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摘 要：随着现代科学技术发展，建设城市污水计算机综合信息管理系统，实施计算机实时监控，使城市污水提升泵站实现了无人值守，设备自动运行和中央控制室的集中监控功能。针对污水提升泵站的主要特点和生产工艺要求，分别从计算机系统结构、现场的软硬件配置和程序设计等方面对系统的设计进行了详细的介绍。
关键词：污水提升泵站；智能仪表；远程监控；PLC程序设计
中图分类号：TP311.52
城市污水提升泵站计算机监控系统是指通过采用智能仪器仪表（液位计、流量计等）、PLC、触摸屏和计算机等设备对城市污水提升泵站的设备运行和工作情况进行自动监测、实时控制和管理，以确保污水提升泵站安全、经济、高效地运行。
泉州市排水管理中心下辖12个污水提升泵站（以下简称泵站），由于泵站的地理位置比较分散，在自动化改造前，每个泵站均需有人24小时值班，本次自动化信息系统改造（一期）针对其中的7个泵站，实现了泵站的自动运行，无人值守功能。整个计算机监控系统主要由中央控制室和现场控制泵站组成。
1 中央控制室
中央控制室是整个污水提升泵站计算机信息系统的核心，负责管理整个计算机监控系统的数据库及生产过程调度。各个现场控制站将现场所有设备（水泵、阀门、通风机、排渍泵和格栅机等）运行数据信息和液位计，污水流量计等仪表数据信息通过通讯网络传输到监控计算机上，计算机信息系统能自动完成所有数据的实时显示、储存、分析、报警及生成各种报表和曲线。中央控制室由设在中央控制室的5个工作站（计算机）、3台数据库服务器、若干个VPN路由器、彩屏LED、大屏幕显示设备、打印机、集团网络数据交换机、电信宽带、UPS电源等主要设备构成。中央控制室主要负责对各泵站的所有运行数据（每个水泵运行时的电流，电压和污水液位，流量等）进行实时存储、显示，并生成各种报表（如每日污水流量报表等）及对各种曲线（各水泵运行电流等）进行分析、处理、打印，并根据生产工艺要求对各个泵站设备进行自动和人工控制，完成实时监测和远程控制现场泵站设备。主要功能如下：
1.1 实时数据采集监测及远程控制功能。（1）计算机实时采集监测各个泵站的污水池水位、瞬时污水流量及每日累计污水流量及每台水泵、阀门、格栅机、通风机和排渍泵的启停状态、保护状态、运行时的电流、电压及各台水泵的本次累计工作时间等。实时采集监测各个泵站门禁、消防及安防报警信息；（2）计算机远程控制各个泵站每台污水泵、阀门、格栅机、通风机和排渍泵的启停工作并能切换各个泵站每台污水泵、格栅机、通风机和排渍泵的控制模式（远程单控或自动控制）。
1.2 主要的报警功能和相关操作者权限设置。（1）污水池的水位低于水泵的运行下限警戒水位报警。（2）各台水泵运行时电压、电流超上下限时报警，各个阀门开、关时间超时报警、跳闸报警。（3）非法闯入报警及火灾报警。（4）当设备报警时，相关操作人员可以将相关设备的状态设置为检修，防止误操作，待修好后再设为取消检修。（5）可分别对不同的操作使用者授予不同的使用权限。
1.3 各种数据存储及报表、曲线信息查询。（1）计算机定时自动存储各种监测数据（如污水水位，电机电流等和污水流量等）并可进行信息查询。（2）计算机自动记录突发事件的报警信息（如低警界水位、电机的运行电流超上下限、阀门开关时间超上下限和跳闸等）及当时监测各个设备运行数据并可以进行所有事件报警信息查询。（3）计算机自动记录操作人员的各种操作信息（以防人员误操作）及当时监测数据并进行所有操作信息查询。（4）计算机可以将监测各水泵运行时的电流电压、液位、污水流量等数据和报警数据生成报表及曲线，数据可以导出，支持打印输出。
1.4 视频图像监视。通过互联网将视频图像信息传输至信息中心，实现实时监视、视频图像数据存储，回放，并可以远程控制摄像机的变焦，拍摄方向及角度。实现实时监测数据与视频在同一屏幕上显示，可以同时监测多个泵站视频和数据，也可以切换成单个泵站的视频和数据显示。
1.5 计算机信息系统扩展。（1）考虑到将来随着城市发展，泵站数量的增加，本计算机信息系统可以增加所需监控的泵站。（2）同时可以增加、修改、删除软件及PLC程序功能模块及并预留与其他系统的通讯接口。
