淺談安科瑞馬達監(jiān)控系統(tǒng)在城市污水泵的應(yīng)用

［摘要］針對污水泵站既有的就地啟動柜，通過加裝監(jiān)控設(shè)備、接入網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了對污水池的污水水位、出口壓力、三相電壓、電流和工作場地視頻圖像的實時監(jiān)測；可根據(jù)設(shè)定參數(shù)自動起停電機，亦可接受遠程指令執(zhí)行電機起停操作。本系統(tǒng)有效提高了泵機的利用率，降低了故障發(fā)生幾率，提升了城市污水泵站的智能管理水平。

［關(guān)鍵詞］污水泵站；變送器；安科瑞

1介紹

目前，國內(nèi)三線城市的污水泵站仍主要采取人工值守，手動控制，站點單獨運行的模式。伴隨互聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)的快速發(fā)展，排水泵站對升級自動化控制等級，改善整體管理水平，提出更高要求。本文針對的是某城市的十處污水泵站，站內(nèi)標(biāo)配有污水泵三臺，功率均為55KW，安裝有就地起動柜，起停方式為軟起動起停。

2系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)的終端監(jiān)控設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖如圖１所示，該泵站終端監(jiān)控設(shè)備通過交換機接入Intranet；通用控制器連接著交換機的同時以CAN總線和分控制器通信，通用控制器以串口通信方式連接HMI；?？狄曨l監(jiān)控設(shè)備接入交換機中；分控制器連接有液位、壓力、電壓、電流等變送器，通過A/D轉(zhuǎn)換讀取數(shù)據(jù)；分控制器的輸出繼電器與軟起動器的控制回路相連接。

為*掌控污水泵的運行工況參數(shù)，本系統(tǒng)采用了Gems投入式液位變送器，模擬量輸出4-20mA，量程為0-1bar，經(jīng)分控制器A/D轉(zhuǎn)換后，映射為數(shù)字量0-800；采用了TRAFAG壓力變送器，模擬量輸出4-20mA，量程為0-1.5MPa，映射后對應(yīng)數(shù)字量0-800；采用了開合式霍爾電流變送器，25mm孔徑，輸出4-20mA，量程為0-300Ａ，映射后對應(yīng)數(shù)字量０－８００；采用了單相交流電壓變送器，模擬量4-20mA輸出，量程為交流0-400V，映射后對應(yīng)數(shù)字量0-800。以上變送器均采用DC24V供電。變送器輸出分別連接到分控器的模擬量輸入端A0-A7。為可靠實現(xiàn)遠程異地控制，分控制器的輸出繼電器Y0動斷觸點串入軟起動器的停止控制回路，分控制器的輸出繼電器Y1動合觸點并入軟起動器的起動控制回路。

在安防設(shè)計方面，采用了?？低暤奈炇盗挟a(chǎn)品，基于螢石云SDK實現(xiàn)了PC端二次開發(fā)接入本系統(tǒng)。開發(fā)過程中，首先完成SDK庫和頭文件的加載；然后初始化OpenSDK_InitLib；接下來分配會話OpenSDK_AllocSession，同時注冊O(shè)penSDK_MessageHandler回調(diào)函數(shù)；預(yù)覽功能實現(xiàn)需要打開OpenSDK_StartRealPlayEx接口，MsgType==3(INS_PLAY_START)成功后，播放視頻畫面，使用StopRealPlay（Seld）結(jié)束播放。回放功能的實現(xiàn)需要打開OpenSDK_StartPlayBackEx接口，使用OpenSDK_GetOSDD-Time獲取回放時間點；在報警圖片推送功能上，使用Push_StartRecvEx(pushSecret)開啟接收推送，從（sz-Content）解析出alarmPicUrl，以DecryptPicture獲取圖片內(nèi)容，關(guān)閉接收推送調(diào)用函數(shù)Push_StopRecv()；以O(shè)penSDK_FreeSession釋放會話?；谖炇疭DK實現(xiàn)了授權(quán)登錄、直播預(yù)覽、錄像回放、推送報警圖片的功能。為實現(xiàn)智能管理，通用控制器一方面通過Intra-net連接服務(wù)器，另一方面以無線方式接入TlinK云平臺，提供Web訪問和手機端應(yīng)用。Tlink平臺可以接收任意的數(shù)據(jù)協(xié)議格式，本系統(tǒng)配置的連接協(xié)議格式為：起始位：#JLJR；分隔符使用“；"；數(shù)據(jù)位14個字節(jié)，12個字節(jié)對應(yīng)采集的數(shù)據(jù)，2個字節(jié)對應(yīng)控制指令；數(shù)據(jù)長度位1個字節(jié)；結(jié)束符：CRC8，配置為數(shù)據(jù)透傳模式。*站控制系統(tǒng)以標(biāo)簽頁形式顯示每一處污水泵站的設(shè)備運行狀況，畫面如圖２所示。*站控制系統(tǒng)，能夠通過設(shè)定，自動匯總泵站工況參數(shù)，生產(chǎn)統(tǒng)計報表。

3AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺

3.1平臺概述

安科瑞電氣具備從終端感知、邊緣計算到能效管理平臺的產(chǎn)品生態(tài)體系，AcrelEMS-SW智慧水務(wù)能效管理平臺通過在污水廠源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關(guān)鍵節(jié)點安裝保護、監(jiān)測、分析、治理裝置，用于監(jiān)測污水廠能耗總量和能耗強度，*監(jiān)測主要用能設(shè)備能效，保護污水廠運行安全可靠，提高污水廠能效，為污水處理的能效管理提供科學(xué)、精細的解決方案。

3.2平臺組成

AcrelEMS智慧水務(wù)綜合能效管理系統(tǒng)由變電站綜合自動化系統(tǒng)、電力監(jiān)控及能效管理系統(tǒng)組成，涵蓋了水務(wù)中壓變配電系統(tǒng)、電氣安全、應(yīng)急電源、能源管理、照明控制、設(shè)備運維等，貫穿水務(wù)能源流的始終，幫助運維管理人員通過一套平臺、一個APP實時了解水務(wù)配電系統(tǒng)運行狀況，并且根據(jù)權(quán)限可以適用于水務(wù)后勤部門管理需要。

3.3平臺拓?fù)鋱D

3.4平臺子系統(tǒng)

3.4.1電動機管理

馬達監(jiān)控實現(xiàn)水務(wù)中電機的保護、遙測、遙信、遙控功能，電動機保護器能對過載、短路、缺相、漏電等異常情況進行保護、監(jiān)測和報警。*、準(zhǔn)確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點、及相關(guān)信息，對電機進行健康診斷和預(yù)防性維護。同時支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現(xiàn)電動機自動或遠程控制，監(jiān)視、控制各個工藝設(shè)備,保障正常生產(chǎn)。

3.4.2能耗管理

為水務(wù)搭建計量體系，顯示水務(wù)的能源流向和能源損耗，通過能源流向圖幫助水務(wù)分析能源消耗去向，找出能源消耗異常區(qū)域。

將所有有關(guān)能源的參數(shù)集中在一個看板中，從多個維度對比分析，實現(xiàn)各個工藝環(huán)節(jié)的能耗對比，幫助領(lǐng)導(dǎo)掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標(biāo)煤排放等的情況。

能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計采集水務(wù)中污水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量，同環(huán)比對比分析，能耗總量和能耗強度計算，標(biāo)煤計算和CO2排放統(tǒng)計趨勢。

能效分析按三級計量架構(gòu)，分別進行能效分析，契合能源管理體系要求，可對各車間/職能部門的能效水平進行分析，同比、環(huán)比、對標(biāo)等。通過污水處理產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖，并進行同比和環(huán)比分析，同時將污水的單耗與行業(yè)指標(biāo)對標(biāo)，以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。

3.4.3環(huán)境監(jiān)測

污水廠、自來水廠、水泵站等場所溫濕度、煙霧、積水浸水、視頻、UPS電池間可燃氣體濃度展示和預(yù)警，保障污水廠、自來水廠、水泵站等安全運行。當(dāng)可燃氣體或有害氣體濃度超標(biāo)可自動啟動排風(fēng)風(fēng)機或新風(fēng)系統(tǒng)，排除隱患，保持良好的水處理環(huán)境。

3.5相關(guān)平臺部署硬件選型清單

電力監(jiān)控、電能質(zhì)量、電動機管理及配電室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

