青岛市杭州支路泵站远程监控系统设计

摘 要：本文根据杭州支路泵站的实际情况，基于泵站的实际需求，对杭州支路泵站的工作原理、工艺流程、远程监控系统的功能进行论述，设计了基于PLC的污水泵站远程监控系统。本系统根据上位机的指令控制泵站的运行，值班人员根据泵站现场设备、监控系统的反馈，可自动或手动调整泵站各设备运行数量、运行时间，保证泵站稳定运行，从而实现远程无人值守。

关键词：污水泵站；远程监控；无人值守；PLC

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.235

0 引言

目前杭州支路泵站运行方式是派驻值班人员，值班人员每小时对泵站巡视一次，出现紧急事故与泵站管理员联系。实际运行当中存在效率低、反应速度慢，不适应青岛排水公司的智慧排水要求。本文设计远程监控系统，对杭州支路泵站的实际运行情况进行实时掌握，实现设备安全、稳定运行，从而提高泵站管理效率，降低泵站运营成本，提高泵站现代化管理水平，实现智慧排水的要求。

1 杭州支路泵站现状及工艺概述

（1）杭州支路泵站现状。杭州支路泵站始建于1952年，1988年完成扩建，占地面积3330平方米，服务范围东起福州路，西至孟庄路，南至江西路，北至宜昌路，服务面积约为18平方公里，主要收集来自重庆路、辽阳路、温州路及杭州路等沿线污水，经加压送至海泊河污水处理厂。杭州支路泵站设计排水能力为17万立方米/日，目前泵站共有5台水泵。（2）杭州支路泵站工艺。污水由进水闸门进入集水池，进水闸门的高度可以根据集水池液位高度进行自动校正，控制进水量，使集水池的液位保证在正常范围内。污水由格栅机进行初步处理，将污水中较大的垃圾悬浮物捞出，由皮带机送至垃圾箱，格栅可根据前后液位差进行自动打捞，也可根据固定时间间隔进行打捞。污水再经过沉砂池、筛网流入泵坑。泵站中的5台水泵由液位控制系统进行控制，根据泵坑液位高度自动运行，污水经水泵提升后，流向海泊河污水处理厂。

2 杭州支路泵站监控系统需求分析

为实现杭州支路泵站在远程监控的条件下稳定运行，监控系统需满足以下功能（1）控制功能。中央控制监控中心可对泵站进行远程控制，向泵站发出指令，控制泵站提升泵、格栅的启动、停止，同时泵站可将采集到的参量通过通讯网络传递到监控中心。监控中心再根据所收集到的数据、参量通过计算机发出指令，调整控制方式。（2）监视功能。中央控制监控中心与杭州支路泵站建立稳定的通讯系统，可对泵站内格栅、提升泵、高压低压柜的运行状态、运行数据及泵坑液位、集水池液位进行远程监控，并且可对数据进行自动存储，实现数据通信、信息采集、执行指令。（3）报警功能。当泵站设备发生故障、设备运行状态异常、集水池或泵坑液位超过预警值时，中央控制监控中心可自动接收报警，从而快速处理，保证泵站的正常运行。

3 监控系统设计

（1）系统结构。整个监控系统采用二级分布集中控制方式。第一级为中央控制管理级，第二级为泵站现场控制级，两级之间通过以太网互联，实现相关数据传输和交换，并由中央控制层对泵站进行控制。（2）系统组成。中央控制监控中心由两台工控机和DLP显示屏组成及其他网络设备组成，中央控制监控中心可对整个系统进行监视、显示和管理。工控机通过网络对泵站现场进行控制。远程监控系统组成如图1所示。（3）通信方式。采用VPN技术，将泵站的数据包稳定传送至中央监控中心，实现泵站现场采集器与中央控制监控中心服务器进行稳定的双向传输。1） VPN的功能。在公用网络上建立一个专用网络，进行加密通讯。VPN网关对数据包加密和数据包目标地址转换实现远程访问[1]。2） VPN实现。中央监控控制中心采用固定IP方式上网，工控机建立VPN服务器。泵站配置VPN交换机、路由器，与中央监控控制中心进行连接。泵站内PLC控制系统、视频监控系统与中央控制监控中心工控机分别形成一个虚拟局域网，从而完成中央控制监控中心对泵站监控的功能。

4 监控系统配置

远程监控系统由检测仪表、视频监控系统、泵站PLC控制系统、中央控制中心上位机和网络系统等部分组成。（1）下位机（现场控制系统）：采用SIMATIC S7-300系列PLC，可对泵站中的提升泵、格栅等设备进行自由控制，采集设备及泵坑、集水池液位的相关工作状态、水位、供电参量等数据，并可将数据汇总打包，上传至中央控制监控中心。（2）上位机：上位机监控软件选用Rockwell公司的RSView32软件。通过PLC对泵站电源、提升泵、格栅等设备的现场运行状况进行实时监控，并对故障进行及时报警。将从泵站接收到的数据包通过数据组态形成可简易操作的计算机界面，从而中央控制监控中心值班人员可通过计算机对泵站数据进行分析处理、存储备份，并向下位机发送控制命令。由于RSView32没有S7-300PLC驱动，因此在上位机安装SIMATIC NET 软件建立OPC服务器，从而实现对PLC的通讯。（3）视频监控系统。杭州支路泵站目前装有7个摄像头，用于对高低压柜、格栅、集水池、提升泵等设备。视频设备可通过泵站的网络交换机连接到中央监控中心，实现实时监控。（4）仪表。格栅间集水池前后及泵坑内配置液位仪，对水池内液位进行测量；配备超声波流量计，对污水排量进行实时监控；配备配电系统检测仪表，对泵站内高低压系统的电压、电流、电度量及功率因数进行监测。

5 结语

远程监控系统是污水泵站管理、运行的发展趋势。杭州支路远程监控系统的投入使用将会大大提高泵站的工作效率，使泵站的运行、控制、管理更加准确、稳定，降低运营成品，为其他泵站远程监控系统的设计提供借鉴与参考。

参考文献：

[1]于祥，刘联胜.探究VPN数据包传输过程[J].数字通信世界，2015（12）.