スマート二次給水ポンプ室モニタリング: 圧力、レベル、環境センシング

二次給水システムは、国際的には次のように表現されることがよくあります。 給水ブースター システムまたはブースター ポンプ システムの構築は、住宅コミュニティ、商業ビル、病院、学校、工業団地、および都市の水圧だけでは建物の需要を満たすことができないその他の施設で広く使用されています。

一般的なポンプ室には、ブースター ポンプ、可変周波数ドライブ、PLC、制御キャビネット、貯蔵タンク、バルブ、および基本的な保護機能がすでに組み込まれている場合があります。多くの場合、課題は制御機器がないことではなく、重要な動作条件が依然としてさまざまな機器に分散しており、1 つのシステムから継続的に監視することが難しいことです。

したがって、多くのプロジェクトにとって、実用的なスマート アップグレードは、既存の PLC、VFD、または安全インターロックを置き換えることを意味しません。

より現実的なアプローチは次のとおりです。

既存の制御システムを維持し、不足しているセンシング データを追加し、そのデータを既存の監視アーキテクチャに接続します。

センシング層の場合、3 つのパラメータが実用的な基盤を提供します。

プレッシャー — ポンプとパイプラインの動作条件用
タンクレベル — 貯水状況について
Temperature & humidity — ポンプ室環境用

Winsen は、次の 3 つの監視タスクをサポートします。

WPCK07 圧力伝送器
WPCK81 液面計
WPCW05 Temperature & Humidity Transmitter

二次給水ポンプ室とは？

二次給水システムは一般に、流入する都市水の圧力では建物の水道網に必要な圧力または流量を直接維持できない場合に使用されます。

簡略化されたシステムは次のように表すことができます。

市営水道 → 貯蔵タンク/貯水池 → ブースターポンプ → 給水ネットワークの構築

ポンプ室はこのプロセスの動作中心として機能します。

プロジェクトによっては、水タンク、ブースター ポンプ、配管、バルブ、圧力機器、可変周波数ドライブ、PLC、電気キャビネット、その他の監視装置や安全装置が含まれる場合があります。

インテリジェント監視システムの目的は、単にポンプがオンかオフかを知ることだけではありません。

オペレーターは次のことも理解する必要があります。

• 油圧が異常に変化していないか。
• 貯蔵タンクに十分な水が残っているかどうか。
• ポンプ室の環境が変化しているかどうか。
• そして、これらのデータを既存の管理システムで収集、記録、使用できるかどうか。

二次給水ポンプ室では何を監視する必要がありますか?

基本的な二次給水監視システムの場合、 pressure, tank level and pump room temperature & humidity are three complementary parameters。

これらは、同じ動作環境の異なる部分について説明します。

モニタリングパラメータ	それが示すもの	ウィンセン製品
水圧	ポンプとパイプラインの油圧状態	WPCK07
タンクレベル	貯水状態	WPCK81
Temperature & humidity	ポンプ室の環境条件	WPCW05

プロジェクトの範囲に応じて、完全なスマート ポンプ ルームには、水質、漏水検出、アクセス制御、CCTV、機器のステータス、エネルギー データも統合される場合があります。

これらの追加システムは、独立したままにすることも、顧客の PLC、ゲートウェイ、または上位レベルのプラットフォームを通じて統合することもできます。

このソリューションにおける Winsen の役割は主に、 フィールドセンシング層。

圧力監視: ポンプとパイプラインの状態を理解する

圧力は、ブースター給水システムにおける最も重要な水圧パラメータの 1 つです。

継続的な圧力測定は、オペレータがポンプとパイプライン システムが予想範囲内で動作しているかどうかを把握するのに役立ち、傾向分析、アラーム、メンテナンスの決定のためのデータを提供します。

