排涝泵站自动化升级改造研究

吴树勇

摘 要 排涝泵站的正常运行，事关防汛工作的开展。从排涝泵站的运行、管理现状来看，虽然多数从业者在工作精力以及技术革新等方面并未松懈，但排涝泵站本身存在的设备设施老化、设备技术经济指标差等问题，以及防灾减灾工作整体部署对排涝泵站提出的新要求，都使得排涝泵站的升级改造成为必然趋势。本文就排涝泵站的自动化升级改造进行分析，以期为排涝泵站工作能力的提升以及管理机制的完善提供参考。

关键词 防汛排涝;排涝泵站;自动化升级

大力推进防洪排涝工程建设，同步抓好蓄水抗旱工作，是新的历史时期，防灾减灾工作的重要内容。尤其是针对沿海地区或者周围存在大江、大湖的地区，每年夏季受到台风或其他因素的影响，出现强降雨天气，就很容易出现涝灾险情，威胁到当地居民的人身安全与财产安全。作为城市排涝的重要组成，大中型泵站对防灾减灾工作的开展起着不可替代的中药作用，如何做好整个泵站的全面升级，解决部分泵站存在的利用效率不足等问题，成为水利科技领域的重要议题。

1排涝泵站的自动化升级概述

作为防洪排涝工程的重要成员，排涝泵站的经济、稳定运行以及管理机制的优化，直接关系到管养能力不足等问题的解决以及节能增效目标的实现。纵观我国排涝泵站的建设现状，有关其建设与改造、升级的指导性标准尚不完善，不同地区的排涝泵站的自动化水平仍存在较大差异。对排涝泵站的自动化升级相关的问题进行研讨，明确其改造技术，具有重要的现实意义。回顾性分析现有文献与调研结果，排涝泵站的建设、改造差异主要体现在以下几个方面：①单站机电设备的自动化水平、管养水平偏低，设备的利用效率不高;②泵站群整体呈现规模大但控率低的态势，实际运行的成本与收效不成正比;③雨污管道混接等问题严重制约了自动化改造工作的推进。基于新时期排涝泵站建设的总体要求以及现有排涝泵站被提出的提高运行效能的新任务，相关技术人员需要结合泵站自身的实际情况以及地区排涝工作实际，制定科学的自动化升级方案，确保改造后的排涝泵站能够更好地完成排涝抗灾的职能[1]。

2排涝泵站自动化建设存在的问题

自动化建设的最大特点，在于将站内监控、信号采集、设备控制等功能进行有效整合，并将泵站设备工况以及泵站中央信号系统等相结合，由远方监控泵站的运行并实施控制，从实际效能来看，此种模式在提高整个泵站运行的自动化水平的同时，解决了人为干扰对泵站运行可靠性带来的影响，且各类数据对泵站运行提供的信息支撑，也给节能增效目标的实现创造了条件。但在自动化建设过程中，受到某些客观因素与技术人员主观认知等方面的偏差的影响，其自动化改造现状并不乐观。

首先，排涝泵站工作的一项重要任务是在尽可能短的时间内将涝水排出，若某个地区的气候条件与降水量规律存在较大的可变性，泵站自动化建设方案的设计将缺乏可靠的依据，在自动化标准尚未统一的情形下，盲目采取措施，将很容易出现以下两类问题：①自动化建设的标准相对偏高，导致大量的设备闲置，引发投入资金的浪费问题;②自动化建设标准过低，难以满足排涝工作的需要，需要进行二次建设，导致人力、财力、物力的浪费。

其次，在中小规模排涝泵站的改造过程中，问题相对较多的是老旧设备的更新，以及现代技术（以GPRS、传感器等为代表）应用率偏低，而此类泵站呈现出的整体态势，大致可以概括为各类机电设备缺乏完善的监测系统，这对自动化改造而言，无疑是一大难题。

再者，根据自动化建设的要求，排涝泵站必须具备故障报警、信息通讯、设备运行工况相关数据的采集以及实时监控等多项功能，而现有的泵站之中，具备上述条件的并不多。换言之，排涝泵站的自动化升级需要在相关设施、设备的完善上花费较多的时间、精力与资金。

最后，排涝泵站的自动化建设必须要有与之相匹配的管理人员、技术人员，在着手进行自动化升级方案的实施的同时，也应当明确自动化水平提升以后，泵站运行对从业人员任职要求以及观念等提出的新要求。以高素质技师为例，在自动化改造完成后，从事同种工作的技术人员不仅需要具备既往要求的专业技术，还需要具有一定的自动化思维，同时能够灵活运用相关自动化系统、设备，辅助自身完成各类技术性工作[2]。

