3.5.2. УПРАВЛЕНИЕ ВОДЯНЫМИ НАСОСАМИ

Водяные насосы предназначены для спуска в реки дождевой воды, скапливающейся во время дождя в канализационных трубах. Работа насосов должна соответствовать объему дождевой воды. Имеются примеры местного управления скоростью насоса, однако на многих насосных станциях применяют управление работой нескольких насосов, которое часто реализуется одним из двух методов: предварительное определение уровня воды в насосном колодце или предварительное определение функциональной зависимости между уровнем воды в насосном колодце и заданной пропускной способностью насосов. Первый метод состоит в том, что если уровень воды в насосном колодце поднимается до некоторого значения, то запускается еще один насос, а если уровень опускается ниже определенного, то насос отключается. Таким образом, управление работой насосов осуществляется достаточно просто. Однако, поскольку в этом случае не учитывается динамика состояний, т. е. динамические изменения уровня воды в колодце, изменение объема потока дождевой воды и т. п., возникают следующие проблемы.

1. Для подготовки к запуску и остановки насосов необходимо время, а объемы колодцев невелики. В результате невозможно отследить резкие изменения уровня, вызванные притоком воды во время тайфунов или сильных ливней, и управление насосами неизбежно будет запаздывать.

2. Информация о втекающем потоке дождевой воды не влияет на работу насосов, которая носит монотонный характер и зависит только от уровня воды в колодце. Кроме того, поскольку рабочие параметры устанавливаются для определенной ситуации, невозможна адаптация ко всем ситуациям с изменением объема потока воды. В результате частота включения и выключения насосов будет повышаться.

3. Если поток дождевой воды превышает пропускную способность насосов, их работа будет происходить в условиях ограничения притока воды входной задвижкой, и согласовать

открытие и закрытие задвижки с работой насосов будет сложно.

По этим причинам делаются попытки организовать работу насосов на основе прогнозирования объема дождевой воды с использованием физической и рекуррентной моделей. При этом, однако, возникают следующие трудности.

1. Заслуживающие доверия измерения относятся к уровню воды и количеству осадков, но места измерений ограниченны.

2. Осадки трудно прогнозировать.

3. Механизм образования дождя достаточно сложен, а объем накопленной в трубах воды меняется в зависимости от многочисленных условий, т. е. является в сильной степени нелинейным.

4. Невозможно измерить объем дождевой воды, необходимый для идентификации параметров модели процесса, что заставляет использовать прогнозируемые значения. Надежность модели при этом снижается.

По этим причинам на насосных станциях, где до сих пор не удается осуществить полную автоматизацию, безопасное управление работой насосов, поддерживающее низкий уровень воды в колодце, выполняется квалифицированным рабочим. При этом рабочий основывается не только на уровне воды в колодце, но и использует разнообразную информацию о дождевой обстановке, состоянии притока дождевой воды, условиях работы насосов, о возможности слива воды канализационной сетью, а также свой прошлый опыт. Работа должна быть организована таким образом, чтобы, накапливая дождевую воду в канализационных трубах и допуская большие колебания уровня воды, по возможности препятствовать частому включению и выключению насосов, продляя тем самым их срок службы и снижая объемы работ персонала. Другими словами, требуется такое управление, которое в зависимости от втекающего потока дождевой воды искусно сочетало бы две противоречивые цели управления.

Реализация такой работы известными способами достаточно трудна, поэтому для организации адаптивного управления необходимо использовать знания квалифицированного рабочего насосной станции.