一、 前言

    排水泵站，污水泵站（下簡稱泵站）作為市政建設和管理工程的主要設施，擔負著城市排水防澇的重要任務。

    實現泵站的自動化也是降低城市內澇，取信于民的民心工程，在2011年的各地城市內澇突出的年份顯得尤為重要。

    2011年，北京，武漢，杭州，南京等地都發生了所謂的“看海”事件。城市內澇有市政建設的問題，有人員的問題，當然也有現有的設施，運行方式與城市規模發展不相稱的問題。

    從目前國內大部分的泵站控制和管理來看還是處于相當落后的狀況，與國外相比具有很大的差異。 在電氣控制上，自動化監控程度低，大部分的泵站僅有單級的常規控制。在管理水平上，大部分泵站的管理記錄和統計都是手工操作。泵站控制和管理沒有形成區域化的網絡。隨著國民經濟的飛速發展，對市政建設和管理提出了更高的要求。所以必需對現有泵站控制和管理進行改造和完善。向國外無人化泵站監控管理發展，以達到減員增效和提高管理水平的目的。 

    我們的目標是打造一套完整的城市泵站的監控方案。

    二、 系統結構（圖1）

             
                                              圖1

    監控中心能夠通過網絡或者通信手段，對泵站進行遠程的數據監測和控制，視頻監控可以作為一個可選項。

    控制器，網絡環境，監控中心構成。實線框起來的是監控中心。其余的就是控制器。

    三、 控制中心

    我們控制中心采用的是基于物聯網的數據平臺。

    該平臺是基于B/S架構的軟件，采用大型數據庫作為支撐平臺，系統為三層結構，包括數據庫，中間層和WEB服務器。支持用戶部署和租用兩種運營方式。用戶部署就是用戶安裝服務器，配置網絡環境，安裝數據庫和軟件，并負責系統的維護。而用戶租用的方式是由騰控提供服務器和網絡環境，并負責系統的維護；用戶僅需繳納開戶費用和每年的服務費用，騰控科技為用戶提供相應的網址和帳號，用戶通過WEB瀏覽器，就可以看到自己關心的數據。

    控制中心由一臺或者多臺服務器和2臺或者多臺監控計算機構成。考慮到監控點不是很多，如果是用戶部署的話，僅設一臺服務器和2臺監控計算機。

    監控服務器的工作是把數據通過網絡把控制器的數據取回來，放到數據庫服務器內。要求服務器支持騰控的TCBUS物聯網協議。服務器上還要運行一個WEB SERVER，供外部計算機展示數據。監控中心的計算機就是通過瀏覽器模式進行數據監視和視頻監控的。

    騰控的TCBUS協議是一個騰控科技針對物聯網大規模監控需求開發的專有協議，它克服的原來MODBUS協議地址空間小，必須是TCP服務器方式運行的缺點，采用32位地址空間，采用UDP方式，支持POLL和REPORT兩種通信方式，降低主機通信負擔，非常適合物聯網應用。該協議在網絡安全上也有所考慮，增加了訪問列表和報文校驗，如果用戶能增加相應的防火墻設備，就非常適合于在互聯網上部署。

    用戶在異地，通過VPN協議接入到監控中心，就可以通過瀏覽器訪問每個泵站的數據甚至視頻。這樣大大方便了用戶的使用。

    軟件架構采用三層結構，包括數據庫，中間層和WEB服務器。有關軟件的需求和性能，在實際應用過程中再討論。

    同樣的平臺不但可以用于水源井監控，也可以監控管網，水處理設施等，騰控科技提供相應的軟件和硬件設備。

    其登錄畫面（圖2）

                   
                                               圖2

    四、 網絡

    作為中心最好是有一條專線接入，能夠提供至少1個靜態的IP地址,最好是多個靜態IP，以便給服務器分配地址。作為每個控制點，至少要提供1條寬帶的接入，考慮到視頻監控，其帶寬最好不低于512K。如果不部署視頻監控，采用GPRS或者CDMA的通信方式也是可行的。

    由于采用的TCBUS協議，網絡設備的安裝和配置就簡化很多。

    采用光纖和以太網方式，幾乎不需要對網絡設備進行太多的配置。每臺控制器需要配置IP地址，網關地址，子網掩碼和中心服務器的地址，以及一些TCBUS的協議參數。

    對于ADSL的網絡設備，用戶只需在ADSL的路由器上配置用戶名和密碼，配置局域網的IP地址，打開NAT即可。每臺控制器需要配置IP地址，網關地址，子網掩碼和中心服務器的地址，以及一些TCBUS的協議參數。

