CN117552513A - 一种用于城市排涝泵站集控的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及城市内涝治理技术领域，具体涉及一种用于城市排涝泵站集控的控制系统。本发明系统基于城市排涝泵站，包括汛时远程监测预警与自动调控系统、汛期结束后的自动反冲洗系统以及无汛情期间的定期自检与维护系统，汛时远程监测预警与自动调控系统用于汛情时对排涝泵站的监测，当监测数据出现异常波动时，进行信号预警，并在正常运行过程中字型调控，保证排涝泵站的稳定运行；汛期结束后的自动反冲洗系统用于汛情结束后排涝泵站的冲洗，通过市政供水进行冲洗，冲洗水去往污水厂进行处理，避免造成环境的污染；无汛情期间的定期自检与维护系统基于设备自身具有的自检功能，通过太阳能供电对设备进行自检，降低能源消耗，也更加的环保。

Description

一种用于城市排涝泵站集控的控制系统

技术领域

本发明涉及城市内涝治理技术领域，具体涉及一种用于城市排涝泵站集控的控制系统。

背景技术

在雨季，城市道路容易积水，每年都有城市因内涝而瞬间成为“泽国”，导致交通受阻，并给人们的生命财产带来威胁；传统的方法是在道路两侧修建排水沟，将雨水排入地下管道；然而，排水沟的修建需要大量土地，容易导致水土流失，此外，需要定期清理和维护，维护费用较高，同时，雨量较大时，雨水往低处汇集，排水管道排水压力大，则同样会出现积水严重、排水效果不佳的情况。

排涝泵站是一种集成了雨水收集、缓存、输送等多个功能于一体的新型城市排涝设施，它通过高效可靠的雨水收集系统，能够将雨水快速收集到泵站内，随后，通过泵站内的水泵加压，将雨水排至河道中，从而减轻了排水管道的压力，提升雨水的排放速度，即使在雨季，城市也不会出现积水的现象，此外其结构简单，建设成本较低，可以迅速投入使用，并减少对土地的占用，利于土地资源的优化利用。

排涝泵站往往修建于城市易积水的地段，具有分布广，针对性强的特点，实现对城市内涝的点对点治理，有效的提升了城市内涝治理效果，但在实际应用中也存在或多或少的问题，如不便于集中调度与控制，日常检修维护成本高，泵站在非雨季长期不使用时容易出现污泥淤积等情况，因此，本发明提出一种城市排涝泵站集控的控制系统，从而对上述排涝泵站在实际应用中存在的问题进行改善。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于城市排涝泵站集控的控制系统，以解决现有的排涝泵站在使用的过程中由于分布广泛而带来的不易统一调控，不易检修维护以及费汛期闲置时容易出现污泥堵塞的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于城市排涝泵站集控的控制系统，包括排涝泵站，排涝泵站中设有预处理罐与排水罐，预处理罐与排水罐安装在地面下，预处理罐与排水罐底部通过连通管相连通，预处理罐的底部设置有进水管道，在预处理罐中设置有粗格栅，粗格栅位于连通管的前方，在排水罐中设置有粉碎格栅，粉碎格栅位于连通管的后方，在排水罐中设置有多台变频排水泵，变频排水泵与排水管道相连接，还包括用于所述排涝泵站的汛时远程监测预警与自动调控系统、汛期结束后的自动反冲洗系统以及无汛情期间的定期自检与维护系统。

进一步地，所述的汛时远程监测预警与自动调控系统在进水管道上安装有进水电动阀，在预处理罐中安装有第一液位传感器，在排水罐中安装有第二液位传感器，在排水管道上设置有排水流量计，第一液位传感器、第二液位传感器、进水电动阀、粉碎格栅、变频排水泵以及排水流量计分别与PLC控制系统相连接，PLC控制系统通过信号传输模块与远程集控终端相连接。

进一步地，所述的第一液位传感器与第二液位传感器在汛期初始时监测到预处理罐与排水罐中水位同时上升时，PLC控制系统自动调控变频排水泵的频率以及变频排水泵开启的数量，使得预处理罐与排水罐中水位保持稳定。

