摘要：近年來，我國城市內(nèi)澇災(zāi)害頻發(fā)，造成人員傷亡和嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重威脅城市安全。數(shù)據(jù)顯示，2015年至2018年，我國每年平均水淹或內(nèi)澇城市約占我國城市數(shù)量的1/5。；人們的生命財(cái)產(chǎn)也遭受了嚴(yán)重的損失。據(jù)不wan全統(tǒng)計(jì)，截至2021年上半年，我國因洪水災(zāi)害死亡人數(shù)達(dá)到26人，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到135億元。一方面，我們需要積極建設(shè)和管理排水設(shè)施；另一方面，建立城市防洪排水監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。它不僅可以為管理部門提供城市河流和道路水位的實(shí)時(shí)信息，還可以為城市防洪管理提供技術(shù)和數(shù)據(jù)支持。泵站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)和邊緣計(jì)算技術(shù)，通過本地自我控制與大數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)相結(jié)合，為城市洪水預(yù)防和洪水預(yù)防提供監(jiān)控。

1城市泵站分類

從應(yīng)用場景來看，城市泵站可以分為三類:排水泵站、污水泵站和供水泵站。排水泵站主要用于排水和排水泵站；污水泵站用于輸送生活廢水；供水泵站主要用于城市生活供水。這三種泵站對(duì)城市運(yùn)行至關(guān)重要。如何讓泵站高效、安全、低消耗地運(yùn)行，是管理者首先需要關(guān)注的問題。泵站管理平臺(tái)通過現(xiàn)場監(jiān)控傳感器、邊緣計(jì)算和云平臺(tái)，為城市泵站管理提供解決方案。

2城市排水泵站電氣設(shè)計(jì)

根據(jù)DJG08-22-2018《城市排水泵站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，排水泵站一般采用35kV或10kV供電，根據(jù)功率要求和當(dāng)?shù)毓╇姉l件。城市排水泵站的負(fù)荷等級(jí)為二級(jí)負(fù)荷，重要地區(qū)的泵站應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)。二級(jí)負(fù)荷泵站一般需要兩個(gè)電源互為備用或一路常用；一級(jí)負(fù)荷泵站需要兩個(gè)獨(dú)立的電源。當(dāng)一個(gè)電源出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)電源可以獨(dú)立供電，特殊情況下需要設(shè)置自己的電源。以一個(gè)排水泵站為例，設(shè)置3臺(tái)10kV。

10kV母線采用單母線分段接線，0.4kV母線采用單母線或單母線分段接線。為減少電機(jī)啟動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響，大功率電機(jī)采用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)。10kV電機(jī)無功補(bǔ)償采用當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償機(jī)制，保證補(bǔ)償后功率因數(shù)約為0.95；0.4kV電機(jī)采用集中無功補(bǔ)償，補(bǔ)償后功率因數(shù)不低于0.9。

圖1中小型排水泵站電氣接線示意圖

3泵站電氣自動(dòng)化二次設(shè)計(jì)

泵站電氣設(shè)備的自動(dòng)控制、測量、保護(hù)、監(jiān)控和通信。其內(nèi)容包括:泵站高壓輸送和變電系統(tǒng)；泵站0.4kV配電系統(tǒng)；泵站DC系統(tǒng)；電機(jī)綜合保護(hù)系統(tǒng)。泵站的保護(hù)和控制裝置如圖2所示。所有設(shè)備都有通信接口，可以通過智能網(wǎng)關(guān)連接到當(dāng)?shù)氐谋O(jiān)控系統(tǒng)或區(qū)域泵站管理平臺(tái)。智能網(wǎng)關(guān)具有邊緣計(jì)算和邏輯控制功能，可根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行情況自動(dòng)控制。

圖2泵站保護(hù)測控裝置配置圖

表1泵站保護(hù)測控裝置選型

表2泵站信號(hào)采集及隔離裝置選型

表3泵站照明系統(tǒng)要求

圖3泵站消防應(yīng)急照明

圖4泵站管理平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

4泵站管理系統(tǒng)(現(xiàn)場部署)

Acrel-泵站內(nèi)部部署2000M泵站管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)泵站的全面監(jiān)控、控制和運(yùn)行記錄，在異常情況下及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，確保泵站運(yùn)行安全。

泵閘全景圖：可以幫助用戶全面監(jiān)控泵閘的全面運(yùn)行狀態(tài)，如內(nèi)外河流水位、控制閘門東西方向的開度、內(nèi)外閘門的開度、泵的運(yùn)行狀態(tài)、電流等。

泵站總覽和單線圖顯示：檢查泵站配電電路的分布和連接以及主要電參數(shù)。主要數(shù)據(jù)包括:三相電流、三相電壓、功率、電能、功率因數(shù)和電路名稱。

控制閘門監(jiān)控：監(jiān)控控制閘門的運(yùn)行狀態(tài)，如閘門開度、鎖定和解鎖，同時(shí)監(jiān)控內(nèi)外河流水位和油泵的運(yùn)行趨勢。此外，該功能模塊可實(shí)現(xiàn)控制閘門和油泵的遠(yuǎn)程控制功能，并可切換遠(yuǎn)程/當(dāng)?shù)乜刂啤?/p>

泵的運(yùn)行監(jiān)控：對(duì)泵的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，如運(yùn)行、停止、保護(hù)裝置故障等。，從而實(shí)現(xiàn)泵的遠(yuǎn)程控制和排水引水聯(lián)動(dòng)控制。在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能之前，選擇遠(yuǎn)程泵和工作閘門的PLC控制柜。排水引水聯(lián)動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)下達(dá)進(jìn)水閘門的開啟命令，直到進(jìn)水閘門wan全開啟。

閘門監(jiān)控：監(jiān)控工作門、油泵的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，如運(yùn)轉(zhuǎn)、停止等，在此功能模塊中可實(shí)現(xiàn)對(duì)工作門、油泵的遠(yuǎn)程控制。

趨勢曲線分析：可監(jiān)測電動(dòng)機(jī)運(yùn)行負(fù)荷曲線、內(nèi)外水位曲線等，幫助用戶對(duì)運(yùn)行趨勢進(jìn)行分析和記錄。

另外，系統(tǒng)還具有異常報(bào)警、報(bào)表制表等功能，使管理人員能夠及時(shí)了解電站的運(yùn)行情況。

4.1區(qū)域泵站管理平臺(tái)

在云服務(wù)器或區(qū)域指揮中心設(shè)置AcrelEMS泵站管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)不同類型泵站的統(tǒng)一監(jiān)控，提高管理效率。該平臺(tái)具有泵站地理位置顯示、泵站3D顯示、電力監(jiān)控、數(shù)據(jù)查詢、控制調(diào)整、能耗分析、視頻監(jiān)控、報(bào)警管理、設(shè)備管理、運(yùn)行管理等功能。數(shù)據(jù)可以通過4G無線網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)傳輸。

泵站地理位置標(biāo)識(shí)；泵站技術(shù)3D顯示；電力監(jiān)控；泵站非電力監(jiān)控；能耗分析；報(bào)警分析；設(shè)備檔案和運(yùn)維管理

此外，平臺(tái)可以訪問各泵站的照明控制系統(tǒng)、應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控管理，提高泵站的運(yùn)行安全性和管理效率。