21张嘉恩杭州市无人值班供水泵站十年运行实践与思考

杭州市无人值班供水泵站十年运行的实践与思考杭州市水务控股集团有限公司张嘉恩杭州市无人值班供水泵站十年运行的实践与思考•现状•体会•建议多人值班→少人值班→无人值班大势所趋现状•无人值班模式目前限于中小型泵站•原因：•供水规模小，风险小•0.4KV电机，不用频繁操作10KV高压配电柜•工艺简单，设备单一，易于实现全程自控现状•《杭州市无人值班供水泵站十年运维总结》•“无人值班”，非“无人值守”•部分泵站有保安驻守•供水企业派员工定期巡检•巡检频率根据现场情况而有所差异远程实时监控平台•生产•安防生产安防自控系统•由工业级PLC、光纤以太网和通用组态软件组成的DCS，实现了泵站运行的自动控制监测。•（1）现场设备层：从现场设备采集来的各类信号通过MODBUS传输到PLC输入输出模块,由PLC中的CPU模块进行运算处理；•（2）网络链路层：各泵站的子PLC之间以及泵站PLC与中控室之间由以太网进行通信,上位机通过OPC从泵站PLC系统上远程读取数据；•（3）管理控制层：通过对上送的信号进行分析、处理、统计、计算、存储,根据泵站的运行工况,对机组的运行状态进行控制。控制方式•（1）自动控制：由PLC按照设定的参数,自动完成机泵开停；•（2）远程控制：操作人员在中控室点击鼠标进行机泵开停；•（3）就地控制：操作人员在机旁控制箱进行机泵开停。主要控制功能•（1）机组开停；•（2）数据采集：实时采集运行数据；•（3）数据处理：运行数据自动存入硬盘，根据需要生成各类泵站运行报表；•（4）自动调节适应工况：根据工况变化，自动选择开停机组、调节变频机组的频率；•（5）报警：发出声光提示并自动记录，可随时查看；•（6）权限管理：设置多个操作级别,每个级别各有权限。杭州市无人值班供水泵站发展概况•2005年，杭州市主城区第一批无人值班供水泵站投运杭州市无人值班供水泵站发展概况•十年来，杭州水司在中小型泵站大规模推广无人值班的管理模式•有人值班泵站，通过进行一系列的技术改造，使其具备无人值班的条件•新建泵站，一律按无人值班进行规划设计杭州市主城区无人值班泵站发展概况年份泵站数量机泵数量清水池数量视频数量2005310310201723732598杭州市主城区无人值班泵站发展概况0102030405060708090100泵站数量机泵数量清水池数量视频画面数量2004年2017年体会•运行管理的角度体会•无人值班对现场设备稳定性有更高的要求•部分非电信号短期难以实现实时监控•应急响应的环节和时间有所增加•二级热线中心和调度中心渐成雏形•彻底实现“无人值守”还受制约无人值班对现场设备稳定性有更高的要求•有人值班改为无人值班，巡检频率急剧下降。如果设备故障率不能同比下降，泵站运行风险就会增加。•增加巡检频率和人手，与推广无人值班管理模式的初衷背道而驰。•从目前情况看，无人值班泵站的现场设备在运行过程中出现问题的频率并不低，特别是由有人值班改成无人值班的泵站表现得尤为明显。•因为这些泵站在当初改为无人值班的设计中，只是加装了自控系统和监控系统，而没有考虑到要更换老旧设备，来满足无人值班的要求。部分非电信号短期难以实现实时监控•无人值班变电站的数量、规模和普及程度大大超过了无人值班泵站。•变电站的关键信息几乎全部都是电信号，电信号的优点就是易于采集、处理和传输。而泵站的很多关键信息是非电信号，非电信号首先要转换为电信号，才能处理和传输。•掌握设备状态和泵站运行的信息，主要靠各类实时数据：清水池水位、出水压力、出水流量、浊度、余氯、电压、电流等。受客观条件的制约，仍然有不少运行信息尚未实现实时监控。•如机泵的振动，杭州市主城区大部分无人值班泵站是日供水规模不到1000m3的小型泵站，一台机组的价格可能跟在线测振装置旗鼓相当，使用在线测振就很不经济。应急响应的环节和时间有所增加•在中控室能获取到的现场信息相当有限：数据•当发现某泵站运行数据有异常，需要派人赶赴现场查看•G20峰会保障“只有万无，没有一失”：派人值守二级热线中心渐成雏形•无人值班泵站大多处于管网末端、服务于特定区域•运行状况稍有变化，就会影响到周边地区用水•尽管有时候周边地区发生停水或降压供水并不一定是因为泵站运行有异常，但不可否认的是由泵站运行异常引起的概率很大•只要无人值班泵站周边发生停水或降压供水，中控室值班人员就首当其冲，被询问泵站是否有异常，承担起热线服务的职能二级热线中心渐成雏形•有人值班模式：现场值班人员掌握第一手信息，对供水异常原因能解释得比较到位。