进一步地，所述的预处理罐与排水罐中水位保持稳定后，当出现预处理罐中水位不断上升，排水罐中水位不断下降，排水流量计所示流量保持不变时，集控控制系统提示粗格栅堵塞信号；当出现预处理罐以及排水罐中水位继续上升，排水流量计所示流量减少时，提示变频排水泵故障信号。

进一步地，所述的预处理罐与排水罐中水位保持稳定后，当出现预处理罐以及排水罐中水位同时降低时，逐步降低变频排水泵的频率并逐个停止变频排水泵，当预处理罐以及排水罐中雨水排空时，变频排水泵停止工作。

进一步地，所述的预处理罐以及排水罐中水位继续上升，排水流量计所示流量减少时，未启动的变频排水泵投入工作，当所有的变频排水泵都已经投入了工作时，减小进水电动阀阀门的开度。

进一步地，所述的汛期结束后的自动反冲洗系统在预处理罐与排水罐的上方设置有反冲洗管道，反冲洗管道与市政供水管道相连接，在市政供水管道上安装有供水电动阀，在预处理罐中设置有排污泵，排污泵与第一排污管道相连接，排水管道与第二排污管道相连接，在排水管道上设置有排水电动阀，在第二排污管道上设置有排污电动阀，供水电动阀、排污泵排水电动阀以及排污电动阀分别与PLC控制系统相连接。

进一步地，所述的无汛情期间的定期自检与维护系统在排涝泵站在地面上方安装有光伏板，光伏板通过光伏控制器与控制柜中的蓄电池相连接，蓄电池与电量检测模块相连接，电量检测模块与PLC控制系统相连接，PLC控制系统与电路切换模块相连接，电路切换模块控制切换蓄电池供电与市政供电。

进一步地，所述的蓄电池对系统内各设备的自检进行供电。

本发明的有益效果：

1、通过排涝泵站与集控终端的连接，使得通过集控终端能够实现对城区排涝泵站运行状态的实时监测，给统一管理与运营带来了便捷；

2、通过对排涝泵站运行过程中的参数进行监测，能够有效的把握排涝泵站中主要设备的运行状态，当出现故障时，能够第一时间发觉并进行处理，有助于排涝泵站的稳定运行，给城市内涝治理提供保障；

3、能够在汛情结束后第一时间通过反冲洗系统对排涝泵站进行冲洗，一键控制反冲洗启动，更加的快捷，有效避免排涝泵站在闲置期污泥淤积的情况，同时将清理得到的污水送往市政污水厂进行处理，能够避免污水外排造成环境的污染；

4、在排涝泵站的闲置期，通过设备自检能够有效避免设备长时间放置导致的损坏，使得工作人员能够及时的发现受损设备，从而及时的维修与更换，进而保证排涝泵站在防汛工作中稳定性的发挥作用；

5、通过太阳能发电对设备的自检进行供电，一方面能够有效的降低能耗，更加的节能与环保，另一方面也保证了在非汛期用电的安全性，同时通过太阳能供电与市政供电的自行切换，保证了汛期供电的稳定性，为稳定防汛工作提供保障。

附图说明

图1是本发明系统排涝泵站结构示意图；

图2是本发明系统远程启动控制示意图；

图3是本发明系统运行监测调控示意图；

图4是本发明系统日常校验维护示意图；

图5是本发明系统反冲洗系统启动控制示意图。

图中各标记对应的名称：

1、预处理罐；11、进水管道；111、进水电动阀；12、第一液位传感器；13、粗格栅；131、启闭机；14、排污泵；15、第一排污管道；2、排水罐；21、粉碎格栅；22、变频排水泵；23、排水管道；231、排水电动阀；232、排水流量计；24、第二排污管道；241、排污电动阀；25、第二液位传感器；26、除臭仪；3、反冲洗管道；31、市政供水管道；311、供水电动阀；4、光伏板；5、控制柜；51、PLC控制系统；52、光伏控制器；53、蓄电池；54、电量检测模块；55、电路切换模块；56、信号传输模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，在本发明系统排涝泵站中设置有预处理罐1与排水罐2，预处理罐1与排水罐2的底部通过连通管相连通，在预处理罐1的底部设置有进水管道11，在进水管道11上设置有进水电动阀111，并在预处理罐1中设置有粗格栅13，粗格栅13位于连通管的前方，同时粗格栅13的上方与启闭机131相连接，在预处理罐1内部上方设置有第一液位传感器12，并在预处理罐1的底部设置有排污泵14，排污泵14与第一排污管道15相连接。