2 现场控制泵站
每个泵站均安装PLC、触摸屏和各种智能仪表（液位计、流量计等），可以实时准确地监测污水池水位、污水流量；及监测并就地控制水泵、阀门、通风机、格栅机等的启停状态、控制模式（单控或自控）、电压、电流、保护状态（是否跳闸）；各个泵站安装摄像机、硬盘录像机、门禁系统、消防和红外报警主机负责监测门禁、消防及安防报警、巡检。以下是主要功能及说明：
2.1 每个泵站使用一个PLC（SIEMENS S7—300），一个触摸屏采用现场工业以太网通信，支持光纤通信并支持GPRS无线通信。同时光纤通信及无线通讯时均支持图像监控。泵站的PLC程序支持水泵、格栅机、通风机和排渍泵的现场及远程控制，同时支持阀门现场控制、自动控制、远程控制阀门的启停，支持远程切换控制模式（单控或自控）。通过PLC程序可以自动显示各水泵的本次累计运行时间，方便切换各水泵轮流工作，实现所有水泵均衡磨损。同时通过程序实现中央控制室远程设置、修改终端的工作参数功能 ，实现远程维护终端设备
2.2 现场的触摸屏读取、修改、设置测控终端的工作参数（如开停水泵时所需的水位等）并能读取，显示及查询当日电机运行时的电流曲线，污水流量和水位曲线。触摸屏上显示测控设备的工作状态、显示每台水泵的工作电压、电流、显示污水池水位、污水流量和阀门的是否开关到位（全开、全关）信息。
并能主动提示报警信息，如：污水水位超下限报警、水泵工作、保护状态变化（有无跳闸）、电流电压超上下限等报警。并能在设备发生故障时，将该设备设置为检修状态，待修好后取消检修状态，再投入运行。
2.3 主要程序设计：水泵和阀门自动启动程序如下：
3 结束语
通过对污水提升泵站自动化及计算机信息系统改造，中央控制室计算机能对各个污水泵站的运行和工作情况进行自动监测、实时控制和管理，实现了污水泵站无人值守及确保泵站系统安全、经济、高效地运行，大大提高了污水收集率，为节能减排，促进泉州的生态文明建设做出了巨大的贡献。
参考文献：
[1]吴中俊，黄永红主编.可编程序控制器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2003.8.
[2]焦青亮.虚拟专用网VPN 的前世今生[J].电脑知识与技术，2007.1
[3]胡寿松主编.自动控制原理.北京：科学出版社，2001
关键词：污水提升泵站；智能仪表；远程监控；PLC程序设计
中图分类号：TP311.52
城市污水提升泵站计算机监控系统是指通过采用智能仪器仪表（液位计、流量计等）、PLC、触摸屏和计算机等设备对城市污水提升泵站的设备运行和工作情况进行自动监测、实时控制和管理，以确保污水提升泵站安全、经济、高效地运行。
泉州市排水管理中心下辖12个污水提升泵站（以下简称泵站），由于泵站的地理位置比较分散，在自动化改造前，每个泵站均需有人24小时值班，本次自动化信息系统改造（一期）针对其中的7个泵站，实现了泵站的自动运行，无人值守功能。整个计算机监控系统主要由中央控制室和现场控制泵站组成。
1 中央控制室
中央控制室是整个污水提升泵站计算机信息系统的核心，负责管理整个计算机监控系统的数据库及生产过程调度。各个现场控制站将现场所有设备（水泵、阀门、通风机、排渍泵和格栅机等）运行数据信息和液位计，污水流量计等仪表数据信息通过通讯网络传输到监控计算机上，计算机信息系统能自动完成所有数据的实时显示、储存、分析、报警及生成各种报表和曲线。中央控制室由设在中央控制室的5个工作站（计算机）、3台数据库服务器、若干个VPN路由器、彩屏LED、大屏幕显示设备、打印机、集团网络数据交换机、电信宽带、UPS电源等主要设备构成。中央控制室主要负责对各泵站的所有运行数据（每个水泵运行时的电流，电压和污水液位，流量等）进行实时存储、显示，并生成各种报表（如每日污水流量报表等）及对各种曲线（各水泵运行电流等）进行分析、处理、打印，并根据生产工艺要求对各个泵站设备进行自动和人工控制，完成实时监测和远程控制现场泵站设备。主要功能如下：
