近年來(lái)我國(guó)城市內(nèi)澇(lào)災(zāi)害(hài)頻(pín)發，造成人員(yuán)傷亡(wáng)以及經(jīng)濟損(sǔn)失(shī)嚴(yán)重，嚴(yán)重(zhòng)威脅著城市(shì)的(dí)安全。數(shù)據顯(xiǎn)示，2015-2018年我國平均每年受(shòu)淹或(huò)發(fā)生內澇城市的數(shù)量約占我國(guó)城市數量的1/5；人(rén)民生命(mìng)財產(chǎn)也損失嚴重(zhòng)，據(jù)統計，2021年截至上(shàng)半(bàn)年，我(wǒ)國因洪澇(lào)災害所(suǒ)死(sǐ)亡失蹤(zōng)人數達(dá)26人(rén)，造(zào)成經濟(jì)損失(shī)達(dá)135億元(yuán)。一方麵，我們需要積(jī)極建設(shè)和(hé)管理排水(shuǐ)設(shè)施；另一方麵，建立城(chéng)市防(fáng)洪排澇監(jiān)測預警(jǐng)係統。它不僅(jǐn)可以為管理部門提(tí)供城市河(hé)流(liú)和道(dào)路水(shuǐ)位(wèi)的實時信(xìn)息，還(huán)可以為城(chéng)市(shì)防洪管理提供(gōng)技(jì)術和(hé)數(shù)據(jù)支(zhī)持(chí)。泵站遠程(chéng)監(jiān)控係統基(jī)於(yú)物聯網和邊(biān)緣(yuán)計算(suàn)等技術(shù)，以(yǐ)本地自控(kòng)結合(hé)大數(shù)據遠(yuǎn)程(chéng)監(jiān)控平台，為(wéi)城市洪澇災(zāi)情(qíng)監(jiān)測，內澇(lào)預警(jǐng)和治(zhì)理等方麵(miàn)提(tí)供解決(jué)方案。

1. 城市泵站的分(fēn)類(lèi)

從應(yīng)用場景劃分，城(chéng)市(shì)泵站可以分(fēn)為(wéi)三(sān)大(dà)類(lèi)：排水(shuǐ)泵站(zhàn)，汙水泵(bèng)站(zhàn)和供水泵站，排(pái)水(shuǐ)泵站主要(yào)用以排水，排澇(lào)的(dí)泵站；汙(wū)水泵站用(yòng)來輸(shū)送(sòng)生(shēng)活(huó)廢(fèi)水；而供(gōng)水泵(bèng)站主要用(yòng)於城市(shì)生活供水。這(zhè)三類泵站對於城市運(yùn)轉，如何讓泵(bèng)站高效(xiào)，安全，低(dī)耗運(yùn)行是管理者(zhě)首先(xiān)需(xū)要(yào)關(guān)注的問題。泵站管理平台通(tōng)過(guò)現(xiàn)場監測控製傳感(gǎn)器，邊(biān)緣計算，雲平台結合(hé)本地(dì)PLC為(wéi)城(chéng)市泵站(zhàn)的管理(lǐ)提(tí)供(gōng)解(jiě)決方案。

1. 城(chéng)市(shì)排(pái)水泵站(zhàn)的(dí)電氣設計

根據DJG 08-22-2018《城鎮排(pái)水泵(bèng)站設計標準》，排水(shuǐ)泵站(zhàn)根據(jù)功(gōng)率需(xū)求(qiú)和當(dāng)地供(gōng)電條件(jiàn)，一般采(cǎi)用35kV或10kV供電。城(chéng)市排(pái)水泵(bèng)站負荷(hé)等(děng)級為(wéi)二級(jí)負(fù)荷，重要(yào)地(dì)區的泵站(zhàn)應按照(zhào)一級負(fù)荷(hé)設(shè)計(jì)。二級負荷的(dí)泵站一般(bān)需要有兩路電(diàn)源互(hù)為(wéi)備用或一路常(cháng)用一(yī)路(lù)備用(yòng)；一(yī)級負(fù)荷的泵(bèng)站需(xū)要(yào)有兩路(lù)獨立(lì)的(dí)電源，一(yī)路電源故障時另外(wài)一路(lù)電源可(kě)以(yǐ)不受(shòu)影(yǐng)響(xiǎng)獨立供電，特殊(shū)情況下(xià)還(huán)需要設(shè)置(zhì)自(zì)備電(diàn)源。以一(yī)個排水泵站為(wéi)例，設(shè)置3台10kV高(gāo)壓(yā)異(yì)步電動機和2台0.4kV異步電動機，平時2台0.4kV異步電機運行即(jí)可(kě)滿足(zú)排澇要(yào)求，在汛期*大可以5台(tái)電(diàn)機同時(shí)運行(háng)，見圖1。

