基于Lonwroks技术实现城市排水调度管理系统的设计

1.概述

目前国内许多大中城市都靠江临海，每年的防汛工作责任重大，同时，随着经济的发展和城市人口的不断增加，城市工业污水和生活污水的排放量也随之逐年增加，所以，雨季防汛和日常排水任务十分繁重。但目前城市排水调度管理尚缺乏可靠的自动化手段，而且排水泵站一般分布较为广泛，站点也较分散，绝大多数泵站基本上还是采取人工测报水位、流量等运行参数和人工开停机等相对落后的方式进行运行和管理，使得排水调度管理工作比较被动。随着科学技术朝着网络化、信息化方向的不断发展，这种落后的运行管理方式越来越不能适应社会和科学技术发展的需要。因此，为了在城市防汛指挥和日常排水调度管理工作过程中能及时、准确、可靠地掌握水情、雨情和工情信息，科学、及时、准确地调度涵闸、泵站设施协调、正常工作，减少和避免水涝灾害，确保城市安全度汛和保障人们正常的生活、工作秩序，建立完整的城市排水调度管理网络系统，加快实现城市排水泵站的自动化运行对提高我们市政设施的管理水平，节约成本和有效利用资源都有深远的意义。

2.城市排水泵站自动化需求

城市排水调度管理系统将对全市的多个检测点及泵站设备实现分布式监控和集中管理。

城市排水调度管理系统采用分布式远程控制网络对各监控点的液位、流量、雨量，泵站水泵的电流、电压、开机台时设备运行状态等数据进行实时采集，同时对各排水泵站的水泵，捞污机和阀门设备实现实时自动远程控制，具体自动化需求如下表所示：

3.基于Lonworks控制网络技术排水泵站自动化系统技术特点及各种优势

为了对分布广、数量多的各监测点进行实时监测与控制，经过认真、仔细地对国内排水调度管理系统的现状进行调研及分析后，我们认为基于LonWorks技术的远程分布式排水调度管理网络系统具有先进、成熟、功能实用性强、扩展性能好、开放性与兼容性好等优点，整套网络结构灵活、可靠性高。能够实现对全市排水系统运行过程中的水位、流量、雨量、涵闸、泵站设备、污水处理厂设备运行等数据的自动采集、网络传输、存储、统计汇总和就地/远程实时控制，迅速地为城市排水管理部门提供准确、可靠的决策依据，使排水管理、污水截流控制、汛期排涝控制走向定量化、信息化、自动化、网络化和科学化，从而提高城市排水调度管理的水平。

经过以上分析，去年我们将基于Lonwroks的控制网络技术成功运用于南京市排水泵站自控系统中。

系统需求及结构如下：

系统监控中心通过电话拨号方式采集远程监控站-南湖第二污水泵站的监测数据并可对主要设备进行远程控制，采用同样的方式，监控中心可对下属的所有远程监控站实现远程监控，系统扩展十分方便，并且系统利用无线传输方式作为备份，即系统如果电话拨号方式通迅有故障，可启用无线传输方式监控、监测远程监控站。

系统结构如下图：

LonWorks控制网络部分采用ECHELON公司、Smart Control等多家公司LON 节点安装集成，标准导轨安装方式。采用LonMaker集成工具进行网络安装，应用软件采用美国Wonderware公司的Intouch7.0开发版开发。Intouch7.0是运行在WindowsNT/2000操作系统上的工业自动化组态软件，使用户可以非常方便、快速地构造不同需求的数据采集、数据存储、数据查询与监控系统。

建成后的南湖第二污水泵站分布式远程监控系统不仅可以现场监控，还具备远程监视/远程诊断功能。

系统功能

南湖第二污水泵站分布式远程监控系统分为两个子系统。

一、变电站监控子系统

监测泵站配电房内变压器、外配及相应的辅助设备的电量、非电量（温度）、保护报警信号。

监测站内变压器高、低压开关及相应的辅助设备的投切状态。

远程控制站内变压器高、低压开关及相应的辅助设备的自动投切

二、泵站监控子系统

监测机组工作状态、运行时的各电量参数、非电量（流量）、保护报警信号。

监测前池水位、后池水位。

利用智能控制模块对各机组、捞污机及辅助设备实施自动开、停机。

实时显示测量值、状态量，各种数据、状态、故障信息可采用图形、表格、文字、曲线等形式显示和打印。

具有密码保护及权限设置功能。只有输入的密码正确，系统自动校核相应权限，只有满足权限的用户参数输入和操作按钮才起作用，否则不允许任何操作。

对错误操作及本站的操作范围有所提示，软件可引导操作员一步一步完成操作。

计算功能：计算日、月、年设备开停次数，累计运行时间。现场智能控制器自动均衡起泵时间。这样也起到保护泵的要求。

数据查询功能：查询历史操作、故障情况、机组历史运行量。

三、报警功能

水泵由电动机过热、油室进水、过流、过压情况发生时，自控系统自动停泵切换，并至检修状态。如果在运行时发生故障，停泵后系统在比较后工作时间后，自动起动运行时间最短的水泵，来代替故障水泵运行，并自动拨号至上传至监控中心。

烟雾探头报警、门磁开关报警、水位越限、高、低压开关报警系统如果检测到以上报警后，自动拨号到监控中心，将报警信息传入监控中心，并发出声光报警，以提示值班人员进行相应的应急措施。

以上功能的实现，完全依赖于Lonworks控制网络技术特有的技术特点和优势。

4.总结与展望

整个系统网络结构灵活、可靠性高。自系统投入运行后，大大提高了工作效率，也减少了维护成本。日常排水调度管理工作过程能及时、准确、可靠地掌握水情信息，科学、及时、准确地调度泵站设施协调、正常工作。

在南湖二站成功实现远程自动监控后，可逐步将南京市所有泵站进行自动化集成，由一个监控中心进行集中监控后，能够实现对全市排水系统所有泵站运行过程中的水位、流量、雨量、涵闸、泵站设备、污水处理厂设备运行等数据的自动采集、网络传输、存储、统计汇总和就地/远程实时控制，迅速地为城市排水管理部门提供准确、可靠的决策依据，使排水管理、污水截流控制、汛期排涝控制走向定量化、信息化、自动化、网络化、科学化和实时化，从而提高城市排水调度管理的水平，减少和避免水涝灾害，确保城市安全度汛和保障人们正常的生活、工作秩序。

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