1.1 实时数据采集监测及远程控制功能。（1）计算机实时采集监测各个泵站的污水池水位、瞬时污水流量及每日累计污水流量及每台水泵、阀门、格栅机、通风机和排渍泵的启停状态、保护状态、运行时的电流、电压及各台水泵的本次累计工作时间等。实时采集监测各个泵站门禁、消防及安防报警信息；（2）计算机远程控制各个泵站每台污水泵、阀门、格栅机、通风机和排渍泵的启停工作并能切换各个泵站每台污水泵、格栅机、通风机和排渍泵的控制模式（远程单控或自动控制）。
1.2 主要的报警功能和相关操作者权限设置。（1）污水池的水位低于水泵的运行下限警戒水位报警。（2）各台水泵运行时电压、电流超上下限时报警，各个阀门开、关时间超时报警、跳闸报警。（3）非法闯入报警及火灾报警。（4）当设备报警时，相关操作人员可以将相关设备的状态设置为检修，防止误操作，待修好后再设为取消检修。（5）可分别对不同的操作使用者授予不同的使用权限。
1.3 各种数据存储及报表、曲线信息查询。（1）计算机定时自动存储各种监测数据（如污水水位，电机电流等和污水流量等）并可进行信息查询。（2）计算机自动记录突发事件的报警信息（如低警界水位、电机的运行电流超上下限、阀门开关时间超上下限和跳闸等）及当时监测各个设备运行数据并可以进行所有事件报警信息查询。（3）计算机自动记录操作人员的各种操作信息（以防人员误操作）及当时监测数据并进行所有操作信息查询。（4）计算机可以将监测各水泵运行时的电流电压、液位、污水流量等数据和报警数据生成报表及曲线，数据可以导出，支持打印输出。
1.4 视频图像监视。通过互联网将视频图像信息传输至信息中心，实现实时监视、视频图像数据存储，回放，并可以远程控制摄像机的变焦，拍摄方向及角度。实现实时监测数据与视频在同一屏幕上显示，可以同时监测多个泵站视频和数据，也可以切换成单个泵站的视频和数据显示。
1.5 计算机信息系统扩展。（1）考虑到将来随着城市发展，泵站数量的增加，本计算机信息系统可以增加所需监控的泵站。（2）同时可以增加、修改、删除软件及PLC程序功能模块及并预留与其他系统的通讯接口。
2 现场控制泵站
每个泵站均安装PLC、触摸屏和各种智能仪表（液位计、流量计等），可以实时准确地监测污水池水位、污水流量；及监测并就地控制水泵、阀门、通风机、格栅机等的启停状态、控制模式（单控或自控）、电压、电流、保护状态（是否跳闸）；各个泵站安装摄像机、硬盘录像机、门禁系统、消防和红外报警主机负责监测门禁、消防及安防报警、巡检。以下是主要功能及说明：
2.1 每个泵站使用一个PLC（SIEMENS S7—300），一个触摸屏采用现场工业以太网通信，支持光纤通信并支持GPRS无线通信。同时光纤通信及无线通讯时均支持图像监控。泵站的PLC程序支持水泵、格栅机、通风机和排渍泵的现场及远程控制，同时支持阀门现场控制、自动控制、远程控制阀门的启停，支持远程切换控制模式（单控或自控）。通过PLC程序可以自动显示各水泵的本次累计运行时间，方便切换各水泵轮流工作，实现所有水泵均衡磨损。同时通过程序实现中央控制室远程设置、修改终端的工作参数功能 ，实现远程维护终端设备
2.2 现场的触摸屏读取、修改、设置测控终端的工作参数（如开停水泵时所需的水位等）并能读取，显示及查询当日电机运行时的电流曲线，污水流量和水位曲线。触摸屏上显示测控设备的工作状态、显示每台水泵的工作电压、电流、显示污水池水位、污水流量和阀门的是否开关到位（全开、全关）信息。
并能主动提示报警信息，如：污水水位超下限报警、水泵工作、保护状态变化（有无跳闸）、电流电压超上下限等报警。并能在设备发生故障时，将该设备设置为检修状态，待修好后取消检修状态，再投入运行。
2.3 主要程序设计：水泵和阀门自动启动程序如下：
3 结束语
通过对污水提升泵站自动化及计算机信息系统改造，中央控制室计算机能对各个污水泵站的运行和工作情况进行自动监测、实时控制和管理，实现了污水泵站无人值守及确保泵站系统安全、经济、高效地运行，大大提高了污水收集率，为节能减排，促进泉州的生态文明建设做出了巨大的贡献。
参考文献：
[1]吴中俊，黄永红主编.可编程序控制器原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2003.8.
[2]焦青亮.虚拟专用网VPN 的前世今生[J].电脑知识与技术，2007.1
[3]胡寿松主编.自动控制原理.北京：科学出版社，2001