市政给排水中的电气自控设计探究

市政给排水中的电气自控设计探究

李有斌

佳风工程设计有限公司 海南海口 570000

摘要：市政给排水系统是城市基建系统的重要构成，在智慧城市建设背景下，市政给排水系统电电气自控成为其管理方式优化的重点方向。本文分析市政给排水中的电气自控设计，介绍给排水系统中各核心设备自动化监控功能的实现方案，供相关人员参考借鉴。

关键词：市政给排水；电子自控；远程控制

引言：城市地下空间结构复杂，市政给排水系统运行除受自身性能、负荷的影响外，还会受其他管线系统的干扰。尤其随地下设施的完善，市政给排水管路的运行环境越发复杂，给管线维修管理工作带来更大难度。电气自动化控制系统的融入可实现管线运行状态的实时监管，自动给出异常报警提示，在提高市政给排水管线运维管理质量方面优势突出。

1市政给排水中电气自控系统设计规划

1.1环境监控

环境监控模块主要针对敷设在城市综合管廊内的给排水系统进行设计。地下综合管廊所处环境特殊，其中空气含量较低，在开展市政给排水管线、设备维修管理工作时，易发生人员缺氧问题。另外，由于管廊处于封闭状态下，电线电缆及电气设备运行产生的热量无法及时排除，导致管廊内温湿度过高。给排水设备、管线长期运行在该环境中，易被腐蚀，影响设备运行质量。因此决定在电气自控系统中添加环境监控模块，综合管廊各各区间内，分别安装温湿度、氧气含量传感设备，实时获取综合管廊内的环境参数信息。

1.2设备监控

1.2.1计算机控制系统

搭建专门服务于市政给排水的电气自动控制系统监控中心，配备工作站计算机、监控计算机、以太网、数据服务及其他相关设备，对市政给排水系统运行状况做实时监督。监控中心工作站与现场控制站的PLC控制器之间以以太网连接，完成现场设备运行信息的实时交互。监控中心可结合管理工作需要，向控制站的PLC控制器下达命令，对给排水系统设备的运行状态进行调整^[1]。监控端配备人机交互端口，可直观显示现场设备运行状态数据，更新异常报警信息，并提供必要的按键和信息输入功能。例如，当市政给排水设备出现异常后，监控中心在第一时间给出报警提示，判断故障所在位置及其类型，并将有关信息下发至维修管理人员手机，提醒维修人员及时去到现场开展检修工作，将异常现象排除，以免给给排水系统正常运行造成更严重的影响。反之，维修管理人员通过手机、平板电脑等终端，可随时随地登录给排水电气自控平台，获取各类设备的运行状态信息，以对自身工作方案进行调整。

1.2.2现场控制站

给排水系统现场控制站以PLC控制器为核心，其构成包括PLC控制器、工业以太网光电交换机和UPS电源。其中，PLC控制器自带人机交互界面，可在现场进行设备运行参数调节。不同区段的PLC控制器之间以工业以太网进行信息传输，并连接至监控中心。考虑到市政给排水电气自控的需求，建议选用100Mbps的单模轻铠光纤。

2市政给排水中电气自控系统功能实现

2.1查询功能

电气自控系统查询功能下设四项子功能：

2.1.1管线信息查询

1. 基础信息查询：可获取给排水管线的空间分布信息、属性特点信息等。第二，既定条件检索：维修管理人员在系统内输入定向条件，即可完成模糊查询，快速调取与条件相关的数据资料。第三，区位信息查询：依照给排水管线空间分布规律，查询某一区位内全部管线、设备信息。第四，图表统计输出：结合管理需求，以图形或表的方式统计给排水管线及设备信息并输出为电子文件。

2.1.2管线信息编辑

该功能支持从电子自控系统数据库调取与给排水管网有关的属性信息，如点位坐标、管线埋深、管径、壁厚、材质等，标注在对应的管线三维模型中，使管理人员更加细化、立体了解地下给排水管线配置情况。

