淺談安科瑞馬達監控系統在城市污水泵的應用

［摘要］針對污水泵站既有的就地啟動柜，通過加裝監控設備、接入網絡，實現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測；可根據設定參數自動起停電機，亦可接受遠程指令執行電機起停操作。本系統有效提高了泵機的利用率，降低了故障發生幾率，提升了城市污水泵站的智能管理水平。

［關鍵詞］污水泵站；變送器；安科瑞

1介紹

目前，國內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。伴隨互聯網、云技術的快速發展，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，站內標配有污水泵三臺，功率均為55KW，安裝有就地起動柜，起停方式為軟起動起停。

2系統設計

本系統的終端監控設備結構框圖如圖１所示，該泵站終端監控設備通過交換機接入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監控設備接入交換機中；分控制器連接有液位、壓力、電壓、電流等變送器，通過A/D轉換讀取數據；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，本系統采用了Gems投入式液位變送器，模擬量輸出4-20mA，量程為0-1bar，經分控制器A/D轉換后，映射為數字量0-800；采用了TRAFAG壓力變送器，模擬量輸出4-20mA，量程為0-1.5MPa，映射后對應數字量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，映射后對應數字量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，映射后對應數字量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。

在安防設計方面，采用了?？低暤奈炇盗挟a品，基于螢石云SDK實現了PC端二次開發接入本系統。開發過程中，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OpenSDK_MessageHandler回調函數；預覽功能實現需要打開OpenSDK_StartRealPlayEx接口，MsgType==3(INS_PLAY_START)成功后，播放視頻畫面，使用StopRealPlay（Seld）結束播放?；胤殴δ艿膶崿F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獲取圖片內容，關閉接收推送調用函數Push_StopRecv()；以OpenSDK_FreeSession釋放會話?；谖炇疭DK實現了授權登錄、直播預覽、錄像回放、推送報警圖片的功能。為實現智能管理，通用控制器一方面通過Intra-net連接服務器，另一方面以無線方式接入TlinK云平臺，提供Web訪問和手機端應用。Tlink平臺可以接收任意的數據協議格式，本系統配置的連接協議格式為：起始位：#JLJR；分隔符使用“；"；數據位14個字節，12個字節對應采集的數據，2個字節對應控制指令；數據長度位1個字節；結束符：CRC8，配置為數據透傳模式。*站控制系統以標簽頁形式顯示每一處污水泵站的設備運行狀況，畫面如圖２所示。*站控制系統，能夠通過設定，自動匯總泵站工況參數，生產統計報表。

3AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺

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品生態體系，AcrelEMS-SW智慧水務能效管理平臺通過在污水廠源、網、荷、儲、充的各個關鍵節點安裝保護、監測、分析、治理裝置，用于監測污水廠能耗總量和能耗強度，*監測主要用能設備能效，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、精細的解決方案。

3.2平臺組成

AcrelEMS智慧水務綜合能效管理系統由變電站綜合自動化系統、電力監控及能效管理系統組成，涵蓋了水務中壓變配電系統、電氣安全、應急電源、能源管理、照明控制、設備運維等，貫穿水務能源流的始終，幫助運維管理人員通過一套平臺、一個APP實時了解水務配電系統運行狀況，并且根據權限可以適用于水務后勤部門管理需要。

3.3平臺拓撲圖

3.4平臺子系統

3.4.1電動機管理

馬達監控實現水務中電機的保護、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、監測和報警。*、準確地反映出故障狀態、故障時間、故障地點、及相關信息，對電機進行健康診斷和預防性維護。同時支持與PLC、軟啟、變頻器等配合，實現電動機自動或遠程控制，監視、控制各個工藝設備,保障正常生產。

3.4.2能耗管理

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

將所有有關能源的參數集中在一個看板中，從多個維度對比分析，實現各個工藝環節的能耗對比，幫助領導掌控整個工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。

能耗數據統計采集水務中污水廠、自來水廠、水泵站等的用電、用水、燃氣、冷熱量消耗量，同環比對比分析，能耗總量和能耗強度計算，標煤計算和CO2排放統計趨勢。

能效分析按三級計量架構，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、環比、對標等。通過污水處理產量以及系統采集的能耗數據，在污水單耗中生成污水單耗趨勢圖，并進行同比和環比分析，同時將污水的單耗與行業指標對標，以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。

3.4.3環境監測

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警，保障污水廠、自來水廠、水泵站等安全運行。當可燃氣體或有害氣體濃度超標可自動啟動排風風機或新風系統，排除隱患，保持良好的水處理環境。

3.5相關平臺部署硬件選型清單

電力監控、電能質量、電動機管理及配電室環境監控系統

應用場合（0.4KV）		產品	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、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口支持U盤讀取數據，支持61850協議
			APM520	該儀表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過面板薄膜開關設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus協議;也可將電量信號轉換成標準的直流模擬信號輸出;或帶開關量輸入/輸出，繼電器報警輸出等功能。
	電能質量		ARC	測量I、U、Hz、cosΦ，具備過電壓保護、欠流鎖定、電網諧波過大保護功能,可控制電容器的投切，RS485/Modbus協議
			ANSVC	ANSVC低壓無功功率補償裝置并聯在整個供電系統中，能根據電網中負載功率因數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、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諧波電流，經控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，產生諧波電流指令，通過功率執行器件產生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流，并注入電力系統中，從而抵消非線性負載所產生的諧波電流。
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現場通訊需求。該產品采用分體式結構，由主體、顯示單元、互感器組成，可適應各種柜體的安裝。具有許昌開普研究院有限公司、繼電保護及自動化設備質量監督檢驗*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
智能網關			Anet系列	8個RS485串口2kV隔離，2個以太網接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協議設備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳協議、支持多*不同數據服務要求，支持斷點續傳，裝置電源:220VAC/DC。
應用場合（配電室）		產品	型號	功能
環境監測	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響應時間：1s繼電器輸出：常開觸點
	局方檢測		/	監測變壓器、開關、開關柜的局部放電
	門禁		/	常開型；感應距離：30-50mm材質：鋅合金，銀灰色電度干接點輸出
	攝像機		/	視頻監控
	開關量模塊		ARTU-KJ8	8路開關量輸入,8路繼電器輸出
智能網關			ANet-2E4SM	4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，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結語

本系統可實現自動監測污水池水位、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定功能；同時可監測泵站內每臺泵的運行狀態、電機電壓，運行電流等工況參數；支持遠程異地控制污水泵的啟停；本系統提供視頻數據的播放、回看等安防功能。系統內所有監控數據經光纖傳輸至站隊值班室，管理系統可對數據按照時間、站點、自定義等多種方式完成分析匯總。本系統可有效提高城市污水泵站管理水平，提升企業的經濟效益。

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