城市供水区域性加压泵站的无人值守控制应用

赵琰

摘 要：随着我国经济和社会的不断发展，对于城市供水的需求也逐渐增强，在城市供水区域性加压泵站的管理模式也进行了适当的改变，来加强对加压水泵的管理，在这种背景下，除了要让城市供水区域加压泵站发挥实际的作用以外，还要进行更好的控制和管理，目前我国对于城市供水区域性加压泵站进行无人值守控制应用的比较广泛。本文通过介绍城市供水的区域性加压泵站的无人值守控制方式以及背景技术等做出了详细的论述，供相关部门参考和借鉴。

关键词：城市供水;区域性;加压泵站;无人值守;控制应用

0引言

随着我国能源以及通信等行业的无人值守模式的全面推广，城市供水区域性加压泵站的无人值守控制也得到了广泛的利用。随着我国各行各业的不断发展，供水作为城市生活必不可少的项目之一，在人们的生活和发展中起着举足轻重的作用，为了加强控制的有效性和降低管理成本，采取了一种无人值守的管理控制系统，但是在目前的发展状况中，这种管理控制方式一直都没有得到系统性的建设，在实际应用中也存在着一些问题。只有将城市供水区域性加压泵站的无人值守的控制应用地科学合理，就能够实际的作用，给人们的生活带来便利的同时降低管理成本，促进城市的发展。

1 城市供水区域性加压泵站的无人值守控制背景技术

为了解决城市不断扩大的边远地区供水压力不够而无法正常给当地居民供水的现象，通常采用增设区域性加压泵站进行二次加壓的方法来解决该区域的供水问题，从而给人们带来更大的便利，实现居民的正常用水需求。区域性加压泵站主要由进水管、进水阀、蓄水池、送水泵、出水管、出水阀以及相应的自动控制监测系统构成，其中进水管都在加压站附近城市供水管网的主干道上开T接入。

但现有加压泵站基本采用分时段恒压供水和人工手动控制加压泵站的进水量和出水量，这种依托调度值班人员经验的调度模式有很大的随机性，缺乏科学调度，给实际的应用带来了一定的不利影响[1]。

但是区域性加压泵站在运行调度方面如果不科学调度运行则会造成加压站进水口附近管网压力波动大，并对自来水厂二泵房运行造成不利影响，会造成经济效益和社会效益双重影响。

这就需要建立无人值守控制系统来更好的解决上述问题。提供一种城市供水的区域性加压泵站的无人值守控制器及控制方法，用以解决现有加压泵站缺乏科学调度的技术问题。

2 城市供水区域性加压泵站的无人值守控制的应用

城市供水的区域性加压泵站的无人值守控制器及控制方法，该方式包括：数据采集模块用于采集数据;专家模块用于设定蓄水池的低水位和高水位的设定值，还根据用户需求设定各时段送水压力设定值;预测模块，用于根据加压泵站的出水流量的历史测量数据以及当前测量数据，进行时间序列分析预测未来一段时间内的各时段单位时间的出水量，并划分用水高峰期和用水低谷期;调度模块，用于计算在用水高峰期到来之前让蓄水池内液位达到高水位，并在高峰期结束后蓄水池内液位降到低水位时的各时段单位时间的进水量，并根据各时段单位时间的进水量调节加压泵站的进水阀门开度以调节进水量[2]。可实现加压泵站供水压力、流量的科学调度。

2.1数据收集模块

数据采集模块，用于采集加压泵站的进水阀门开度、进水流量、当前蓄水池水位、出水阀门开度、出水流量、以及出水泵的变频器频率，存储至历史数据并发送至调度模块。

2.2专家模块

专家模块，用于设定蓄水池的低水位和高水位的设定值，还根据用户需求设定各时段送水压力设定值;并将前述三种设定值发送给至调度模块。

2.3预测模块

预测模块，用于根据加压泵站的出水流量的历史测量数据以及当前测量数据，进行时间序列分析预测未来一段时间内的各时段单位时间的出水量，并划分用水高峰期和用水低谷期，将三者输入调度模块。

2.4调度模块

调度模块，用于根据未来一段时间内的各时段单位时间的出水量以及用水高峰期和用水低谷期，计算满足：在用水高峰期到来之前让蓄水池内液位达到高水位，并在高峰期结束后蓄水池内液位降到低水位，的条件时的各时段单位时间的进水量，并根据各时段单位时间的进水量调节加压泵站的进水阀门开度以调节进水量。

2.5优选地

调度模块调节加压泵站的进水阀门开度以调节进水量时，通过数据采集模块获取当前的进水流量并将当前的出水流量作为负反馈，以在下一次调节加压泵站的进水阀门开度时，根据负反馈校准后的各时段单位时间的进水量进行调节。

优选地，各时段单位时间的进水量通过以下计算：

在用水高峰期到来之前让蓄水池内液位达到高水位时，对用水低谷期内预测的各时段单位时间的进水量综合取平均值作为预测流量平均值，并将当前蓄水池水位与高水位之间的蓄水池的剩余蓄水量换算并均分为分摊流量，根据蓄水目标进水流量=预测流量平均值+分摊流量，分摊得到该时段的蓄水进水量;

在用水高峰期结束后蓄水池内液位降到低水位，对用水高峰期内预测的各时段单位时间的进水量综合取平均值作为预测流量平均值，并将当前蓄水池水位与低水位之间的蓄水池的剩余泄水量均分为分摊流量，根据泄水目标进水流量=预测流量平均值-分摊流量，分摊得到到该时段的泄水进水量。