    對于GPRS和CDMA的設備，我們建議用戶購買GPRS或者CDMA的路由器，配置起來和ADSL類似。

    五、 泵站控制

    控制對象

    大型泵站一般包括： 

    進出水閘門：

    用來防止排水倒灌和泵站維修。 

    集水池：

    地下管道的污水匯集在此集水池，集水池被不銹鋼格柵分成內外區，污水由內區流經格柵除污后，到外區排入黃浦江中。集水池內外區邊安裝有超聲波液位儀用來檢測內外區水位和水位差。 

    除污機：

    泵站裝有鋼絲繩牽引式格柵除污機2臺，除污機用于把附于格柵 上的垃圾和污物從集水池中提出來處理。 

    變壓器房：

    為保證泵站的可靠工作，泵站一般建有兩座電力變壓器。電力變壓器安裝有溫度監控器監測三相溫度，當溫度超限能自動啟動風機降溫和報警。 

    水泵房：

    一般安裝了多臺軸流水泵；在存水房裝有水位檢測器。 

    控制柜房：

    房內裝有進線柜，功率因素補償柜，泵開關柜，聯接柜。

    控制要求  

    改造泵站的水泵控制開關柜，使之具有就地和遠程控制的功能。 

    改造泵站的功率因素補償柜，能實現就地自動補償和遠程電網監控。 

    改造泵站的變壓器房對于變壓器A，B，C三相溫度進行遠程顯示，高溫報警等功能； 

    建立泵站的控制室，對泵站實施三級控制，在控制室內設置自動化監控操作臺和信號處理柜。 

    采用騰控的T9系列PLC，對整個泵站實現自動化監控 ，水泵將根據泵的狀態 ，水位，雨量，電網狀況，閘門位置等工況自動投切。 

    通過對水位差的檢測，提示或自動投切除污機。 

    采用高性能的監控計算機，對整個泵站進行動態監控管理，故障報警，工況記錄和報表打印。 

    通過ADSL線路或DDN網聯網進行區域監控和數據傳送。

    設備配置

    對于泵站監控騰控科技有一款T-960可編程控制器可選。

    T-960是騰控科技集多年研發經驗，在騰控T9系列可編程控制器的基礎之上研發的一款集成了電力信號采集，電力保護和可編程控制于一體的產品。它非常適合于具有電機，電力控制方面的控制和保護，可以用于水源井監控，泵站監控，功率因數補償，節能控制等等應用。

    它提供如下輸入輸出信號：

    交流輸入 三相電壓（0～400v），電流（0～5A/80A)，頻率20～65Hz，計算電壓有效值，電流有效值，有功功率，無功功率，功率因數，諧波等數據，可供PLC編程使用。

    8路開關量輸入，6路繼電器輸出（3A/250V)

    3路直流模擬量輸入（0～5V/0～20mA)

    1路模擬量輸出 （0～5v(10V)/0～20mA )

    1個10M/100M網絡接口

    2個RS232/RS485串口

    它具有如下的功能特點：

    T9系列其他產品的各種功能塊，如串口自由口編程，MODBUS功能塊，ENET功能塊，文件操作，PID，模糊控制功能塊，編程環境符合IEC61131-3標準。

    支持MODBUS,MODBUS TCP/IP協議，騰控TCBUS協議，騰控ENET協議等。

    提供三段過流保護，過電壓保護，欠電壓保護，缺相/負序電流保護，逆相序/負序電壓保護，反時限過流保護，電動機啟動/堵轉保護，零序保護。

    在泵站監控應用中，我們的配置非常簡單

    每臺變壓器1臺T－960

    每個電容器柜 1臺T-960

    每個水泵 1臺T-960

    最后剩余的信號接在一臺 T-920上即可

    所有的T9系列PLC通過一臺以太網交換機連接在一起，通過一臺防火墻接ADSL MODEM通過網絡上傳到中心，協議采用騰控物聯網協議TCBUS.

   PLC如果需要共享數據，可以通過以太網交換機和TCNET協議進行內部數據交換。有些靠接線不容易實現的連鎖控制，可以通過網絡數據共享實現。

   泵站內部的網絡結構圖（圖3）
  
                   
                                            圖3