3、控制邏輯總體結構設計

水源井自動供水系統(tǒng)分為2部分，分別為蓄水罐端和水源井端。蓄水罐端主要采集水罐水位，并設定期望水位值、期望水位變化值△、水位報警的4個限值，根據(jù)當前水位的狀態(tài)及水位變化值計算出需求流量，當水位過低時自動關停加壓泵組。水源井端主要采集水源井水位、水源井流量、泵狀態(tài)、泵的累計運行時間，并根據(jù)水泵狀態(tài)及運行時間進行選泵，再根據(jù)水池端輸出的需求流量進行控泵。

3.1 計算需求流量△Q

系統(tǒng)定時計算，得到水池需加減的瞬時流入量值△Q，從而得到精確控制開關泵的數(shù)量與時機。因此準確及時地計算△Q值，是水池邏輯控制的核心。

△Q根據(jù)水位信息、時間信息及各種設定參數(shù)，遵循一套水位控制策略計算得來。

水池需加減的瞬時流入量值△Q的運算過程如下：

（1） 計算當前水位值L

當前水位值需要進行濾波處理，設定水位濾波間隔T1。

每個采集周期t采集1個水位值Li，在T1時間內對采集到的所有水位值求平均值。

如果采集時間沒到T1，則對采集的水位值求和，并計算采集次數(shù)n，根據(jù)采集次數(shù)計算水位值的平均值；

如果采集時間大于T1，則始終對T1內的所有水位值求平均值。即每次采集到新水位值時，水位值的和減去上一次的水位平均值，再加上新水位值；采集次數(shù)n不變，之后計算水位值的平均值。

（2） 計算當前水位變化值△L

計算出當前水位值后進行備份Lbak = L，之后每隔T2時間取一次當前水位值，并計算當前水位變化值△L。

△L = L – Lbak

△L 》 0表示水位處于上升趨勢；

△L 《 0表示水位處于下降趨勢。

（3） 計算需求流量

△Q =△L*S/ T2*3600;

△L：上一步求得的結果。

S：水池底面積。

T2：取水位的間隔時間。

最后把計算結果*3600轉換成每個小時的需求流量。

3.2 水池水位控制策略

系統(tǒng)根據(jù)水池狀態(tài)進行開關泵動作，實現(xiàn)對水池水位的控制。

（1） 水位下降

即發(fā)生水位線觸碰期望水位下限后，系統(tǒng)進入控制狀態(tài)，以確保水池水位持續(xù)上升。直到水位觸碰期望水位，解除控制。

在該控制階段，定時進行邏輯運算，控制開泵操作，使水位持續(xù)上升。此過程中，只執(zhí)行開泵動作，不執(zhí)行關泵動作。

（2） 水位上升

即發(fā)生水位線觸碰期望水位上限后，系統(tǒng)進入控制狀態(tài)，以確保水池水位持續(xù)下降。直到水位觸碰期望水位，此時結束控制。

在該控制階段，定時進行邏輯運算，控制關泵，使水位持續(xù)下降。此過程中，只執(zhí)行關泵動作，不執(zhí)行開泵動作。

此過程控制目標：保持水位處于持續(xù)下降趨勢。

3.3 超調量

超調量是指需要開關泵調控水位時，除了要抵消△Q外，要增加水位調控的速度而額外增加的流量或者開關泵數(shù)：

△Q1=△Q+對應水位的超調量

采用查表法實現(xiàn)，下表是一個表樣例。

4、改造效果

四個供水泵站經過以上邏輯改造，已經完全符合無人值守泵站的要求，即無論在供水高峰期或低峰期，水罐水位都能夠保證在期望范圍內。主、子監(jiān)控終端根據(jù)水罐水位智能控制水源井的啟動個數(shù)及運行時間，避免水源井頻繁啟動造成的泵損壞和加壓泵空轉現(xiàn)象的發(fā)生，提高水泵運行能效、節(jié)約電能，完美實現(xiàn)了供水設備的自動化運行和給水泵站的無人值守管理。

4個給水泵站改造至今已近2年的時間，整套系統(tǒng)運轉良好、經濟效益顯著。2年內共發(fā)生過兩次故障，均為繼電器故障，監(jiān)控中心及時獲得了報警信息，故障得以迅速解決。泵站經過無人職守改造后，現(xiàn)場去掉了值班人員29人、增加了維護人員2人，大幅度降低了泵站運營成本并提高了故障響應速度。

自2014年以來，該套泵站自控邏輯先后又在山西、甘肅、內蒙等地的多處泵站改造項目中得到運用，系統(tǒng)運轉穩(wěn)定、可靠，效果大大超出預期，得到了用戶的一致好評。