排水泵站智慧化改造实践.pdf
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1、SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯信 息 与 智 能 2023 NO.16 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯排水泵站智慧化改造实践吴阿敏 何巍伟 武今巾(合肥中科国禹智能工程有限公司 安徽合肥 230088)摘要:该文介绍了长沙市某排水泵站的智慧化改造实践,提出了建设智慧泵站的“1234”工程,即建立一套智慧化泵站建设管理标准,进行体制和管理两方面的创新,构建面向管理、业务、运行三个方面的支撑体系,搭建智能控制、智能动力、智慧安防、智慧管理四大系统。实现泵站全业务、全过程智慧化管控,以技术发展驱动行政管理模式创新,改变泵站传
2、统低效的管理方式。关键词:智慧泵站 无人值守 物联网 智能控制中图分类号:TU992.25文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2023)16-0066-04Practice of the Intelligent Transformation of Drainage Pumping StationsWU Amin HE Weiwei WU Jinjin(Chinese Academy of Science(Hefei)&Guoyu Intelligent Engineering Co.,Ltd.,Hefei,Anhui Province,230088 China)Abstract:Th
3、is paper introduces the practice of the intelligent transformation of a drainage pump station in Changsha,and proposes the 1234 project for the construction of intelligent pumping stations,that is,to establish a set of management standards for the construction of intelligent pumping stations,innovat
4、e the two aspects of the system and management,build a support system for the three aspects of management,business and operation,and build the four major systems of intelligent control,intelligent power,intelligent security and intelligent management,so as to realize the intelligent management and c
5、ontrol of the whole business and whole process of the pump station,drive the innovation of the administrative management mode with the development of technology,and change the traditional inefficient management mode of the pump station.Key Words:Intelligent pump station;Unattended operation;Internet
6、 of Things;Intelligent control泵站是城市水污染防治和防汛排涝的骨干工程,承担着收集城市雨污水并及时输送排放的任务,是保证城市排水系统正常运转的重要节点。近年来,国家多次发文提出要提高城镇污水收集处理能力与防汛排涝能力,建立智能化管控平台,实现传统排水行业的数字化转型和效能提升,加速推进新型城镇化建设。对于泵站的智慧化发展,从技术层面说,随着科技的进步,排水泵站自动化程度和信息化程度的不断提高,智慧泵站最终要达到无人值守的功能目标,是未来行业技术发展的必然趋势1-3。建设智慧泵站,需要充分利用自动控制技术,物联网、大数据、视频安防等新一代信息化技术,通过将各种先进手
