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摘要：随着社会的不断发展，科技进步，经济攀升，我国城市规模越发的壮大，城市建设中雨污水泵站的发展也在发生着变化。雨污水泵站承担着城市排水的责任，近年各地暴雨天气频发，排水不畅造成市区内大片积水，对居民的正常生活和工业生产等多方面造成重大的影响和损失。所以，城市泵站全自动化的管理模式应运而生，给我们带来了新的尝试。泵站全自动化的形成，离不开电气化系统，此篇文章对城市雨水泵站的组成和电气化系统设计做了简介，同时对该系统的设计做出了讨论和分析。
关键词：城市雨水泵；电气自动化；系统设计
引言
近年来，雨水量的增加，使一些平原地区在洪水到来之时，其排水口管渠的水位通常会低于洪水不位，所以造成城市在雨季长期处于内涝的状态。所以修建雨水泵站是这些城市必然的选择。目前在一些平原城市，雨水泵站通常都会采取泵排模式将城市内的雨水通过水泵排入到河道中，起着对城市防汛排涝的功能，所以雨水泵站设计的合理性是十分重要的，其直接影响着施工的质量及泵站后期运行的安全可靠性。雨水泵站作为城市雨水工程中最大的投资工程，所以其设计及施工的质量都是非常重要的，这就日后整座城市雨水排放的情况将会有直接的影响。
1前端图像监控系统
根据城水泵站的现场状况，在对现场监视进行设计时，运用了一体化彩色摄像机，要求摄像机的镜头是0.35cm-0.8cm的，一体化彩色摄像机分辨率需满足480线，同时支架和护罩也是一体化的，这符合泵站设施、关键进出时间等监控要求。同时也可按照现场的情况来调整镜头，进而确保监视效果良好。系统还装备了一体化彩色摄像机共两台，在设备用房安置了一台、在工作用房安置了另一台，同时前端摄像机所发出的信号要上传到监控工作站中，进而完成对泵站内部设备及环境的监控。
2雨水量的计算
进行雨水泵站设计时，需要对雨水量进行精确的计算，以保证泵站的排水量与雨水量之间相互符合，雨水量计算的准确性对于投资的成本及事故的发生都有着直接的影响。在对雨水量进行设计时，需要根据城市雨水管网的设计同时进行，这样可以充分保证设计水量的准确性。在设计时还需要对于城市地形、短时间内积水、降雨量变化、生产废水量等进行全面的考虑。
3雨水泵的选择
目前在我国大部分的大中型雨水泵站内都会选择轴流泵，由于雨水泵站的雨水泵都是需要进行排水时才会运转，所以可以针对每个城市雨水量的需求选择2台以上，但不多于5台的雨水泵即可，同时为了保证雨水泵在任何时间内都能及时的进行运转，所以可以根据需要对水泵进行组合，从而使其满足不同雨水变量的需求。同时对于设置数量较少的雨水泵站，可以选择无极变速电机或是可调整叶片的轴流泵，这样可以充分的发挥水泵的使用效率，提高其运转能力，不仅有效的节约了投资，同时也提高了水泵的工作效率。在进行水泵选择时，还要充分的考虑到水泵的扬程，每台水泵在运转时都有其不同的启止水位，但启动和停止水位不宜过大。但选择雨水泵的台数较少时，则需要泵具有较大的流量，而相反，选择较多台雨水泵时，单台雨水泵的流量宜小。雨水泵数量的选择受多种因素的影响，不仅与设计流量有关，同时还要考虑雨量的排除，所以当雨量较大时，应选择水泵大小的搭配，型号有所不同，但不能过多，其他情况下宜选择同一型号的水泵。
4水泵电机的启动及控制
（1）控制要求：水泵电机均采用软启动方式。水泵电机具有手动及PLC自动控制两种方式。通过超声波液位计测得的实时水量情况，根据程序设定启动相应的水泵台数。当水位升降至某一设定的水位值后，控制系统将按上位机设定参数自动减少水泵运行台数。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，该程序设计根据每台水泵的接触器导通时间计算其运行时间，运行次数，并且可以在上位上选取是基于运行时间模式，次数模式。时间模式或次数模式是每次都启动在上一次运行时使用频率较少的那一台水泵，避免总是用1#，2#水泵情况发生，保证总体运行时间基本相等，提高每台水泵使用寿命，减少维修成本。并且根据超声波液位计提供的水位，进行水泵全自动开停控制。（2）监控要求：①水泵具有“手/自动转换：、“运行信号”、“泵机故障”、“软起故障”开关量输入信号，“开命令”开关量输出信号。②程序中设计低水位运行保护模式，当液位计测量出水位过低时，自动停止水泵运行，并对给上位机发出信号，及保护设备又便于工作人员现场确认。
