孫 衍 王龍飛 袁志波

隨著我國水利工程建設步伐的不斷加快，先進技術逐漸應用到水利工程建設過程中，人們對水利工程的質量也提出更高要求，尤其是對泵站運行情況的關注度逐步提高。然而，采用傳統(tǒng)的人工調節(jié)與控制模式已很難滿足時代的發(fā)展需求，因此，有必要提高泵站自動化水平，對泵站進行調節(jié)與控制，使得泵站更好地為人民所服務。

一、泵站綜合自動化優(yōu)化調節(jié)過程中存在問題

1.泵站自動化控制水平參差不齊

隨著科技的發(fā)展與社會的進步，雖然我國泵站自動化水平有所提高，但從整體上看并不具備較高的發(fā)展水平，在泵站建設過程中，通常都是圍繞某一施工項目的具體要求進行，缺乏衡量標準，不同泵站所采用的功能性技術指標也存在差異性。

2.對泵站自動化控制缺乏充分認識

自動化泵站的控制與發(fā)展雖然給人們的日常生活帶來便利，但從目前泵站工作人員的整體水平看，缺乏對泵站自動化控制系統(tǒng)的充分認識，一味地認為所謂的自動化只是通過鼠標對泵站的開關機控制，而對于泵站具體的資源調度以及經濟運行方面的知識缺乏了解。

3.對泵站實際運行方案缺乏分析

傳統(tǒng)的泵站調度方式大多依據(jù)上級部門的行政指令或者是泵站水池及水位進行決策，只有少數(shù)泵站對工程的實際運行方案進行有效分析，泵站的決策性水平和自動化水平都存在著一定缺陷，這也使得泵站工程的經濟效益以及社會效益得不到提高。

4.泵站調度系統(tǒng)尚待建立和完善

受相關條件限制，大多數(shù)泵站工程未能建立與之相適應的機組泵站調度系統(tǒng)，只能依據(jù)相關運行模式進行操作，這在一定程度上限制了泵站的運行以及調度。有些泵站水利工程雖然有足夠機組，具有一定的調節(jié)性，但卻沒有相關系統(tǒng)支持，使得泵站難以達到最佳的運行方式。

二、泵站綜合自動化控制系統(tǒng)的主要組成

泵站綜合自動化系統(tǒng)建設的主要目的是對泵站進行有效監(jiān)測，對泵站數(shù)據(jù)進行分析處理，使泵站在穩(wěn)定的情況下運行。

1.現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集

需要進行信息采集的包括：泵站機組中電流、電壓等電氣信息、非電氣信息（機組中壓力與溫度等）、機組實際的運行工況以及對機組進行有效調節(jié)與控制的信息內容。

2.上層監(jiān)控

合理建立上層監(jiān)控系統(tǒng)能夠掌握泵站各系統(tǒng)整體的運行狀況，一旦出現(xiàn)故障能夠及時發(fā)現(xiàn)，第一時間采取解決措施，并控制在合理范圍之內；上層監(jiān)控能夠將泵站的數(shù)據(jù)信息向可視化數(shù)據(jù)信息進行轉化，泵站工作人員可更便捷地查詢與分析泵站數(shù)據(jù)信息；上層監(jiān)控能夠查詢泵站工作人員的操作記錄，更好地對工作人員進行監(jiān)管，以確保泵站各系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的狀態(tài)下運行。

3.泵站數(shù)據(jù)管理與存儲

泵站綜合自動化系統(tǒng)能夠對泵站的各項數(shù)據(jù)信息進行管理與存儲，在此基礎上建立起相關的操作平臺，通過分析與管理泵站數(shù)據(jù)，更好地掌握泵站的運行狀態(tài)，同時合理接入到其他水利工程系統(tǒng)中，進而達到泵站數(shù)據(jù)信息的共享。