10kV母(mǔ)綫采(cǎi)用(yòng)單母(mǔ)分段接綫(xiàn)，0.4kV母綫(xiàn)采(cǎi)用單(dān)母綫(xiàn)或(huò)單母分段接綫(xiàn)。為(wéi)了(liǎo)減小電機啟動對係(xì)統造(zào)成(chéng)的(dí)衝擊，功(gōng)率(shuài)較大(dà)的電機采用軟啟動器啟動。10kV電動(dòng)機無功補償(cháng)采用(yòng)就地(dì)補償(cháng)機製(zhì)，並(bìng)確保(bǎo)補償後(hòu)功率(shuài)因數為0.95左右；0.4kV電(diàn)動機(jī)采用集中(zhōng)式無功補(bǔ)償(cháng)，補償(cháng)後(hòu)功(gōng)率(shuài)因(yīn)數(shù)不低於0.9。

圖1 中小(xiǎo)型排(pái)水泵(bèng)站電(diàn)氣接綫示意圖

1. 泵站的(dí)電氣自動化二次設(shè)計(jì)

3.1 泵(bèng)站(zhàn)電氣設(shè)備的自動(dòng)控(kòng)製(zhì)，測量，保護(hù)，監(jiān)視(shì)，通訊(xùn)方麵。其內容(róng)包(bāo)括(kuò)：泵站高壓(yā)送(sòng)，變(biàn)電(diàn)係統；泵(bèng)站(zhàn)0.4kV配(pèi)電(diàn)係統；泵(bèng)站直(zhí)流係統(tǒng)；電(diàn)機(jī)的(dí)綜合保(bǎo)護(hù)係(xì)統。泵(bèng)站的保(bǎo)護(hù)測控(kòng)裝(zhuāng)置(zhì)配置(zhì)如圖2所示。所有(yǒu)裝置均具(jù)備(bèi)通(tōng)訊接口，可(kě)通(tōng)過(guò)智能網(wǎng)關(guān)接入(rù)本地監(jiān)控係統或(huò)者區域泵站管(guǎn)理平台(tái)，智(zhì)能(néng)網關(guān)具(jù)備邊緣計(jì)算(suàn)和邏(luó)輯控製功(gōng)能(néng)，可(kě)根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行工況進行(háng)自動控製(zhì)。

圖(tú)2 泵(bèng)站(zhàn)保(bǎo)護測(cè)控裝置(zhì)配(pèi)置圖(tú)

表1 泵(bèng)站(zhàn)保(bǎo)護(hù)測控(kòng)裝(zhuāng)置選型(xíng)

3.2泵(bèng)站及(jí)重(zhòng)要輔(fǔ)機係(xì)統(tǒng)的(dí)自動(dòng)控製，測(cè)量(liáng)，監視(shì)，通訊方麵(miàn)。其(qí)內(nèi)容包(bāo)括(kuò)：為(wéi)主(zhǔ)機配(pèi)套的(dí)油係統的控製（例(lì)如：水泵(bèng)葉片調節壓(yā)力油(yóu)係統，快速閘(zhá)門液(yè)（油）壓操作係統，油(yóu)係(xì)統(tǒng)，齒(chǐ)輪箱冷卻(què)油係(xì)統(tǒng)等）；為主(zhǔ)機(jī)配套的(dí)氣(qì)係統(tǒng)的(dí)控製（為(wéi)真(zhēn)空(kōng)破壞閥（虹吸(xī)式泵(bèng)站(zhàn)）所(suǒ)配的(dí)低(dī)壓氣係統，為水(shuǐ)泵葉(yè)片調節配(pèi)套的壓(yā)力油及(jí)其(qí)它氣(qì)動(dòng)工(gōng)具(jù)用的(dí)中壓(yā)儲(chǔ)能(néng)氣係統）；泵站水(shuǐ)係(xì)統(tǒng)（為(wéi)主機(jī)組(zǔ)配套(tào)的冷卻水(shuǐ)係統，泵(bèng)站排水(shuǐ)係(xì)統和(hé)消防用(yòng)水係統等）。