7、段进行集成应用,最终达到无人值守的运行管理目标,这是实现泵站行政管理专业化和日常运营专业化的需求体现,也是当前解决泵站人员供需矛盾、提高泵站能效和运行管理水平的有效举措4。随着近几年视频监控技术、门禁、周界防范系统、以太网络、物联网、信息技术的不断发展,电气产品的日益完善,技术层面实现真正意义的无人值守已无障碍。当前,国内排水泵站的智慧化发展已有诸多研究DOI:10.16661/ki.1672-3791.2302-5042-4344作者简介:吴阿敏(1988),女,本科,助理工程师,研究方向为城市排水信息化建设。66SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯 2023
8、 NO.16 信 息 与 智 能科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION和实践。刘江啸等人5在南水北调工程中,针对大型泵站机组开发了一体化智慧管控平台,并全面实现数据感知采集、智能预警和预测、设备全自动化控制的目标;李家劲等人6分析了泵站集中式处理型平台架构的特点和缺点,并研究了边缘计算型系统架构的特点以及在排水泵站智慧运管平台中的应用优势;张皓孙7介绍了上海传统大型污水泵站的智慧化改造过程,并实现了污水泵站无人值守运行的技术目标;针对管理不便的分散式一体化泵站,汤军8、祝雅杰等人9分别提出了智慧化运维管理的方法和基于工业互联网技术的运营管理系统。本文通过介绍长沙市
9、某泵站的智慧化升级改造实践,以期为城市排水泵站的精细化管理和智慧化发展提供经验。1 现状分析1.1 概况此泵站为雨、污一体的合建泵站,泵站总装机容量1 147 kW,总排渍流能力27 918 m3/h(6.63 m3/s),总提升能力3 900 m3/h(0.75 m3/s)。主要设施包括3台提升泵(137 kW+275 kW)、6台排渍泵(6160 kW)、1台粗格栅抓斗、4台细格栅、1台皮带机、10个闸门、13个阀门、1台电磁流量计、3台超声波液位计、1套植物液除臭系统、3台变压器、1套计算机监控系统等。按照相关行业标准划分,属于大型泵站,为有人值守半自动联网泵站。在此基础上对泵站进行智慧
10、化升级改造,实现泵站安全高效、无人/少人值守、自动化控制运行的智慧化管理模式。1.2 主要问题分析泵站主要存在的问题如下。(1)作为重要的大型泵站,泵站PLC系统缺少冗余设计。(2)水泵电气柜图纸缺失,内部线路凌乱,部分配件老化,水泵的部分重要状态信号缺失或无法接入PLC系统。(3)格栅机、输送机,未接入泵站PLC中,其现场电气柜内控制回路仅具备启停功能,无故障保护回路,同时格栅机部分重要状态信号存在缺失,如抓斗格栅机无信号接口,只能就地操作。(4)闸门、阀门,现场电气控制箱仅具备现场控制的功能,未给自控系统预留信号接口,且柜内元器件锈蚀情况严重,闸门、阀门无信号获取条件。(5)通风设备和照明
11、设备,目前通过人工操作开启或关闭,未实现自动控制,除臭设备仅能现场操作,未给自控系统提供信号接口。(6)泵站各高低压开关柜未给自控系统预留信号接口,无法进行电力监控与能耗管理。(7)泵站仅有13个摄像头,其中10个均为同轴模拟摄像头,清晰度较低。部分区域或重要工艺点没有视频监控或存在死角,如泵坑水位、格栅间水位、闸门状态、排口、配电间等。(8)配电间温烟感传感器不足,自动灭火设施缺失。(9)门禁系统缺失,位于大门外可伸手进入泵站操作按钮进行开门或关门,安全防护较低。(10)泵站入侵报警系统缺失,无法及时探测非法入侵并示警。(11)当前泵站UPS电源应急使用时间约2 h左右,应急续航时间不足。(
12、12)区域分中心管理1020座泵站,与总中心采用专线通信。区域分中心目前没有实现对泵站的控制,通过总中心信息分享实现对泵站的监视。(13)总中心实现了对泵站的监视,但没有对泵站进行控制。与泵站网络通信采用联通专网,没有冗余网络。2 智慧化改造2.1 总体目标在技术上实现泵站无人值守运行管理的功能目标,是泵站智慧化改造的核心目标,即实现泵站日常运行状态实时监控,运行控制全自动化,无须人工干预和操作,故障报警、应急处置等可实现远程监视和操作控制10。总体目标是通过对传统典型泵站进行智慧化改造,探索无人值守泵站的运行管理模式,优化人员与资源配置,促进管理模式创新,建立起一套符合未来发展的泵站管理体系
13、,实现泵站运行的节能降耗、提质增效以及泵站管理运营的专业化水平,为长沙市排水泵站的数字化发展提供实践基础。2.2 总体设计利用新一代信息技术,采用微服务架构模式,按照智慧泵站“1234”工程,即一套标准、两项创新、三个面向、四大智慧应用系统建设,实现泵站全业务、全过程智慧化管控的总体目标。2.2.1 一套标准建立一套智慧化泵站标准规范,包括智慧泵站数据、功能等建设标准及运营管理标准。2.2.2 两项创新一是进行体制创新,深化泵站管理单位体制改革,优化人员及资源配置,实现“提质增效”;二是进行管理创新,创新管理模式,引入市场运营,提升公众服务能力。2.2.3 三个面向一是面向管理支撑体系,以工作
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