在排水罐2中设置有粉碎格栅21，粉碎格栅21位于连通管道的后方，并在排水罐2中设置有多个变频排水泵22，变频排水泵22与排水管道23相连接，其中在排水管道23上设置有排水电动阀231与排水流量计232，并设置有排水管道23与第二排污管道24相连接，在第二排污管道24上设置有排污电动阀241，在排水罐2内部的上方设置有第二液位传感器25，并在排水罐2上方设置有除臭仪26，除臭仪26与排水罐2的内部相连通。

在预处理罐1与排水罐2之间设置有反冲洗管道3，反冲洗管道3与市政供水管道31相连接，在市政供水管道31上设置有供水电动阀311。

在地面上设置有支架，并通过支架安装有光伏板，并在地面上安装有控制柜5，其中在控制柜5中设置有光伏控制器52，光伏控制器52与光伏板4相连接，同时光伏控制器52与蓄电池53相连接，在控制柜5中设置有PLC控制系统51，PLC控制系统51与电量检测模块54相连接，电量检测模块54与蓄电池53相连接，并同时设置有电路切换模块55，电路切换模块55连接PLC控制系统51，同时电路切换模块55连接蓄电池53以及市政供电，此外还设置有PLC控制系统51通过信号传输模块56与远程集控终端相连接。

本发明原理为：

本发明系统在使用过程中涉及到三个方面，分别为：汛时的远程监测与自动调控、汛期结束时的自动反冲洗以及无汛情期间的日常自检与维护。

其中，对于汛时的远程监测预警与自动调控，当汛期来临，需要对城市进行排涝时，过程中可在远程终端对排水防汛系统进行一键启动，过程中控制柜5通过信号传输模块56接受到远程终端的控制信号，此时PLC控制系统51将供电模式切换到市政供电，而后控制进水电动阀111开启、第一液位传感器12工作、粉碎格栅21工作、变频排水泵22工作、第二液位传感器25工作、除臭仪26工作、排水电动阀231打开、排水流量计232工作，其余各电动阀保持关闭。

于是，通过进水管道11进入到预处理罐1中的雨水在通过粗格栅13进行初步除杂后，通过连通管道进入到排水罐2中，在排水罐2中通过粉碎格栅21对大块石块等进行粉碎，而后通过变频排水泵22抽至排水管道23中，而后外排至河道中，从而提升雨水的排放速度，避免城市出现积水的情况。

在上述的过程中，第一液位传感器12与第二液位传感器25分别用于对预处理罐1以及排水罐2中水位的监测，其中第一液位传感器12与第二液位传感器25可选用超声波液位传感器等，并将水位信号传输给PLC控制系统51，PLC控制系统51对水位信号进行处理，当发现预处理罐1与排水罐2中的水位都不断上升时，说明此时进水流量要大于出水流量，于是需要增加变频排水泵22的功率或启动变频排水泵22的数量(变频排水泵22为变频泵，当为定频泵时，需要设置相应的控制阀)，最终使得预处理罐1以及排水罐2中的水位能够稳定的保持，当最终稳定时，预处理罐1中的水位高于排水罐2中的水位，存在一定的水位差，进水管道11的水流量基本为连通管道中水流量，也基本为变频排水泵22的排水量，过程中的少量波动，也会自动进行调整。