3.3 各(gè)種(zhǒng)非電(diàn)量(liáng)的自動測(cè)量，監視，通(tōng)訊(xùn)方(fāng)麵。其內容如下(xià)：水(shuǐ)工安(ān)全方麵的(dí)位移，沉降(jiàng)，揚(yáng)壓力(lì)，應力(lì)等(děng)各(gè)種監(jiān)測(cè)；水文(wén)，水位(wèi)，水情，水(shuǐ)量，水質等(děng)各種監(jiān)測(cè)；各種溫(wēn)度，濕度(dù)的監(jiān)測(cè)；絕緣監(jiān)測；各(gè)閘門開度，荷(hé)重等(děng)監測。

這(zhè)些信(xìn)號(hào)均為模擬量(liáng)和(hé)開(kāi)關量(liáng)形(xíng)式(shì)輸出(chū)，采集信(xìn)號為(wéi)4-20mA模(mó)擬量信(xìn)號和開(kāi)關(guān)量(liáng)信(xìn)號，這(zhè)些(xiē)信(xìn)號主(zhǔ)要(yào)PLC裝(zhuāng)置采(cǎi)集(jí)並(bìng)進(jìn)行相應(yīng)的(dí)告警(jǐng)和控(kòng)製，數(shù)據可(kě)上傳泵(bèng)站(zhàn)管(guǎn)理平台(tái)。

為了(liǎo)提高(gāo)可(kě)靠性(xìng)，4-20mA或(huò)者0-5V模擬(nǐ)量(liáng)信(xìn)號需要(yào)增加(jiā)信號隔(gé)離(lí)裝置來實現限(xiàn)壓(yā)，限流(liú)，隔離等(děng)措施(shī)，增加係統的抗(kàng)幹擾能力(lì)。

表(biǎo)2 泵(bèng)站(zhàn)信號采集(jí)及(jí)隔離裝置選(xuǎn)型

3.4 泵(bèng)站應設(shè)置正(zhèng)常工(gōng)作照明(míng)和(hé)應急照明，並(bìng)滿(mǎn)足各(gè)場所照(zhào)度要求(qiú)，應(yīng)急(jí)照(zhào)明持(chí)續供電時間應不少於30min。

表(biǎo)3 泵站照(zhào)明(míng)係統(tǒng)要求(qiú)

安科瑞為(wéi)泵(bèng)站(zhàn)提(tí)供(gōng)消(xiāo)防應急照明和疏(shū)散(sàn)指示係(xì)統和(hé)智(zhì)能(néng)照(zhào)明(míng)控製係(xì)統解決(jué)方案(àn)。正常工(gōng)作照(zhào)明可(kě)以(yǐ)采用(yòng)感應控製，定(dìng)時控(kòng)製(zhì)，遠(yuǎn)程(chéng)控(kòng)製等控(kòng)製方式(shì)，滿足(zú)泵站工作照(zhào)明要求(qiú)。應(yīng)急照明和疏散指(zhǐ)示係統提供(gōng)不少(shǎo)於90min的應急照明(míng)，采用(yòng)集(jí)中電源供電(diàn)，確保(bǎo)消防安(ān)全(quán)。消防應急照(zhào)明(míng)和(hé)工(gōng)作照明(míng)控製均可接入(rù)泵(bèng)站管(guǎn)理(lǐ)平台實(shí)現集中監測和控製。

圖3 泵(bèng)站消防(fáng)應急(jí)照(zhào)明(míng)和工(gōng)作(zuò)照(zhào)明係(xì)統

3.5全站的視(shì)頻監(jiān)視係統及(jí)視頻(pín)信(xìn)息上(shàng)傳(chuán)。

1. 泵站(zhàn)管(guǎn)理係統

泵站管理平台(tái)由本地(dì)保(bǎo)護(hù)測控(kòng)裝置(zhì)，測量(liáng)采(cǎi)集儀表，PLC自(zì)控裝置，視(shì)頻(pín)安(ān)防，本(běn)地控製(zhì)係統以及區(qū)域(yù)泵站管(guǎn)理平台組(zǔ)成。通過泵站(zhàn)管理(lǐ)平(píng)台(tái)可(kě)以實現對(duì)區域內泵站(zhàn)的(dí)數(shù)據(jù)采集(jí)，運行(háng)監(jiān)測，控(kòng)製調節，能耗(hào)分(fēn)析，事故預(yù)告報(bào)警，事(shì)件記(jì)錄，運維管(guǎn)理(lǐ)等(děng)功(gōng)能，實現泵站(zhàn)無人值(zhí)守，集中運維(wéi)管理，提(tí)高(gāo)泵站(zhàn)的運行可靠(kào)性(xìng)。

