黃金福，劉 棟，余佳鑫

（日立樓宇技術(shù)（廣州）有限公司，廣州 510660）

0 引言

在建筑領(lǐng)域中，給排水系統(tǒng)是重要的基礎(chǔ)設(shè)施，而工業(yè)園區(qū)的正常供水是園區(qū)企業(yè)各項(xiàng)活動(dòng)有效運(yùn)作的必備條件。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)須充分考慮電機(jī)損壞、網(wǎng)絡(luò)異常、壓力超限等各項(xiàng)異常因素，避免這些情況的發(fā)生，以提供持續(xù)穩(wěn)定的用水環(huán)境。在關(guān)鍵的環(huán)節(jié)采用一用一備或一用多備的方式，避免企業(yè)用水的中斷。為了實(shí)時(shí)了解整個(gè)系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)和各臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，以免出現(xiàn)異常時(shí)能及時(shí)處理，該系統(tǒng)配備了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，用戶可在移動(dòng)電話或電腦上查看給排水系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況。在控制方式上，采用本地控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控相結(jié)合的方式，并通過相應(yīng)的邏輯設(shè)置，以免網(wǎng)絡(luò)通信的中斷而影響正常的供水。

1 總體方案設(shè)計(jì)

圖1 系統(tǒng)方案總體設(shè)計(jì)圖

如圖1 所示，根據(jù)該工業(yè)園區(qū)給排水監(jiān)控系統(tǒng)的功能劃分，分為4個(gè)子系統(tǒng)：自來水加壓子系統(tǒng)、園區(qū)加壓子系統(tǒng)、排污子系統(tǒng)和中水恒壓控制子系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)這4個(gè)子系統(tǒng)的集中統(tǒng)一管理，在位置選取上，把這幾個(gè)子系統(tǒng)全部放置在一個(gè)房間，并按照水的用途劃分不同的區(qū)域。為降低整個(gè)供水設(shè)備的高度，便于引水，水管、水箱、水泵等設(shè)備安裝在地下一層，智能樓宇控制器、變頻器、繼電器等電氣控制設(shè)備安裝在地上一層。

在設(shè)備的控制方面，除了傳統(tǒng)的本地手動(dòng)控制和本地自動(dòng)控制外，增加了數(shù)據(jù)的可視化和遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能。即在水管和水箱加裝了水壓、水位、流量等傳感器，探測水在各個(gè)位置的狀態(tài)；在各個(gè)子系統(tǒng)的供電輸入端加裝電表，監(jiān)控設(shè)備的用電量和電源質(zhì)量；在水房的墻壁上，每個(gè)子系統(tǒng)均安裝一臺(tái)具備傳感器數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和控制功能的智能樓宇控制器；在云端的服務(wù)器上配備專門的樓宇綜合管理平臺(tái)管理，實(shí)現(xiàn)各個(gè)水泵的啟停控制、恒壓供水、狀態(tài)監(jiān)測、故障報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控、水能分析等功能。

連接方面，每個(gè)子系統(tǒng)的智能樓宇控制器均通過互聯(lián)網(wǎng)把數(shù)據(jù)上傳至綜合管理平臺(tái)，在該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的智能化監(jiān)控。管理人員通過本地的監(jiān)控電腦或移動(dòng)設(shè)備獲取數(shù)據(jù)，了解電機(jī)、水箱、傳感器等部件的工作狀態(tài)，設(shè)定各個(gè)設(shè)備啟停的工作閾值和運(yùn)行時(shí)間表，并在必要時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程的干預(yù)處理[1]。通過使用綜合管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)查詢功能，可以通過圖表的方式查看各個(gè)子系統(tǒng)每天、每月或每年的用電量和用水量，便于企業(yè)分配水電的費(fèi)用，以及在企業(yè)制定節(jié)約用水和節(jié)約用電的措施時(shí)，提供一定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 自來水加壓子系統(tǒng)

該工業(yè)園區(qū)與周邊的工業(yè)園區(qū)相比，地勢較高，在外部供水壓力不足時(shí)，需要啟動(dòng)該子系統(tǒng)，把外部的自來水按一定的壓力傳輸至水箱。該子系統(tǒng)的連接圖如圖2所示，由智能樓宇控制器作為邏輯控制核心，而在電機(jī)的控制上，選用變頻器處理，由控制器通過RS485 接口控制，實(shí)現(xiàn)自來水的加壓或恒壓輸出。由自來水廠輸入至園區(qū)的進(jìn)水壓力值作為電機(jī)的啟動(dòng)條件，該壓力低于一定數(shù)值時(shí)，控制器啟動(dòng)變頻器，進(jìn)而控制電機(jī)。然而，若低于下限報(bào)警閾值，則說明外部的自來水停水，需要停止電機(jī)加壓工作[2]。變頻器的輸出頻率，由泵站輸出到水箱的出水壓力值為判斷依據(jù)，使出水壓力保持在一定的范圍內(nèi)。水箱水位達(dá)到一定數(shù)值后，停止加壓。若水位進(jìn)一步提高，則驅(qū)動(dòng)電磁閥控制截止閥，從而停止自來水輸出[3]。另外，由浮球作為最后一道機(jī)械防護(hù)措施，在水位繼續(xù)提高時(shí)，關(guān)上進(jìn)水口，避免水位過高而溢出。

