HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN TRẠM BƠM

HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRẠM BƠM
Giải pháp công nghệ MEI ECO – Tự động, an toàn, tiết kiệm năng lượng

1. Mục tiêu của hệ thống

Hệ thống được thiết kế nhằm tự động hóa hoàn toàn việc vận hành trạm bơm cấp nước, giúp duy trì áp lực ổn định tại các khu vực tiêu thụ, tiết kiệm điện năng thông qua điều khiển thông minh ba biến tần, giám sát, cảnh báo và điều khiển từ xa qua mạng 4G hoặc LAN, cảnh báo kịp thời qua SMS và cuộc gọi khi có sự cố, góp phần nâng cao hiệu quả vận hành và tuổi thọ thiết bị.

2. Cấu hình tổng thể của hệ thống

Hệ thống gồm ba phần chính:

Trung tâm điều khiển

• Bộ điều khiển thông minh MEI Controller sử dụng vi điều khiển STM32.

• Kết nối cảm biến và biến tần qua giao thức RS485 Modbus RTU.

• Hỗ trợ LAN, 4G, MQTT để truyền dữ liệu về trung tâm hoặc nền tảng MEI ECO Platform.

• Lưu dữ liệu cục bộ và tự đồng bộ khi có mạng trở lại.

• Có nguồn dự phòng và chức năng Watchdog để đảm bảo hoạt động liên tục 24 giờ mỗi ngày.

Thiết bị điều khiển – đo lường

• Ba biến tần điều khiển ba bơm độc lập (bơm chính, bơm phụ, bơm dự phòng).

• Cảm biến áp suất, cảm biến mức nước, đồng hồ đo lưu lượng đầu vào và đầu ra, van điện từ và van điều áp.

• Cảm biến bảo vệ quá dòng, mất pha, quá nhiệt, rò điện.

Truyền thông và cảnh báo

• Giao tiếp qua 4G (SIM7600 hoặc A7677) hoặc qua Ethernet LAN.

• Gửi dữ liệu về máy chủ MEI ECO để hiển thị biểu đồ, lịch sử và báo cáo.

• Cảnh báo tức thời qua tin nhắn SMS hoặc cuộc gọi khi có sự cố nghiêm trọng.

3. Chế độ vận hành

Hệ thống có hai chế độ hoạt động chính:

Chế độ bằng tay (Manual Mode)
Người vận hành có thể bật hoặc tắt từng bơm, mở hoặc đóng van, cài đặt tần số biến tần trực tiếp.
Có cơ chế bảo vệ an toàn, nếu mực nước thấp, quá dòng hoặc mất pha thì bơm sẽ tự động ngắt.
Chế độ này thường được sử dụng trong trường hợp bảo trì, chạy thử hoặc khẩn cấp.

Chế độ tự động (Auto Mode)
Trong chế độ tự động, hệ thống hoạt động dựa trên các giá trị đo từ cảm biến và thuật toán điều khiển thông minh.
Hệ thống hỗ trợ ba chế độ điều khiển tự động:

1. Theo áp suất điểm bất lợi (áp suất điểm cuối mạng) – chế độ mặc định.
   Cảm biến được đặt tại vị trí xa nhất hoặc có tổn thất áp lớn nhất. Hệ thống tự điều chỉnh tần số biến tần để duy trì áp lực ổn định tại điểm cuối, đảm bảo người dân ở xa vẫn có nước ổn định. Đây là chế độ hoạt động mặc định và được ưu tiên hàng đầu.

2. Theo áp suất tại trạm bơm.
   Dùng khi mất tín hiệu điểm cuối hoặc có sự cố đường truyền. Hệ thống tự động chuyển sang điều khiển theo áp suất tại trạm để tiếp tục cấp nước ổn định.

3. Theo tần số cài đặt sẵn.
   Duy trì tần số cố định, ví dụ 45 hoặc 50 hertz. Dùng trong trường hợp đặc biệt như bảo trì, bơm rửa đường ống hoặc chạy thử.

4. Logic chuyển đổi thông minh

Khi hệ thống đang chạy theo áp suất điểm cuối mà mất tín hiệu, hệ thống sẽ tự động chuyển sang chế độ điều khiển theo áp suất tại trạm.
Khi tín hiệu điểm cuối hoạt động lại ổn định, hệ thống sẽ tự động quay trở lại điều khiển theo điểm cuối.
Quá trình chuyển đổi được thực hiện mềm mại, có trễ thời gian để tránh dao động hoặc thay đổi đột ngột.
Mọi lần chuyển chế độ đều được ghi nhật ký và gửi cảnh báo lên hệ thống.