圖4 泵(bèng)站(zhàn)管(guǎn)理平台(tái)網(wǎng)絡結構示(shì)意圖(tú)

4.1 泵站管(guǎn)理(lǐ)係統(就地(dì)部(bù)署)

Acrel-2000M泵站(zhàn)管(guǎn)理(lǐ)係統部署(shǔ)在(zài)泵(bèng)站內部，實(shí)現對泵(bèng)站(zhàn)的(dí)全(quán)麵監(jiān)視，控製(zhì)和運(yùn)行記(jì)錄，在異(yì)常(cháng)時(shí)可及(jí)時發出報(bào)警信號，保(bǎo)障泵(bèng)站運(yùn)行(háng)安(ān)全(quán)。

1. 泵閘(zhá)全景圖

泵閘(zhá)全(quán)景圖可以幫助用(yòng)戶進(jìn)行全麵(miàn)的(dí)監測泵閘全麵的(dí)運行(háng)狀(zhuàng)態，比(bǐ)如內外河水位，節製閘東(dōng)西(xī)方向的開度(dù)，內外側(cè)閘門的開度(dù)，水泵(bèng)運(yùn)行的狀態(tài)以(yǐ)及電流(liú)。

泵站(zhàn)總(zǒng)覽(lǎn)及單(dān)綫圖顯示(shì)

查看(kàn)泵(bèng)站(zhàn)配電回(huí)路的分布和連接(jiē)情況以(yǐ)及(jí)主(zhǔ)要的(dí)電(diàn)參量(liáng)。主(zhǔ)要數據(jù)包括：三相電流(liú)，三相電壓(yā)，功率，電(diàn)能(néng)，功率因數，回(huí)路(lù)名稱。

節(jié)製閘(zhá)監(jiān)控(kòng)

監(jiān)測節製閘(zhá)運行(háng)狀(zhuàng)態(tài)，比如閘門開(kāi)度，是否鎖定解鎖等(děng)狀(zhuàng)態(tài)，同時具(jù)備監(jiān)測內外河水(shuǐ)位(wèi)的趨勢，油泵的(dí)運(yùn)行情(qíng)況。另(lìng)外(wài)在該(gāi)功(gōng)能模塊可(kě)以實(shí)現對節(jié)製閘，油(yóu)泵的(dí)遠程控(kòng)製功(gōng)能，並可以(yǐ)進行遠方/就地(dì)控(kòng)製的切換。

水泵運(yùn)行(háng)監控

監測水泵運行狀(zhuàng)態，比如(rú)運(yùn)行(háng)，停(tíng)止(zhǐ)，保(bǎo)護(hù)裝置故(gù)障(zhàng)等狀(zhuàng)態，實現對水泵遠程控(kòng)製，排(pái)水引(yǐn)水(shuǐ)聯動(dòng)控製(zhì)，在(zài)實(shí)現(xiàn)遠程控(kòng)製(zhì)功能(néng)之(zhī)前(qián)將(jiāng)水(shuǐ)泵(bèng)，工(gōng)作(zuò)閘(zhá)門(mén)PLC控(kòng)製(zhì)櫃(guì)選擇(zé)遠(yuǎn)方。排水(shuǐ)引水聯(lián)動時，係(xì)統將下發進水閘(zhá)門(mén)打開(kāi)命(mìng)令，直至(zhì)進水閘(zhá)門全開狀態(tài)。

閘門監(jiān)控

監(jiān)測工(gōng)作門(mén)，油(yóu)泵(bèng)運(yùn)行(háng)狀(zhuàng)態(tài)，比如(rú)運(yùn)行，停(tíng)止等(děng)狀態，在該功(gōng)能模塊(kuài)可(kě)以實(shí)現對工作門(mén)，油泵遠程(chéng)控製。

趨勢曲(qū)綫分析

可(kě)以監測電機運行負荷(hé)曲(qū)綫，內(nèi)外(wài)水位(wèi)曲(qū)綫等等，幫(bāng)助用(yòng)戶(hù)分析(xī)和記錄(lù)運行(háng)趨勢。

此外(wài)，係統還具(jù)備異(yì)常報警，報表製表等功能，使(shǐ)管理人員及(jí)時了解電(diàn)站(zhàn)運行(háng)情(qíng)況(kuàng)。