三、泵站綜合自動化系統(tǒng)優(yōu)化調節(jié)控制策略分析

1.現(xiàn)地控制層設計

在泵站自動化控制系統(tǒng)中，可編程邏輯控制位于現(xiàn)地控制板塊最主要的位置上，可編程邏輯控制系統(tǒng)也被簡稱為PLC。PLC系統(tǒng)在傳感器的作用下對泵站的流量、水位以及液體壓力等進行監(jiān)督與檢測，在此基礎上進行數(shù)據(jù)分析后，再通過現(xiàn)地控制板塊對泵站相關數(shù)據(jù)進行初步處理，最后通過泵站局域網將初步處理結果傳輸?shù)缴霞壊块T的服務器。在此過程中，現(xiàn)地控制板塊還能及時接收上級監(jiān)管部門發(fā)出的控制命令，泵站分層遠程自動化系統(tǒng)得以實現(xiàn)。除此之外，在優(yōu)化泵站綜合自動化系統(tǒng)中，為實現(xiàn)對加壓泵站以及水源泵站的控制，可以通過設置可編程邏輯控制性系統(tǒng)，更好地收集泵站傳感器采集的數(shù)據(jù)信息，隨時掌握泵站設備的實際運行狀態(tài)，如果數(shù)值超出警戒線范圍之外，第一時間發(fā)出警報，泵站工作人員可以更好地對其進行監(jiān)督。在對泵站進行監(jiān)控時，必須要對PLC配置相關的電源，并且準備備用電源，使監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮應有的作用。圖1為泵站自動化管理系統(tǒng)體系結構圖。

圖1 泵站自動化管理系統(tǒng)體系結構圖

2.監(jiān)督控制層設計

在泵站綜合自動化控制系統(tǒng)監(jiān)督與控制過程中，必須要接觸傳統(tǒng)的系統(tǒng)框架，合理區(qū)分客戶端與服務器。其中，服務器作為泵站中樞神經系統(tǒng)，為客戶端的查詢與訪問提供必要的數(shù)據(jù)支持，客戶端依據(jù)服務器上的數(shù)據(jù)進行命令的下達與決策。服務器需要建立相應的數(shù)據(jù)庫對泵站的相關數(shù)據(jù)信息進行存儲，建立與外部系統(tǒng)對接接口，實現(xiàn)泵站內所有數(shù)據(jù)資源的共享。

表1 實際泵組參數(shù)表

3.控制調節(jié)優(yōu)化

在人工調度時，泵站系統(tǒng)水位會出現(xiàn)低于或者是超出限定值的情況，只有極少數(shù)的情況水位會保持在合理范圍之內。因此，在泵站綜合自動化系統(tǒng)優(yōu)化調節(jié)與控制過程中，必須要對水位的控制給予高度重視，確保其在規(guī)定的范圍之內?？梢圆捎秒x散性的方式對電機機組的開啟數(shù)量進行控制，同時也要與泵站電機機組的連續(xù)性運行頻率進行有機結合，將傳統(tǒng)的人工控制模式與現(xiàn)代智能控制系統(tǒng)優(yōu)勢進行互補，引入模糊控制+PID控制變頻器的機制，目的是通過模糊控制機制合理地對電機機組的開啟數(shù)量進行控制，在PID的作用下實現(xiàn)泵站變頻度對實際運行頻率的控制。

四、實例分析

某地區(qū)泵站內設置2臺小型單級雙吸離心泵泵組，并且在離居民區(qū)比較近的區(qū)域內設置1個臨時性的水庫，泵站在用水低峰時入庫,高峰時出庫,一旦出現(xiàn)水量較大,水庫比警戒線水位低的情況下,則水泵的出庫與入庫同時進行。實際泵組參數(shù)以及運行數(shù)據(jù)進行分析見表1、表2。

由表1、表2可見，泵站以及泵組與水泵運行的工作區(qū)域嚴重偏離，使得消耗能耗過高，工作效率相對較低。在泵站應用自動化控制系統(tǒng)之后，泵站與機組整體工作效率水平得到提高。

五、結語

綜上所述，本文通過實例與理論分析，對泵站綜合自動化系統(tǒng)進行分析，通過泵站綜合自動化系統(tǒng)的應用，不僅能夠對泵站存在的故障性問題進行及時的控制，而且還在一定程度上提高泵站整體的工作效率水平，發(fā)揮應有的社會效益，使得泵站在健康、穩(wěn)定的狀態(tài)下運行，更加高效地進行水能輸送