應(yīng)用場合（0.4KV）		產(chǎn)品	型號	功能
	0.4KV進/出線		APView500	相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發(fā)及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內(nèi)存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網(wǎng)接口（＋1維護網(wǎng)口）＋1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議
			APM520	該儀表采用交流采樣技術(shù)，能分別測量電網(wǎng)中的電流、電壓、功率、功率因數(shù)和電能等參數(shù)，可通過面板薄膜開關(guān)設(shè)置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協(xié)議;也可將電量信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的直流模擬信號輸出;或帶開關(guān)量輸入/輸出，繼電器報警輸出等功能。
	電能質(zhì)量		ARC	測量I、U、Hz、cosΦ，具備過電壓保護、欠流鎖定、電網(wǎng)諧波過大保護功能,可控制電容器的投切，RS485/Modbus協(xié)議
			ANSVC	ANSVC低壓無功功率補償裝置并聯(lián)在整個供電系統(tǒng)中，能根據(jù)電網(wǎng)中負(fù)載功率因數(shù)的變化通過控制器控制電力電容器投切進行補償,無功功率補償裝置采用散件組成方案，主要以電容電抗、投切開關(guān)、控制器等組成。
			ANAPF	ANAPF系列有源電力濾波器通過電流互感器采集系統(tǒng)諧波電流，經(jīng)控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流，并注入電力系統(tǒng)中，從而抵消非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。
電動機保護器	電機回路		ARD3M	智能電動機保護器（以下簡稱保護器）適用于額定電壓至660V的低壓電動機回路，集保護、測量、控制、通訊、運維于一體。其完善的保護功能確保電動機安全運行，帶有邏輯可編程功能，可以滿足多種控制方式?？蛇x配不同通訊模塊適應(yīng)現(xiàn)場通訊需求。該產(chǎn)品采用分體式結(jié)構(gòu)，由主體、顯示單元、互感器組成，可適應(yīng)各種柜體的安裝。具有許昌開普研究院有限公司、繼電保護及自動化設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗*檢測合格的型式檢驗報告證書和電磁兼容檢驗證書，
配套附件	0.4kV電流互感器		AKH-0.66	測量型互感器，采集交流電流信號
智能網(wǎng)關(guān)			Anet系列	8個RS485串口2kV隔離，2個以太網(wǎng)接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協(xié)議設(shè)備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳協(xié)議、支持多*不同數(shù)據(jù)服務(wù)要求，支持?jǐn)帱c續(xù)傳，裝置電源:220VAC/DC。
應(yīng)用場合（配電室）		產(chǎn)品	型號	功能
環(huán)境監(jiān)測	溫濕度		/	用于配電房溫度和濕度。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0%RH～99%RH
	煙霧		/	光電式煙霧傳感;電源正極（DC12V）：+12V，繼電器輸出：常開觸點
	水侵		/	接觸式水浸傳感器，監(jiān)測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC10-30V工作溫度：-20℃~+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應(yīng)時間：1s繼電器輸出：常開觸點
	局方檢測		/	監(jiān)測變壓器、開關(guān)、開關(guān)柜的局部放電
	門禁		/	常開型；感應(yīng)距離：30-50mm材質(zhì)：鋅合金，銀灰色電度干接點輸出
	攝像機		/	視頻監(jiān)控
	開關(guān)量模塊		ARTU-KJ8	8路開關(guān)量輸入,8路繼電器輸出
智能網(wǎng)關(guān)			ANet-2E4SM	4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網(wǎng)接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊,可擴展16路。

4結(jié)語

本系統(tǒng)可實現(xiàn)自動監(jiān)測污水池水位、各污水泵出口壓力，出口壓力低或水位過高時，啟動污水泵，出口壓力高或水位過低時，停止污水泵；具有啟停泵壓力值和水位值設(shè)定功能；同時可監(jiān)測泵站內(nèi)每臺泵的運行狀態(tài)、電機電壓，運行電流等工況參數(shù)；支持遠程異地控制污水泵的啟停；本系統(tǒng)提供視頻數(shù)據(jù)的播放、回看等安防功能。系統(tǒng)內(nèi)所有監(jiān)控數(shù)據(jù)經(jīng)光纖傳輸至站隊值班室，管理系統(tǒng)可對數(shù)據(jù)按照時間、站點、自定義等多種方式完成分析匯總。本系統(tǒng)可有效提高城市污水泵站管理水平，提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。

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