在上述运行稳定后，如遭遇突发情况，如进水粗格栅13堵塞，过程中则会导致通往排水罐2中的水量减少，于是在进水流量基本保持不变的情况下，预处理罐1中的水位持续不断地上升，同时排水罐2中的水位不断地下降，此外还可以观察到排水流量计232的流量保持不变，因此，当该现象维持一段时间，如5～10min，基本可以排除其它干扰，说明进水粗格栅出现了堵塞，此时则需要维修人员及时的去往现场进行维修，此时通过格栅的启闭机131将格栅抬起并清理即可，在实际运行中，在进水管道11前一般已经经过一次处理，因此在实际运行中，粗格栅的堵塞几率并不是很大。

而在稳定运行后，突然出现预处理罐1中水位继续上升，同时排水罐2中的水位也呈现上升的状态，此时不能排除为进水量突然增大的原因，过程中若排水流量计232的排水量也在继续上升，则可以证明水量突然增大，而当排水流量计232的过水流量减少时，此时则需要考虑是否为部分变频排水泵22发生了故障，当变频排水泵出现故障时，可以第一时间控制进水电动阀111的开度，降低进水流量，保证排涝泵站的稳定运行。

而在稳定运行过程中，出现预处理罐1以及排水罐2中水位都减少的情况，此时则说明进水量减少，也说明汛情基本接近尾声，过程中系统自动调控变频排水泵的频率并逐渐关闭变频排水泵(第一液位传感器12与第二液位传感器25剪刀到水量基本排空后，才可关闭变频排水泵)，当变频排水泵22关闭后，系统中的各个阀门以及元器件也停止运行工作。

上述系统运行过程中的数据可以通过PLC控制系统51传输到远程终端，从而能够对运行数据进行实时监测，过程中当出现上述的异常情况后，现场监测人员能够对异常情况进行有效的分析与判断，从而及时的维修，保证排涝泵站在汛期的稳定运行。

在防汛结束后，需要对排涝泵站进行清洗操作，从而避免泵站中积泥对泵站的再次运行造成影响，实际使用中，由于粗格栅13以及排水罐2中的积泥并不会很多，此时远程启动反冲洗系统，此时电路切回市政供电系统，与市政供水管道相连接的反冲洗管道31上的供水电动阀311自动开启，同时第一液位传感器12以及第二水位传感25开始工作，排污电动阀241开启，此时反冲洗水对预处理罐1以及排水罐2进行冲洗，过程中对于粗格栅13的冲洗，从粗格栅13的背面进行反冲洗，提升冲洗效果，当预处理罐1中的水位上升到一定程度后，此时排污泵14启动，将预处理罐1中的污水通过第一排污管道15排出，而排水罐2中积泥会相对较少，冲洗后当排水罐2中水位达到一定程度后，变频排水泵22打开，将清洗污水通过第二排污管道24排出，过程中第一排污管道15以及第二排污管道24中排出的污水汇入市政污水管道，而后去往污水厂进行污水处理。

若上述在反冲洗前粗格栅已经发生了堵塞，此时为了保证冲洗的效果，需要人工现场对粗格栅进行清理。

当汛情结束以及反冲洗结束后，排涝泵站基本进入了闲置期，在此期间，整个泵站基本不工作，于是电气设备及元件在长期闲置的过程中容易出现损坏等，此时则需要不定期的维护，从而保证在汛期时，排涝泵站的汛情防控能力。在该过程中，本发明采用采用太阳能供电的模式，通过光伏板发电并将电能储存到蓄电池中，从而用于系统设备的自检(现有的设备一般具有自检功能，可在选购时选购具有自检功能的设备即可)，过程中将各设备自检信号传输到PLC控制系统51，而后传输到远程集控终端，于是能够对各设备的运行状况进行准确的把握，从而及时的维修与更换，保证涝泵站的汛情防控能力。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其它各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于城市排涝泵站集控的控制系统，包括排涝泵站，排涝泵站中设有预处理罐(1)与排水罐(2)，预处理罐(1)与排水罐(2)安装在地面下，预处理罐(1)与排水罐(2)底部通过连通管相连通，预处理罐(1)的底部设置有进水管道(11)，在预处理罐(1)中设置有粗格栅(13)，粗格栅(13)位于连通管的前方，在排水罐(2)中设置有粉碎格栅(21)，粉碎格栅(21)位于连通管的后方，在排水罐(2)中设置有多台变频排水泵(22)，变频排水泵(22)与排水管道(23)相连接，其特征在于：还包括用于所述排涝泵站的汛时远程监测预警与自动调控系统、汛期结束后的自动反冲洗系统以及无汛情期间的定期自检与维护系统。