3排涝泵站自动化改造思路

3.1 明确自动化系统的结构与改造方向

排涝泵站的改造是一项较为繁重的任务，要保证整个升级过程的顺利推进，就必须明确泵站的自动化水平现状以及改造的方向。结合前文的分析，现有的排涝泵站在设备以及配套设施、管理体制等方面或多或少存在一些缺陷，在掌握自动化系统结构（见图1）、组成要素以及自动化水平的影响因素等的基础之上，理性分析泵站现行状况与自动化目标之间的差距，能够更好地服务于改造方案的设计过程，确保整个改造过程的针对性。实际操作之中，考虑到自动化改造的趋势，方案设计者还需要谨慎考虑系统内部各个环节的资源共享、泵站运行性能的可靠保障、運行过程中各自动化系统的操作难度等问题，遵循管养防范、资源解决、技术与经济适用适度有限等基本原则，保证自动化改造的共享性与实用性。

3.2  重视单站自动化提升改造与智能性增强

单站自动化的实现与运行管理、日常维护方案的调整，是自动化升级的重要内容。但从部分地区做出的实践尝试来看，未能遵循一定的原则或者按照科学的思路，制定脱离实际的目标，不仅会影响到自动化水平的提升，还将带来资源的浪费、自动化改造信心缺失等一系列后果。因此，在单站改造环节，应当摒弃盲目追求排涝性能的思想，依托泵站所在地区的地域特色，以现阶段掌握的气候数据为基础，分析当地气候变化规律，合理编制单站自动化改造方案。而对于气候多变地区，也应当密切联系当地天气的历史数据，确定涝情的“阈值”，并将其作为确定单站改造方案的重要参考。

在单站改造过程中，各类自动化系统运行的智能性体现，直接关系到后续智能化提升目标的实现。因此，从长远角度考虑，关注自动化系统的智能实现，做好各类数据的有效交互与连接，也应当作为自动化改造的重任。以电气设备的控制为例，传统的监测模式主要关注闸门开度、进出口水位的监测;在自动化体系下，有关排涝泵站运行的各项参数、各个环节都应当纳入监测范围，并加强主机组状态、辅助设备状态的监测，实时获取与设备运行工况相关的数据，为技术人员的决策以及控制指令的下达提供参考;而在智能化体系中，技术指标的分析与控制方法的决策都高度依赖智能系统对数据的分析，以监测数据的全面收集为前提，建立相应的分析模型，借助大量的数据进行深度学习，是智能化实现的重要前提。而在自动化改造阶段，需要完成的任务便是明确自动化一般标准与重要监测项目，结合自动化系统运行实际，提出具有指导价值的技术标准，为分析模型的建立做好充足准备。

3.3  完善自动化建设的硬件与软件

从某种意义上来讲，自动化改造的实现依赖于相应自动化系统的引入，而自动化系统的有效运行又对机电设备的功能提出了一定的要求。因此，做好相关硬件的完善工作，对自动化建设的稳步推进有着实际价值。结合排涝泵站的硬件设施情况，不少地区的泵站以中小规模为主，在机电设备与设备控制形式方面都或多或少存在缺陷，尤其是监测方面，缺少有效的工具与管理办法，严重制约了设备故障的排除等工作。而此类现象也导致了紧急排涝任务中突然出现设备不能正常运转等风险。针对这一情况，泵站改造方案的设计者应当明确配套硬件的具体情况，以兼顾设备的性能与科学节能理念为主导，合理完善硬件设施。

而在软件方面，自动化建设的实施必然需要信息化管理制度的落实，否则，自动化系统、设备的效能将大打折扣。从近年来的管理实践来看，信息化管理体系的不完善，管理人员的信息化理念不足等因素，严重影响了管理活动的开展。泵站的自动化升级，势必会带来管理工作上的一些变化，如泵站收益、投入的分析，季节性特征对泵站效能发挥的影响等，都是需要管理人员结合具体情况进行具体分析的。而从提升自动化系统的可靠性角度考虑，重视群控联合调度机制的建立，以充分发挥水闸作用于有效应对极端天气等为主要方向，逐步完善地区排涝泵站网络，亦能够提高地区排涝泵站的工作性能，保证通道的有效利用与数据的可靠传递[3]。

4结束语

目前，部分地区的排涝泵站自动化水平仍然偏低，人为因素对排涝工作开展的干扰仍然较大。为提高排涝工作的可靠性与实际效率，泵站技术人员、管理人员应当理性分析自动化水平过低的主要原因，采取可行的自动化改造技术，实现排涝泵站的信息化管理、自动化运行。

参考文献

[1] 徐哲.城市防洪排涝泵站自动化控制系统分析[J].湖北水利水电职业技术学院学报，2018，（1）：61-62.

[2] 李桂成.城市排涝泵站电气及其自动化设计特点[J].居业，2019， （8）：31.

[3] 李祺.探究分层分布式自动化控制系统在泵站改造中的运用[J]. 中国水运（下半月），2018，（10）：132-133.