圖2 自來水加壓子系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

所選用的震動(dòng)傳感器安裝在截止閥前端，檢測水管由于壓力頻繁變化而產(chǎn)生的震動(dòng)現(xiàn)象。該信號(hào)由控制器檢測，作為控制變頻器頻率和電磁閥通斷的重要依據(jù)，降低水管震動(dòng)的次數(shù)和縮短震動(dòng)時(shí)間，避免水管被震松，設(shè)備被震壞。

2.2 排污子系統(tǒng)

該供水房分為兩層，地上主要放置監(jiān)控設(shè)備，而地下3 m左右的空間，主要放置供水設(shè)備。這里的排污子系統(tǒng)負(fù)責(zé)這個(gè)地下3 m空間的污水排放，主要起預(yù)防作用，防止倒灌的雨水和水箱溢出的積水過高，避免浸泡電機(jī)[4]。排污子系統(tǒng)較為簡單，主要由FMC-CN 智能樓宇控制器、污水池液位傳感器、接觸器、電機(jī)、配套的按鈕和指示燈等部件組成。其中，控制器與自來水加壓系統(tǒng)共用。當(dāng)污水池的液位上升到一定高度時(shí)，進(jìn)行排水，液位下降到安全水平時(shí)，則停機(jī)，避免電機(jī)空轉(zhuǎn)。

2.3 園區(qū)加壓子系統(tǒng)

把水箱的自來水，加到一定的壓力后，輸送至園區(qū)內(nèi)的飯?zhí)?、辦公樓和車間使用。該子系統(tǒng)需要連續(xù)不間斷地使用，因此，在設(shè)計(jì)上采用了3臺(tái)電機(jī)，正常情況下，只使用1臺(tái)，并按照一定的時(shí)間間隔切換[5]。若使用1臺(tái)電機(jī)仍無法達(dá)到要求的輸出壓力，則啟動(dòng)另外一臺(tái)電機(jī)。在控制方式方面，這里沒有采用1臺(tái)變頻器控制3臺(tái)電機(jī)的方式，以避免變頻器損壞時(shí)，3臺(tái)電機(jī)均會(huì)無法工作。工業(yè)園區(qū)若停水，造成的損失相當(dāng)大。采用了3臺(tái)一體化的控制與保護(hù)開關(guān)電器，該電器以模塊化的結(jié)構(gòu)形式，將斷路器、接觸器、過載繼電器、隔離開關(guān)等多個(gè)分立器件集成在一起，具有斷相、過流、堵轉(zhuǎn)、短路、欠流、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、隔離、啟動(dòng)延時(shí)（避開啟動(dòng)大電流，與過流動(dòng)作時(shí)間分開）等諸多功能。該電器設(shè)備通過RS485 接口與控制器通信，由控制器根據(jù)設(shè)定的時(shí)間表和壓力，控制電器設(shè)備的啟停。在加壓過程中，若水箱液位低于一定的數(shù)值，則停止加壓，進(jìn)行缺水保護(hù)。液位在一定數(shù)值以上時(shí)，再次啟動(dòng)。園區(qū)加壓子系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 園區(qū)加壓子系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

2.4 中水恒壓控制子系統(tǒng)

園區(qū)的企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水，經(jīng)污水處理站后，存入清水池，再由清水池通過砂濾、碳濾、消毒等處理流程后，流入回用水池，再由中水恒壓控制系統(tǒng)供給企業(yè)清潔、綠化噴淋等方面的使用[6]。本系統(tǒng)的重要程度與其他3個(gè)系統(tǒng)相比，相對較小，在設(shè)計(jì)上并沒有把手動(dòng)模式和自動(dòng)模式嚴(yán)格區(qū)分，即這2種模式都受控制器控制。手動(dòng)模式不經(jīng)過變頻器控制，而自動(dòng)模式由變頻器實(shí)現(xiàn)恒壓控制[7]。本系統(tǒng)采用了2個(gè)電機(jī)，進(jìn)行一備一用。在使用過程中，2個(gè)電機(jī)按一定的時(shí)間間隔輪流啟動(dòng)。

2.5 控制模式設(shè)置

自來水加壓系統(tǒng)、污水排水系統(tǒng)和園區(qū)加壓系統(tǒng)的手動(dòng)控制模式，不受控制器控制，然而設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)由可控制器檢測[8]。在控制器檢修、損壞、更換等情況下，這幾個(gè)系統(tǒng)可以正常工作。因此，在傳感器的選擇上，選用復(fù)合功能的傳感器，既具備數(shù)字量輸出，也具備開關(guān)量輸出。如液位傳感器，除了通過RS485 接口輸出液位信息，便于控制器轉(zhuǎn)換為水箱的實(shí)際液位，并作為泵站啟停、變頻器頻率控制、報(bào)警燈亮滅等狀態(tài)處理的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。另外，該液位傳感器還具備5路可編程的繼電器輸出，作為液位正常、過高、過低等狀態(tài)輸出。這些繼電器的狀態(tài)輸出，用于手動(dòng)狀態(tài)下，接觸器控制的異常處理。

3 結(jié)束語

本系統(tǒng)結(jié)合該園區(qū)用水量大、來壓不穩(wěn)等實(shí)際情況，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)了給排水監(jiān)控系統(tǒng)，并采用了多種安全保護(hù)措施，防止供水壓力不足、水箱溢出、缺水等異常現(xiàn)象的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)出水加壓、中水加壓、污水排放等功能。文中介紹的樓宇綜合管理平臺(tái)，在達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的同時(shí)，減輕了安保人員的日常巡檢工作量。應(yīng)用實(shí)踐表明，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，達(dá)到了預(yù)先的設(shè)計(jì)效果。