优选地，在用水高峰期设置进水口最小流量，在用水高峰期进行泄水时，调度模块还控制泄水进水量始终大于等于进水口最小流量;

在用水低谷期设置进水口最大流量，在用水低谷期进行蓄水时，调度模块还控制蓄水进水量始终小于等于进水口最大流量。

自动供水的实现原理主要有以下三部分：

首先，当水池水位到达上限的时候，系统能够自动停止取水泵和电磁阀。第二，当水池水位下限的时候，系统能够自动打开电磁阀和取水泵，最后，当某台泵的管道压力到达上限时，系统优先关停该组取水泵、电磁阀，从而最大限度的保护管道安全。

3 优选地的实际应用

（1）优选地，数据采集模块，还用于采集加压泵站的出水压力，并发送至专家模块;专家模块，还用于根据各时段送水压力设定值，并结合出水压力作为负反馈，自动调整变频器频率，以使出水压力调至用户需求的各时段送水压力设定值。

（2）优选地，专家模块，用于设定蓄水池的最低水位和最高水位的设定值，发送至调度模块。

调度模块，还用于在当前蓄水池水位达到或超出最高水位时，控制加压泵站的进水阀门开度调小为零或者调至进水流量小于出水流量;还用于在当前蓄水池水位达到或低于最低水位时，控制加压泵站的出水阀门开度调小为零或者调至进水流量大于出水流量。

4 城市供水区域性加压泵站的无人值守控制系统的组成

4.1监控中心

设置监控中心的主要目的就是能够远程监控各个加压泵站的水池水位的情况，以及进站的压力、出站的流量和出站压力等，从而能够保证各个加压水泵站能够顺利的工作。其次，可以远程监控加压泵组的工作状态，通过对电流、电压以及保护状态工作模式的全面分析，能够根据实际情况切换水泵的控制模式，远程控制加压泵的启动和停止，充分发挥实际的作用。另外，在城市供水区域性加压泵站出现电流电压超出限度或者是水位超出标准之后，监控中心可以实现自动报警，自动报警之后能够将实际工作暂停，最快速度的有专门的接收人员来处理解决，还能够降低损失。最后，根据监控中心的各种检测信息、控制信息、报警信息和操作信息进行科学的储存工作，在后期出现问题或者检查的时候能够供相关工作人员查询，自动生成各种数据报表和数据曲线，综合的来看一定时期内城市供水区域性加压泵站的无人值守控制情况，找出问题，并且制定合理的解决措施，避免造成损失。

4.2通信平台

通信平台在目前的无人值守控制应用中主要分为两种，一种是有线通信。有线通信主要是指在每个加压泵站和水司之间租用光纤通信，能够将调度中心、泵站监控中心和各职能部门之间通过局域網通信，可以通过通信平台传输一些连续的图像等等。第二种是无线通信，指的是每个加压泵站与调度中心之间能够通过GPRS无线网络通信，调度中心、泵站监控中心和各个职能部门之间通过局域网进行有效的通信。但是这种平台并不能传输连续的图像，在使用的时候存在一定的局限性。总之，借助通信平台，能够将整个系统的各个部门充分的结合起来，把实际运用中的各类情况能够进行全面综合的反应，从而能够保证实际的工作的顺利进行。

5 城市供水区域性加压泵站的无人值守控制应用的两种方式

5.1有人值守，无人操作

这种方式指的是相关的部门安排了专门的工作人员进行现场的看守，对于实际运作进行观察，从而及时发现问题，有效的解决，但是实际运转的操作还是通过专门的技术人员来进行的，只有当现场出现一些突发情况或者异常的情况导致远程的操作无法进行的时候，才需要现场的管理人员进行相应的调整和维护。这种方式的缺点就是对于现场看守的管理人员身体素质要求较高，并且对于应变能力也有较高的要求，确保在突发情况产生的时候能够合理的解决，但是在一定程度上浪费了一些人力，对于技术能力没有很高的要求。

5.2无人值守，无人操作

这种方式相比于第一种方式来说更加的科学性和合理性，这也是在后期发展中想要达到的李先念该状态，在无人值守系统应用中，不需要专门的现场人员进行看守，实际使用中完全依靠系统的指令进行远程的操控来实现实际的运转，在这种方式的运转下，比较省时省力，只需要在一周或者每月到现场对设备进行检查和必要的检修维护就可以。这种方式虽然很便利，但是其中存在的一些问题，在后期的发展中还需要相关的人员进行不断的改进和调整。

6 结语

综上所述，城市供水区域性加压泵站的无人值守控制应用对于当地居民的供水问题带来了很大的便利，通过无人值守控制的应用，人们的用水需求得到了最大程度的满足，并且还节约了管理和控制的成本，目前采用的传统调度模式有很大的随机性，缺乏科学调度，给实际的应用带来了一定的不利影响，将无人值守控制系统利用到实际的城市供水区域性挤压泵站中除了要让城市供水区域加压泵站发挥实际的作用以外，还能够给人们的供水带来极大的便利，促进我国供水系统的发展。

参考文献

[1] 周涛.城市自来水泵房监控系统研究与实现[D].镇江：江苏大学，2013.

[2] 李刚，刘晓峰，雷楚武，等.城市供水系统中区域性加压泵站运行方式研究[J].城镇供水，2018（6）：22+48-53.