5. Chức năng điều khiển nâng cao

• Điều khiển luân phiên ba bơm theo chế độ Lead – Lag – Standby giúp tăng tuổi thọ và đảm bảo các bơm hoạt động đồng đều.

• Tự động khởi động lại sau khi có điện trở lại.

• Tự động gọi thêm bơm khi áp suất giảm thấp hơn ngưỡng cài đặt.

• Tự động dừng bơm khi áp suất vượt giới hạn hoặc lưu lượng giảm bất thường.

• Chống khởi động liên tục, mỗi bơm chỉ được phép bật lại sau thời gian chờ nhất định.

• Điều khiển đóng mở van theo trình tự an toàn, đảm bảo không gây sốc áp trong hệ thống.

6. Giám sát và cảnh báo

• Cảnh báo bằng tin nhắn SMS hoặc gọi điện trực tiếp khi xảy ra các sự cố như mất áp, mất nước, mực nước thấp, quá dòng, mất pha, quá nhiệt, hoặc lỗi biến tần.

• Cảnh báo hiển thị trực quan trên màn hình hoặc giao diện web.

• Ghi lại lịch sử sự cố, thời gian bắt đầu, kết thúc và người thao tác.

• Dữ liệu và cảnh báo được đồng bộ về nền tảng MEI ECO để quản lý tập trung.

7. Giao diện giám sát

• Hiển thị trực quan toàn bộ trạm bơm gồm trạng thái từng bơm, tần số, áp suất, lưu lượng, mực nước, điện áp và dòng điện.

• Có biểu đồ theo thời gian thực thể hiện mối quan hệ giữa lưu lượng, áp suất, tần số và mực nước.

• Cho phép người vận hành cài đặt thông số, áp suất mục tiêu, khung giờ hoạt động.

• Có thể chuyển đổi giữa chế độ thủ công và tự động từ xa.

• Xuất báo cáo vận hành theo ngày, tuần hoặc tháng.

• Giao diện hoạt động tốt trên máy tính, điện thoại hoặc màn hình HMI tại trạm.

8. Lợi ích mang lại cho khách hàng

Tự động hóa cao: giảm tối đa thao tác thủ công, vận hành ổn định và chính xác.
Tiết kiệm năng lượng: tối ưu tần số biến tần, tiết kiệm từ 15 đến 25 phần trăm điện năng.
An toàn và tin cậy: hệ thống tự động chuyển chế độ khi có lỗi, luôn đảm bảo nước không bị gián đoạn.
Giám sát từ xa liên tục: truy cập dữ liệu mọi lúc, mọi nơi thông qua nền tảng MEI ECO.
Phát hiện sớm sự cố: gửi cảnh báo ngay khi phát hiện bất thường.
Bảo trì dễ dàng: sử dụng giao thức mở Modbus, dễ kết nối và thay thế thiết bị.
Tăng tuổi thọ thiết bị: luân phiên bơm, khởi động mềm, tránh rung áp và sốc thủy lực.

9. Ứng dụng thực tế

Trạm bơm cấp nước đô thị, khu dân cư, khu công nghiệp.
Trạm tăng áp cho mạng cấp nước xa trung tâm.
Trạm bơm cứu hỏa, bơm hồ chứa, bơm xử lý nước thải.
Các hệ thống cấp nước thông minh trong đô thị, nông nghiệp và nhà máy.

10. Kết luận

Hệ thống giám sát và điều khiển trạm bơm MEI ECO là giải pháp hoàn chỉnh cho vận hành trạm bơm hiện đại: an toàn, tự động, tiết kiệm, dễ giám sát và dễ bảo trì.
Giải pháp được MEI GROUP nghiên cứu và triển khai thực tế tại nhiều công trình cấp nước trên toàn quốc như Huewaco, Thạch Hà, Bộc Nguyên, Cửa Lò.
Hệ thống giúp các đơn vị quản lý nâng cao hiệu quả vận hành, giảm chi phí điện năng và nhân lực, hướng đến mô hình trạm bơm thông minh – vận hành không người trực.