典型的な測定点には次のものがあります。 ポンプ入口、ポンプ出口および主供給パイプライン。

ポンプ入口圧力

ポンプ入口圧力は、ブースター ポンプ前の油圧状態を反映します。

ポンプの稼働状況やその他のシステム情報と組み合わせることで、上流の給水状況を評価する際に有用なデータを提供します。

ポンプ出口圧力

出口側は増圧後の圧力を示します。

この点を監視すると、システムが以下を観察するのに役立ちます。

• ポンプの動作中に圧力が変化します。
• 可変周波数調整中の変化。
• ポンプ切り替え時の圧力変動。
• 全体的な供給圧力の傾向。

主供給パイプライン圧力

メイン パイプラインは、建物の配電システムに送られる圧力を表します。

この時点での継続的な測定は、監視システムが圧力の傾向を観察し、さらなる調査が必要な異常な変化を特定するのに役立ちます。

給水圧力監視用 WPCK07

The ウィンセン WPCK07 は、機器やパイプラインの圧力監視に適したコンパクトな拡散シリコン圧力トランスミッタです。

その内部回路は、センシング信号を、PLC、制御機器、その他のデータ収集システムに接続できる標準電気出力に変換します。

WPCK07 は、以下を含む複数の出力構成を提供します。 4 ～ 20 mA、複数の電圧出力、I²C および RS485を使用すると、プロジェクトのコントローラーと通信アーキテクチャに応じて送信機構成を選択できます。この製品は密閉されたステンレス鋼構造を使用しており、パイプライン圧力監視などの工業用圧力測定アプリケーション向けに設計されています。

二次給水ポンプ室の一般的な用途には次のようなものがあります。

• ポンプ入口圧力;
• ポンプ出口圧力;
• 主供給パイプラインの圧力。
• システム設計者によって定義されたその他の重要な水圧測定ポイント。

重要な点は、WPCK07 は既存のポンプ制御システムを置き換える必要がないことです。

それは提供します 圧力データを既存の制御または監視アーキテクチャに送信。

既存のポンプ室の場合、元の PLC、VFD、制御ロジックを引き続き使用しながら、圧力測定ポイントを追加することが可能になります。

タンクレベルの監視: 圧力はレベル測定の代わりにはなりません

パイプラインの圧力と水タンクのレベルは、2 つの異なる質問に答えます。

圧力は、加圧水回路はどのように動作しているのかを尋ねます。

レベルは次のことを尋ねます: 貯蔵タンクにはどのくらいの水が利用可能ですか?

貯蔵タンク内の水位が低下している間でも、ポンプは一時的に通常の出口圧力を維持することがあります。

このため、パイプライン圧力をタンクレベルの直接測定の代わりに使用すべきではありません。

継続的なレベル監視により、以下のデータが提供されます。

• 水資源の監視。
• 低レベルの識別。
• 高レベルの識別。
• 補充状況の観察。
• および過去の運用記録。

これは、ポンプ室が定期的な手動検査から継続的な監視に移行する場合に特に役立ちます。

貯蔵タンクレベル監視用 WPCK81

The ウィンセン WPCK81 は、ピエゾ抵抗圧力センシングに基づいた水中液面トランスミッタです。

プローブは水深に関連する静的な液体圧力を測定し、それを液体レベルに対応する信号に変換します。

WPCK81はサポートしています 4 ～ 20 mA および RS485 出力、IP68 保護を提供し、液体タンク、水プール、その他の静的液体レベル測定シナリオを含むアプリケーション向けに設計されています。

二次給水システムでは、製品は次の場所に設置できます。

• 貯蔵水タンク。
• 貯水池;
• または継続的なレベル測定を必要とするその他の貯水構造。

プロジェクトを選択するには、タンクの深さ、設置方法、ケーブルの長さ、必要な信号出力、実際の媒体などのパラメータをシステム設計に従って確認する必要があります。

ポンプ室の温度と湿度を監視する理由

ポンプ室は水圧環境だけではありません。

次のような電気および電子機器も含まれます。

• PLC;
• 可変周波数ドライブ。
• 制御キャビネット。
• 通信機器。
• ローカルディスプレイ。
• 電源;
• そしてフィールド機器。

したがって、温度と湿度のデータは、 装置周囲の使用環境。

これらは、専用の洪水検出、電気保護、または機器診断に代わるものではありません。

代わりに、オペレータがポンプ室の状態が時間の経過とともにどのように変化するかを理解するのに役立つ追加の環境データ層を提供します。

たとえば、環境条件を調査する際に、長期的な湿度傾向を機器のアラームやメンテナンス記録とともに確認できます。

ポンプ室の温度と湿度の監視用 WPCW05

The ウィンセン WPCW05 MEMS 温度および湿度センシングを使用し、ネットワークおよび監視アプリケーションに RS485 出力を提供します。

このトランスミッターにはローカル ディスプレイも組み込まれており、ビルディング オートメーション、HVAC、産業環境、データ センター、その他の管理された空間における温度と湿度の監視用に設計されています。