•无人值班模式：中控室值班人员只能通过在线数据进行分析、判断。•泵站内部原因，尚能作答。•泵站外部原因，即使出问题的供水管网距离泵站近在咫尺，中控室值班人员也无从知晓，更不能对供水异常作出解释。•中控室值班人员因掌握信息有限而不能及时作出合理解释，很容易给外界造成在推诿的错觉。•“三来”管理经常碰到的困境二级调度中心•关联度大的几个泵站涉及供水调度•实例：S泵站与L泵站相距较近，只有一根输水管道相连，S泵站出水压力和L泵站清水池水位就有很大的关联性。•几个相关联的泵站遇到清洗清水池、设备检修等事件•中控室值班人员不但要负责单个泵站的机组开停、运行参数调控，还要统筹兼顾与其关联泵站的出水压力和清水池水位•局部地区的供水调度二级热线中心和调度中心渐成雏形•无人值班泵站数量急剧增多——量变到质变•中控室值班人员不再仅仅是看监控•热线和调度成为日常工作的重要组成部分二级热线中心和调度中心渐成雏形“无人值守”受制约•周边社会环境复杂，须有门卫负责防火防盗、阻止闲杂人员入内。•现场管理彻底实现无人化，即“无人值守”，还有难度。•但无论是委托当地村民巡查，还是派保安看守，费用均大大低于派正式员工24小时不间断驻守。•推广无人值班的管理模式，“减员增效”目的已经基本达到。•今后的发展趋势应该是“机器换人”,通过加强“技防”措施来替代保安和村派巡查人员，由“无人值班”逐渐过渡到“无人值守”。体会•无人值班泵站运行管理还存在痛点•我们的痛点是智慧水务的市场机会建议•运行管理的角度建议•优化整个城市的泵站布局•工艺选择和设备选型以“免维护”为目标•紧盯工况变化调整运行参数设置•完善远程报警提示•加强现场巡检管理•建议付诸实施•需要智慧水务提供手段优化整个城市的泵站布局•不仅要着眼于完善单个泵站的软硬件，更要放眼于提高整个城市供水可靠性•过去，一些城中村自建供水设施，一村一泵站•从整个城市供水系统的层面来审视：布局不合理、运行不经济•麻雀虽小，五脏俱全，在日常运行管理的投入并不低•尝试新建一个上规模的泵站来取代原有的三个村级小泵站•节省了大量的管理成本，取得了预期的效果•决策有风险，需要数据支撑工艺选择和设备选型以“免维护”为目标•无人值班泵站长期、安全、稳定、可靠地运行•不仅仅要有先进的自控系统和全方位的监控设备•更是依赖于供水设备的稳定运转和现场环境的整洁有序•设计要高起点，施工要高质量，验收要高标准•设计是源头，施工、验收的执行标准来自设计•工艺选择和设备选型必须要把可靠性放在第一位，以“免维护”为目标•工艺环节要少；每个工艺环节要有一定的冗余性；设备结构要尽量简单紧盯工况变化调整运行参数设置•报表自动生成，如果没有大的异常，就很少会被人关注。•新建泵站大多是城市扩张的产物，位于城乡结合部。•由于城市化进程的加速，在泵站投运后的几年内，时常会遇到用水量剧增、外部管网改造，峰谷波动的时间和幅值会有很大变化，需要调整运行参数设置。•及时扑捉到规律性的细微变化至关重要完善远程报警提示•泵站数量剧增，监控数据剧增•单靠值班人员的双眼无法同时关注到众多数据的异常变化，必将更加依赖于智能化监控系统的报警提示。•优化监控界面。让人一目了然，而不眼花缭乱。•精准调整报警值。外部管网的改造、供水范围的调整，泵站的水压和流量必然有所变化。报警值的调整目前还是靠值班人员的个人经验。•灵活设置报警类型。报警要能覆盖到所有可能发生的异常状况。加强现场巡检管理•定人、定时、定点、定线路、定内容•减少巡检时间、频率、线路、内容的随意性•依靠科技手段，采用巡检管理系统，实时查看巡检情况•加强巡检管理的目的，是要提高识别运行风险的概率•从根本上降低运行风险，还是首先要从设计源头上把关总结•供水泵站推广无人值班模式•改变的不仅仅是值班方式、人数•改变的是整个供水管理的“生态”总结•无人值班供水泵站还有改进空间•改进要付诸实施还存在一些障碍•消除这些障碍有赖于智慧水务的发展谢谢！