5雨水泵站设计
雨水泵站应根据选用水泵的型号及规格，设计成干室淹设式。如水泵台数为3台及3台以下，应采用圆形，如水泵台数超过3台，则宜采用矩形。水泵站内集水池的有效容量的计算应从全部水泵中的最低启动水位计算到所有水泵中的最高停止水位。但不得小于全部水泵1分钟的流量。如有生产废水排入雨水泵站，则集水池内应考虑防腐措施。电机间的标高应高于最高水位0.5m以上。集水池底标高根据水泵样本和吸水喇叭口的要求确定。水泵压力出流管在穿墙时应水平设置，并予埋套管，同时考虑减小转动轴不平稳而产生的应力。应采用柔性接头。
6周边防盗监控门禁系统
在泵站墙上配置5只报警装置（红外线），将2个该装置安置在围墙拐角的地方，之后要求各墙上都配置1个，共3个。报警安装的探头是日本的探头，75米是该探头所能探测到距离，将探头安置在墙上，可探测到进入的人，进而起到防盗效果。同时控制器需将全部的红外对射探头接入，经处理将报警信号以数字信号的形式来呈现出来，同时控制程序和RS232连接，可对信号自动的接收，信号经ADSI.等通信形式传送到监控工作站，进而实现对信号的传送和采集。这些信号经监控站处理后，输送到与之相应的工作站。
7电量参数
监视要求：泵站内高压系统中的“手车工作位置”、“三相电压”、“三相电流”、“断路器合闸”、“断路器分闸”等信号，低压系统中的“三相电流”、“三相电压”、“有功功率”、“无功功率”、“功率因素”等智能仪表数据分别通过MODBUS-RTU通讯协议传送到PLC控制柜中，并将MODBUS-RTU信号通过转换模块转换成Profi bus-DP现场总线，总线为标准的西门子现场总线，西门子S7-300PLC可以方便的读取数据信息。
8数字化图像监控昔理软件
在设计系统时，所用的软件是JOINPRO监控管理软件，软件可将图像监控、防盗监控、电子地图、一卡通监控等功能统一起来，同时还包含了对图像实施监控的软件、门禁管理的性能、监控设施设备的软件、报警模块。
9水泵电气自动控制功能
泵站由4台轴流泵和1台起重机构成，电气控制系统装有电源冗余技术，可将强弱电实现安全的隔离。因受到电容量的制约，同时还要加上成本方面，为使电网受到的冲击降低，水泵在启动时要用星三角启动。运用有三级控制能力的设备，即远程控制、自动控制、手动控制。
10可编程控制器(PLC）
可编程控制器起到作用还是监控水泵，如：对水位的采集、报警等，同时控制器还有一项功能，即输送采集的信息至控制中心。系统在自控的状态下对水泵的开启可以按照水位的变化进行，同时可以依据运行的时间等对设备实现自动切换，完成水泵的管制以及出现故障时的保护；当液位在设定值之上（下）时，控制器会主动报警。
结语
对城市雨水泵站的自动化控制系统的设计，完成了城市雨水泵站的数字化的监控，促进了泵站管理能力的提高，同时也会对资源节约、城市环境的改善等产生积极的促进作用。
参考文献
[1]刘振昌.新型城市雨水泵站控制系统设计[J].电子技术与软件工程,2015(13):179-180.
[2]杜海峰.雨水泵站自动化控制[J].科技视界,2015(10):284.
[3]吴光辉.雨水泵站电气自动化设计探讨[J].机电信息,2012(27):133-35.
论文作者:蒲艳华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/17
标签：泵站论文; 水泵论文; 雨水论文; 水位论文; 城市论文; 信号论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2018年第35期论文;