數據的采集以及實時監控等多項功能，而現有的泵站之中，具備上述條件的并不多。換言之，排澇泵站的自動化升級需要在相關設施、設備的完善上花費較多的時間、精力與資金。

最后，排澇泵站的自動化建設必須要有與之相匹配的管理人員、技術人員，在著手進行自動化升級方案的實施的同時，也應當明確自動化水平提升以后，泵站運行對從業人員任職要求以及觀念等提出的新要求。以高素質技師為例，在自動化改造完成后，從事同種工作的技術人員不僅需要具備既往要求的專業技術，還需要具有一定的自動化思維，同時能夠靈活運用相關自動化系統、設備，輔助自身完成各類技術性工作[2]。

3排澇泵站自動化改造思路

3.1 明確自動化系統的結構與改造方向

排澇泵站的改造是一項較為繁重的任務，要保證整個升級過程的順利推進，就必須明確泵站的自動化水平現狀以及改造的方向。結合前文的分析，現有的排澇泵站在設備以及配套設施、管理體制等方面或多或少存在一些缺陷，在掌握自動化系統結構（見圖1）、組成要素以及自動化水平的影響因素等的基礎之上，理性分析泵站現行狀況與自動化目標之間的差距，能夠更好地服務于改造方案的設計過程，確保整個改造過程的針對性。實際操作之中，考慮到自動化改造的趨勢，方案設計者還需要謹慎考慮系統內部各個環節的資源共享、泵站運行性能的可靠保障、運行過程中各自動化系統的操作難度等問題，遵循管養防范、資源解決、技術與經濟適用適度有限等基本原則，保證自動化改造的共享性與實用性。

3.2 ?重視單站自動化提升改造與智能性增強

單站自動化的實現與運行管理、日常維護方案的調整，是自動化升級的重要內容。但從部分地區做出的實踐嘗試來看，未能遵循一定的原則或者按照科學的思路，制定脫離實際的目標，不僅會影響到自動化水平的提升，還將帶來資源的浪費、自動化改造信心缺失等一系列后果。因此，在單站改造環節，應當摒棄盲目追求排澇性能的思想，依托泵站所在地區的地域特色，以現階段掌握的氣候數據為基礎，分析當地氣候變化規律，合理編制單站自動化改造方案。而對于氣候多變地區，也應當密切聯系當地天氣的歷史數據，確定澇情的“閾值”，并將其作為確定單站改造方案的重要參考。

在單站改造過程中，各類自動化系統運行的智能性體現，直接關系到后續智能化提升目標的實現。因此，從長遠角度考慮，關注自動化系統的智能實現，做好各類數據的有效交互與連接，也應當作為自動化改造的重任。以電氣設備的控制為例，傳統的監測模式主要關注閘門開度、進出口水位的監測;在自動化體系下，有關排澇泵站運行的各項參數、各個環節都應當納入監測范圍，并加強主機組狀態、輔助設備狀態的監測，實時獲取與設備運行工況相關的數據，為技術人員的決策以及控制指令的下達提供參考;而在智能化體系中，技術指標的分析與控制方法的決策都高度依賴智能系統對數據的分析，以監測數據的全面收集為前提，建立相應的分析模型，借助大量的數據進行深度學習，是智能化實現的重要前提。而在自動化改造階段，需要完成的任務便是明確自動化一般標準與重要監測項目，結合自動化系統運行實際，提出具有指導價值的技術標準，為分析模型的建立做好充足準備。

3.3 ?完善自動化建設的硬件與軟件

從某種意義上來講，自動化改造的實現依賴于相應自動化系統的引入，而自動化系統的有效運行又對機電設備的功能提出了一定的要求。因此，做好相關硬件的完善工作，對自動化建設的穩步推進有著實際價值。結合排澇泵站的硬件設施情況，不少地區的泵站以中小規模為主，在機電設備與設備控制形式方面都或多或少存在缺陷，尤其是監測方面，缺少有效的工具與管理辦法，嚴重制約了設備故障的排除等工作。而此類現象也導致了緊急排澇任務中突然出現設備不能正常運轉等風險。針對這一情況，泵站改造方案的設計者應當明確配套硬件的具體情況，以兼顧設備的性能與科學節能理念為主導，合理完善硬件設施。

而在軟件方面，自動化建設的實施必然需要信息化管理制度的落實，否則，自動化系統、設備的效能將大打折扣。從近年來的管理實踐來看，信息化管理體系的不完善，管理人員的信息化理念不足等因素，嚴重影響了管理活動的開展。泵站的自動化升級，勢必會帶來管理工作上的一些變化，如泵站收益、投入的分析，季節性特征對泵站效能發揮的影響等，都是需要管理人員結合具體情況進行具體分析的。而從提升自動化系統的可靠性角度考慮，重視群控聯合調度機制的建立，以充分發揮水閘作用于有效應對極端天氣等為主要方向，逐步完善地區排澇泵站網絡，亦能夠提高地區排澇泵站的工作性能，保證通道的有效利用與數據的可靠傳遞[3]。

4結束語

目前，部分地區的排澇泵站自動化水平仍然偏低，人為因素對排澇工作開展的干擾仍然較大。為提高排澇工作的可靠性與實際效率，泵站技術人員、管理人員應當理性分析自動化水平過低的主要原因，采取可行的自動化改造技術，實現排澇泵站的信息化管理、自動化運行。

參考文獻

[1] 徐哲.城市防洪排澇泵站自動化控制系統分析[J].湖北水利水電職業技術學院學報，2018，（1）：61-62.

[2] 李桂成.城市排澇泵站電氣及其自動化設計特點[J].居業，2019， （8）：31.

[3] 李祺.探究分層分布式自動化控制系統在泵站改造中的運用[J]. 中國水運（下半月），2018，（10）：132-133.