4.2 區(qū)域(yù)泵(bèng)站管理(lǐ)平(píng)台(tái)

AcrelEMS泵(bèng)站(zhàn)管(guǎn)理平台(tái)設(shè)置在雲服務(wù)器或者區(qū)域指(zhǐ)揮中心(xīn)，實現對區(qū)域內(nèi)不(bù)同類(lèi)型(xíng)泵(bèng)站的統(tǒng)一監控，提高管理效(xiào)率。平台(tái)具備泵(bèng)站地理(lǐ)位置顯(xiǎn)示，泵(bèng)站3D展示，電(diàn)力監控(kòng)，數(shù)據查(chá)詢(xún)，控(kòng)製調節(jié)，能(néng)耗(hào)分(fēn)析，視頻(pín)監控(kòng)，報(bào)警(jǐng)管理(lǐ)，設(shè)備管理，運維管理(lǐ)等功(gōng)能。數據可(kě)通(tōng)過(guò)4G無綫(xiàn)專(zhuān)網或網絡傳輸。

1. 泵(bèng)站地(dì)理位(wèi)置標識

可在(zài)地圖標識(shí)泵(bèng)站位置，點擊(jī)地圖上圖(tú)標可直接(jiē)進入泵(bèng)站監(jiān)視界麵(miàn)。

1. 泵站工(gōng)藝(yì)3D展(zhǎn)示

通(tōng)過2.5D或(huò)3D界麵(miàn)實時展示泵站(zhàn)運行(háng)狀態，包(bāo)括電(diàn)氣(qì)數(shù)據，管網，水(shuǐ)位(wèi)，閘門(mén)狀態等。

電力(lì)監(jiān)控

實時監測泵站(zhàn)配(pèi)電係(xì)統運(yùn)行狀況，包(bāo)括(kuò)電氣參(cān)數，越(yuè)限/異常報警等(děng)等(děng)。

泵站非電(diàn)量監控(kòng)

平台可(kě)展示(shì)泵站變壓(yā)器(qì)，電機，綫纜等關鍵接點溫度，另外(wài)可對泵站(zhàn)電機(jī)振(zhèn)動，環(huán)境(jìng)溫(wēn)濕(shī)度，水位，閘門狀態，視(shì)頻(pín)，門禁等(děng)各(gè)種(zhǒng)參量，並可(kě)設(shè)置越(yuè)限報警(jǐng)。

能耗(hào)分析

分(fēn)析各(gè)泵(bèng)站電能消耗數據(jù)和(hé)碳排放分(fēn)析，對(duì)標(biāo)水泵能(néng)效指標(biāo)，為管(guǎn)理者進行設備能(néng)效升(shēng)級改造提(tí)供(gōng)數(shù)據(jù)支持。

報警分析(xī)

平台(tái)可對區域(yù)內泵站(zhàn)的(dí)報警進行(háng)分級：普通，嚴重，事(shì)故(gù)三個級別，並(bìng)對(duì)所有(yǒu)事故進(jìn)行(háng)分析，幫(bāng)助管理者更好(hǎo)了(liǎo)解泵(bèng)站(zhàn)的(dí)運行(háng)狀況，避免錯過重(zhòng)要(yào)的(dí)報警(jǐng)信(xìn)息(xī)

設(shè)備檔(dàng)案及運維(wéi)管(guǎn)理

平台針對(duì)泵站(zhàn)設備建立設備檔(dàng)案庫，記錄設備(bèi)生產(chǎn)廠(chǎng)家(jiā)，性能(néng)參數(shù)，維護(hù)保養信(xìn)息(xī)，並生(shēng)成設備二維碼，支持運維巡檢，缺陷記錄，工(gōng)單管理(lǐ)，事故(gù)搶修等運維(wéi)管(guǎn)理流程(chéng)，幫助(zhù)用戶更高效的管(guǎn)理泵站運維(wéi)。

此外(wài)平(píng)台(tái)可接(jiē)入各(gè)泵(bèng)站(zhàn)的照(zhào)明控(kòng)製係統(tǒng)，應(yīng)急照明(míng)和疏(shū)散(sàn)指示係統(tǒng)數據(jù)，通過(guò)平(píng)台進行(háng)統一(yī)監(jiān)控(kòng)管(guǎn)理(lǐ)，提高泵站的運行(háng)安(ān)全和(hé)管理(lǐ)效率。