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城市排水管网调度系统设计

童飞;吴佳;高玮寅

【摘要】为了保持排水管网中水流稳定,保证各级泵站及污水处理厂平稳运行,利用

SCADA技术设计了排水管网调度系统.通过各泵站PLC控制系统实时上传的泵站

数据,实现了对整个排水管网的全面监控;通过科学的数学建模过程对采集到的数据

进行分析,将计算获得泵站控制参数下发到各级泵站,实现了对整个管网的全面调度.

该系统提升了排水管网全面监控的自动化、智能化程度.

【期刊名称】《自动化仪表》

【年(卷),期】2015(036)001

【总页数】4页(P23-26)

【关键词】SCADA;管网调度;模糊算法;遗传算法;最优液位

【作者】童飞;吴佳;高玮寅

【作者单位】上海城投污水处理有限公司石洞口污水处理厂,上海200942;上海工

业自动化仪表研究院,上海200233;上海工业自动化仪表研究院,上海200233

【正文语种】中文

【中图分类】TP27

第一作者童飞(1969-)，男，1991年毕业于上海师范大学环境工程专业，获学士

学位，工程师；主要从事工业控制SCADA系统领域的研究。

城市排水[1]是现代化城市不可缺少的重要基础设施，是对城市经济发展具有全局

性、先导性影响的基础产业，是城市水污染防治和城市排渍、排涝、防洪的骨干工

程。人们生产和生活中产生的大量排水，如从城镇住宅、工厂和各种公共建筑中不

断排出的各种各样的排水和废弃物，需要及时妥善地排除、处理或利用。

目前,排水泵站控制方式主要采用的是根据经验液位启停泵组方式。这种控制方式

没有考虑到水泵机组的最优状态组合，耗能较高；同时在暴雨等突发情况发生时，

无法及时反应，容易造成溢流事故。随着信息化技术的快速发展，排水管网中各级

泵站已经具备了自动化控制条件。在此基础上,本文采用SCADA技术[2-4]设计排

水管网调度系统实现泵站的统一运行调度管理。

基于SCADA技术的排水管网调度系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自

动化系统。它可以对泵站现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备

控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。其中排水泵站控制为整个排

水管网调度系统的基础。排水泵站一般由集水井、泵组、阀门、格栅、格栅除污机

等构成。控制系统根据积水井液位控制泵组启停,将积水井中收集的城市污水提升

后送入污水管网;管网内污水流入下级泵站继续提升输送或最终流入污水处理厂进

行处理。

排水管网调度系统由底层数据采集层及上层调度中心构成，底层与上层通过专用光

纤实现数据交互。调度系统网络拓扑如图1所示。

调度系统数据流向如图2所示。

底层数据采集层由各级泵站及污水处理厂构成，负责采集各类运行参数、水质参数、

视频及安防数据等。上层调度中心由工作站、服务器以及办公系统构成，负责全市

域管网泵站自动化控制和调度管理。调度中心与各泵站通过租用专用光纤线路网络

保证视频等数据的实时上传，组网方式采用点对点通信方式进行数据传输。管网调

度系统预留接口实现排水公司各信息系统之间的通信联系，实现数据共享。

排水管网调度系统采用调度中心控制级、泵站PLC控制级和就地控制级的三级控

制模式。各排水输送线泵站在管网调度控制中心的统一调度下，协调各输送线泵站

优化运行。

第一级为就地控制级：就地控制系统对泵机单体或设备进行手/自动就地控制。当

进行设备检修或紧急故障时，可采用就地控制方式。

第二级为泵站PLC控制级：在各个泵站，通过已建的PLC控制系统对站内所有过

程变量及设备运行状态进行数据采集、监视控制及联锁保护。泵站控制级控制权限

由现场设备本体手、自动转换开关判断，切换至遥控位置时，才允许操作人员通过

泵站PLC控制系统对各泵机、格栅等设备进行授权范围内的操作。当组网通信系

统发生故障或系统检修时，由泵站控制系统实现对各设备的监视与控制。

第三级为管网调度中心控制级：对排水管网各输送泵站运行进行远程监控，实行统

一调度管理。在正常情况下，由管网调度控制中心对全市所有泵站进行监视和控制。

在调度控制中心的统一指令下完成各线泵站设备运行监控。

根据上述系统架构构建的排水管网调度系统可实现以下功能。

(1)数据采集

远程数据采集，采集内容有：集水井液位、泵出流量、排水处理厂水量水质数据，

排水泵、格栅、闸门等的设备状态、运行工况，远程控制设备和通信设备的运行工

况