高层二次供水泵房控制系统的建设与实施

吴丽峰

【摘 要】本文从系统结构及传输方式、现场安装调试、软件功能设计等方面全面阐述了高层二次供水泵房控制系统的建设实施过程，并对系统实施效果进行分析，供同行借鉴讨论。

【关键词】泵房；监控；实施

【中图分类号】TP273 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0226-01

一、系统建设实施

1.1系统结构及传输方式

1.1.1系统结构

高层二次供水泵房控制系统由软件系统与硬件系统两部分组成。

软件系统由通讯服务程序、数据库、实时监测客户端、WEB客户端这四部分组成。其中通信服务程序负责泵房实时监测数据的接收、解析、转发；数据库系统负责数据的实时存储；实时监测客户端主要负责实时监控、报警显示、曲线查询及远程控制指令的下发；WEB客户端实现历史数据的统计分析及泵房相关业务电子化流程、报表查询打印等功能。

硬件系统包括数据采集设备、串口转以太网通讯设备、地面液位仪、温湿度仪等泵房环境监控设备。

1.1.2 传输方式

泵房实时监控需要同时传输监控数据和视频，对传输方式的稳定性，带宽都有一定要求，目前可以适用的传输方式有光纤、ADSL、3G三种，其传输技术优劣势对比情况如表一：《传输技术优劣势对比表》。表一：传输技术优劣势对比表

传输方式项目

考虑到地下泵房GPRS信号较弱，而且需实时传输泵房视频信息，经比选后，决定采用光纤通讯方式，并结合高层小区广电有线电视光纤接入这一特点，每个泵房采用了广电2M EPON光纤，且考虑到今后高层小区的接收数量，主干光纤采用100M接入。

EPON是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此，它综合了PON技术和以太网技术的优点，在低租费的情况下完全能够满足泵房数据、视频传输需求。

1.2 现场安装及调试

为了实现泵房机组运行状况的实时监控，前期需要对各个泵房进行现场改造及调试，主要分三个阶段进行：第一阶段，需实现各厂家设备通讯协议的统一；第二阶段，现场安装数据采集传输设备并进行软件联调；第三阶段，安装液位仪、温烟感仪等环境监控仪以实现对泵房环境的实时监控。

1.2.1 各厂家设备通讯协议的统一

泵房内无负压供水泵机组的设备由不同的无负压供水设备厂家提供，公司目前初步接收的高层小区中，共涉及到南方泵业、青岛三利、上海东方、威派格、山东华立、绍兴华安6个厂家的泵机组设备。

为了实现对不同厂家泵机组监控数据的统一采集及接入，我们考虑到有两种采集模式：一种是在各厂家的PLC上加装PLC网络通讯模块，通过网络通讯模块直接将数据传输至通讯服务程序；另一种是在现场安装数据采集传输设备，数据采集传输设备通过Modbus通讯协议来读取各厂家PLC的相关数据。

如采用第一种方式，存在两个问题，一是需要厂家提供PLC程序的密码，因涉及核心控制技术的保密，各厂家均不愿提供；二是地面液位仪等泵房环境监控仪的数据也要通过厂家的PLC采集，需要厂家对PLC程序进行二次开发并增加模拟量输入模块，对此厂家意见也不统一。鉴于以上情况，考虑到系统建设的灵活性与扩展性，我们决定采用第二种采集模式。

实现通讯协议的统一接入，需要各无负压厂家技术人员配合，前期我们将需要采集和控制的参数告之厂方，由厂方提供这些参数的数据采集地址、数据类型和解析方法；后期在现场PLC数据读取及测试时，厂家均派出相关技术人员到小区泵房现场，用Modbus通讯软件对PLC进行数据读取和控制试验，读取测试成功后，泵房实时监控系统的开发单位根据标准通讯协议对数据采集传输设备进行定制开发，如果无负压供水设备厂家的PLC中缺少的我们所需要的参数，则由厂家进行整改完善，并同步更新PLC程序。

1.2.2现场安装数据采集传输设备并进行软件联调

在完成与无负压供水设备厂家的协议统一后，在泵房内安装数据采集传输设备、网络通讯设备。数据采集传输设备通过Modbus协议读取各个厂家泵机运行数据，并经各进制数据转换后，形成统一的数据格式，通过串口转以太网通讯模块传输至泵房实时监控系统的通讯服务程序。

软件联调着重进行数据核对和控制测试。首先需将无负压供水设备厂家自控柜上的触摸屏显示数据与数据采集传输设备显示数据进行核对，确保两者数据一致；然后将泵房实时监控系统上显示的数据与数据采集传输设备上显示的数据进行核对，确保一致。在达到数据采集基本要求后，进一步对泵机组进行启停控制及参数设置测试。

1.2.3实现对泵房环境监控设备的数据采集

除实时监控泵机组运行状况外，还需要对泵房环境进行监控，所以，我们还在各小区泵房内安装地面液位仪、温度和湿度传感器、烟感报警器等仪表设施，通过数据采集传输设备实现数据的采集和上传以达到全面监控的目的，进一步保障高层小区供水安全。

1.3 软件功能设计

高层二次供水泵房控制系统包含泵房实时监控系统、泵房视频监控系统两个子系统。泵房实时监控系统实现对全市二次加压泵房运行情况安全、高效地实时监控，主要包括实时数据的采集、监测与报警，泵房设备的远程参数设置及启停控制，历史数据的统计分析及泵房相关业务电子化流程等功能；泵房视频监控系统应实现视频监控、入侵报警等功能，由摄像头监控泵房运行情况，通过与入侵报警的联动录像，有效提高视频监控资源的利用率。

二、系统建设效果分析

2.1及时发现设备故障，将事故解决于萌芽状态，避免小区发生大规模停水事故。

2.1.1通过对出水压力、泵机状态等关键参数的实时监控，已发现多个小区出水超压及液位超限报警，使高层供水分公司运维人员在第一时间赶赴现场，及时排除了泵机组存在的故障及供水安全隐患。

2.1.2通过对温度与湿度的监控，可以及时掌握设备的负载情况与散热情况，为泵房通风、管道防结露提供依据。通过对地面液位与水箱液位的监控，及时掌握泵房的水情，根据情况可以及时到达现场处理泵房积水事故。系统的建立，实现了泵房无人值守，有效确保高层供水泵房的运行安全，高层泵房自控系统故障恢复时间从未超过30分钟，而且未发生因设备故障导致的停水事件。

2.2分析设备运行状态，为调整设备参数、优化供水提供依据。

通过对泵房实时监控系统记录的出水压力进行曲线分析，了解了各个小区的用水高峰与低谷时段，对于收集用户用水信息，改进水泵参数起到参考作用。同时通过压力曲线波动情况，对于出水压力经常出现偏高或偏低情况的小区，及时调整现场泵机系统PLC的加减速时间，调整变频器相关参数，使压力曲线保持在平稳的状态，小区在泵房实时监控系统安装后，出水压力波动情况得到有效改观。

2.3 为小区漏损分析提供依据

通过对泵机数据中频率和出水压力这两个指标的合并分析，找出小区不用水的时段（当出水压力高于或等于设定值维持不变且频率降低到20HZ以下维持一段时间，可以认定此段时间为不用水时间），并再结合小区考核表及小表远传的数据为小区漏损分析提供依据。