2.根据权利要求1所述的一种用于城市排涝泵站集控的控制系统，其特征在于：所述的汛时远程监测预警与自动调控系统在进水管道(11)上安装有进水电动阀(111)，在预处理罐(1)中安装有第一液位传感器(12)，在排水罐(2)中安装有第二液位传感器(25)，在排水管道(23)上设置有排水流量计(232)，第一液位传感器(12)、第二液位传感器(25)、进水电动阀(111)、粉碎格栅(21)、变频排水泵(22)以及排水流量计(232)分别与PLC控制系统(51)相连接，PLC控制系统(51)通过信号传输模块(56)与远程集控终端相连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于城市排涝泵站集控的控制系统，其特征在于：所述的第一液位传感器(12)与第二液位传感器(25)在汛期初始时监测到预处理罐(1)与排水罐(2)中水位同时上升时，PLC控制系统(51)自动调控变频排水泵(22)的频率以及变频排水泵(22)开启的数量，使得预处理罐(1)与排水罐(2)中水位保持稳定。

4.根据权利要求3所述的一种用于城市排涝泵站集控的控制系统，其特征在于：所述的预处理罐(1)与排水罐(2)中水位保持稳定后，当出现预处理罐(1)中水位不断上升，排水罐(2)中水位不断下降，排水流量计(232)所示流量保持不变时，集控控制系统提示粗格栅(13)堵塞信号；当出现预处理罐(1)以及排水罐(2)中水位继续上升，排水流量计(232)所示流量减少时，提示变频排水泵(22)故障信号。

5.根据权利要求3所述的一种用于城市排涝泵站集控的控制系统，其特征在于：所述的预处理罐(1)与排水罐(2)中水位保持稳定后，当出现预处理罐(1)以及排水罐(2)中水位同时降低时，逐步降低变频排水泵(22)的频率并逐个停止变频排水泵(22)，当预处理罐(1)以及排水罐(2)中雨水排空时，变频排水泵(22)停止工作。

6.根据权利要求4所述的一种用于城市排涝泵站集控的控制系统，其特征在于：所述的预处理罐(1)以及排水罐(2)中水位继续上升，排水流量计(232)所示流量减少时，未启动的变频排水泵(22)投入工作，当所有的变频排水泵(22)都已经投入了工作时，减小进水电动阀(111)阀门的开度。

7.根据权利要求2所述的一种用于城市排涝泵站集控的控制系统，其特征在于：所述的汛期结束后的自动反冲洗系统在预处理罐(1)与排水罐(2)的上方设置有反冲洗管道(3)，反冲洗管道(3)与市政供水管道(31)相连接，在市政供水管道(31)上安装有供水电动阀(311)，在预处理罐(1)中设置有排污泵(14)，排污泵(14)与第一排污管道(15)相连接，排水管道(23)与第二排污管道(24)相连接，在排水管道(23)上设置有排水电动阀(231)，在第二排污管道(24)上设置有排污电动阀(241)，供水电动阀(311)、排污泵(14)排水电动阀(231)以及排污电动阀(241)分别与PLC控制系统(51)相连接。

8.根据权利要求7所述的一种用于城市排涝泵站集控的控制系统，其特征在于：所述的无汛情期间的定期自检与维护系统在排涝泵站在地面上方安装有光伏板(4)，光伏板(4)通过光伏控制器(52)与控制柜(5)中的蓄电池(53)相连接，蓄电池(53)与电量检测模块(54)相连接，电量检测模块(54)与PLC控制系统(51)相连接，PLC控制系统(51)与电路切换模块(55)相连接，电路切换模块(55)控制切换蓄电池(53)供电与市政供电。

9.根据权利要求8所述的一种用于城市排涝泵站集控的控制系统，其特征在于：所述的蓄电池(53)对系统内各设备的自检进行供电。