2.1.3管线图形输出

电气自控系统可自动绘制管线专题图，并提取制定区域内的管线信息，供打印输出。

2.1.4管网缺陷查询

维修管理人员可系统界面输入缺陷条件，获取给排水管线的缺陷情况，可手动调整信息检索的范围。

2.2自控功能

以市政给排水工程的污水管线为例，对电气自控系统的自控功能进行介绍。

2.2.1窖井液位自动控制

污水管线窖井自动控制模块包括现场监控模块、通信网络和控制中心三部分，其中通信网络与控制中心在前文进行了详细介绍。现场监控模块由液位计和传感设备组成，传感设备负责现场数据的采集、预处理和传输工作，其运行电压为220V市电，配合备用电池，保证终端信息采集连续、稳定。传感设备安装GPRS模块，内置通讯物联卡，将现场采集的数据传输至GPRS网络，然后再通过以太网完成与监控中心的数据交流。监控中心可对传感终端的信息发送频率进行设置。

现有市政给排水工程的污水汇集方式多为重力引流或泵站加压，将城市污水顺利传输至污水处理厂。污水管道的运行负荷与其使用寿命直接相关，通过液位监控可准确掌握污水管道的负荷情况，评估其运行状态是否健康。当监控中心得到污水管道运行异常数据，如管道堵塞、负载过高时，自动进行报警，提示相关人员及时对异常区段进行排查，避免管网受损、引发污水溢流问题。

2.2.2污水泵站自动控制

市政给排水工程污水泵站已经可实现无人看值守，利用电气自控系统及其他信息化技术，可对泵站运行状态进行实时监督和远程调控。

（1）筒体液位控制

污水泵站自动测控终端安装在管理房内，可获取筒体实时运维信息及出水流量信息，并对电气设备的运行电压、电流、频率等参数进行监控。事先在自控系统完成筒体液位的标准化设置，若测控装置检测到的真实数据超出标准范围，系统可根据预设逻辑，自动完成泵站设备启停调整^[2]。同时安装浮球液位开关，如图2所示，为筒体液位合理性提供双重保障。

图
2 浮球液位开关

（2）信息自动抄录

传统自动化控制系统虽然能对泵站筒体液位做自动控制，但在数据采集上集中度不高，仍需要管理人员定期到现场进行数据抄录。实现远程测控功能后，利用GPRS无线通信即可将泵站运行数据传输至监控中心，以便管理人员查看和使用，进一步提高的污水泵站控制的自动化程度，可降低管理人员工作强度，并避免手工抄录引发的数据错误问题。

（3）现场环境监管

除安装在泵站现场的传感、测控设备外，还可在泵站内安装高清摄像监控系统，以视频方式呈现泵站运行情况，使管理人员可直观观察各类设备的运行电压、频率、筒体液位等信息。污水泵站设施环境复杂，再加上无人值守，其运行状态容易受环境因素或人为因素的干扰，引发通信中断、设备异常跳闸等事故。在安装高清监控系统后，监控中心可在观察各设备具体运行数据的同时，对泵站所处环境进行有效监管，及时发现恶意破坏等现象并进行制止，避免影响市政排污系统正常运行。

2.2.3污水处理厂协调

为确保排污系统运行顺畅，对自控系统的监管对象做进一步延伸，获取污水处理厂的运行数据，如设备设施配备情况、工艺流程设计、污水处理指标、运行满载情况等，为污水管网与污水处理厂间的关系协调提供理论依据。例如，在涉及到新管线敷设时，了解污水处理厂额定吞吐量是否能满足新管线加入后的污水处理压力，优化管线设计方案。

结论：市政给排水系统自动化、智能化控制是系统建设的必然发展趋势，相关人员需充分预估未来一段时间内给排水工程自动化管理需求，合理选择电子自控系统设计方案，预留足够的升级空间，提高系统监管能力，促使市政给排水系统高效运行。

参考文献：

[1]陈国伙.地下管线综合信息平台应用管理探析[J].电子世界,2019(20):84-85.

[2]匙庆国.人防通风、给排水、电气设计中常见问题探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2019(15):81.