二次給水ポンプ室では、WPCW05 は以下を提供できます。

• ポンプの室温データ。
• 相対湿度データ。
• 環境傾向の記録。
• PLC または監視ゲートウェイ用の RS485 データ ソース。

設置位置は、局所的な極点ではなく、一般的なポンプ室環境を表す必要があります。

たとえば、送信機は通常、測定の代表性に影響を与える可能性のある直接の水の飛沫、局所的な強い気流、集中した熱源から離して配置する必要があります。

二次給水ポンプ室の推奨センサー位置

実用的な監視配置は、プロジェクトごとに同じ数のセンサーを設置するのではなく、実際の油圧レイアウトに基づいて構築できます。

適用位置	モニタリングパラメータ	おすすめ商品
ブースターポンプ入口	プレッシャー	WPCK07
ブースターポンプ出口	プレッシャー	WPCK07
主要な供給パイプライン	プレッシャー	WPCK07
貯蔵タンク/リザーバー	液面	WPCK81
代表的なポンプ室の位置	Temperature & humidity	WPCW05

より大規模なシステムの場合は、ポンプ、分岐パイプ、貯蔵タンクの数、および監視要件に応じて、追加の圧力ポイントまたは環境ポイントを追加できます。

既存の制御を維持し、必要なセンシング データを追加

既存のポンプ室プロジェクトから得られる最も実践的な教訓の 1 つは、 スマートモニタリングでは、制御システム全体を自動的に再構築する必要はありません。。

多くのポンプ室には、信頼性の高いローカル制御基盤がすでに備わっています。

PLC はポンプの開始/停止ロジックを引き続き管理できます。

VFD はポンプ速度を制御し続けることができます。

既存の安全インターロックは、元の保護機能を引き続き実行できます。

センシング層は、継続的な監視に必要なデータを追加することで、このアーキテクチャを補完できます。

一般的なデータ パスは次のとおりです。

WPCK07 Pressure + WPCK81 Level + WPCW05 Temperature & Humidity → PLC / Gateway → Existing Monitoring Platform

プロジェクトによっては、これらのデータは次の場所に送信される場合があります。

• 既存の PLC。
• エッジゲートウェイ。
• HMI。
• スカダ;
• 建物管理システム。
• スマートな水管理プラットフォーム。
• または顧客独自の監視システム。

このアーキテクチャでは、2 つの重要な責任が分離されます。

リアルタイム制御は既存の制御システムのままです。

監視データは、追加のセンシングとデータ統合によって拡張されます。

これにより、このアプローチは既存のポンプ室のアップグレードに特に適しています。

既存のポンプ室の改修と新しいポンプ室の比較

二次上水道プロジェクトは通常、いくつかの異なる状況に分類されるため、モニタリング戦略は実際のプロジェクトの状況を反映する必要があります。

既存のポンプ室の改修

最初のステップは、すでに機能しているものを特定することです。

一般的な既存のサイトには、次のものがすでに含まれている場合があります。

• PLC制御;
• VFD;
• ポンプ保護。
• 局所圧力計器。
• 制御キャビネット。
• そしてローカルHMI。

これらのシステムが引き続き必要な制御機能を満たしている場合、遠隔監視が追加されたからといってシステムを置き換える必要はありません。

アップグレードでは、不足しているデータ ポイントに焦点を当てることができます。

例えば：

既存の PLC + 追加の WPCK07 圧力測定 + WPCK81 タンクレベル + WPCW05 環境モニタリング

このアプローチは、不必要な変更を減らし、インストールされたシステムとの統合を簡素化するのに役立ちます。

新しいポンプ室

新しいプロジェクトにより、センシングと制御のアーキテクチャを一緒に計画することができます。

圧力位置、タンクレベル測定、環境モニタリングポイント、出力信号、配線および通信インターフェースはすべてエンジニアリング段階で定義できます。

これにより、将来のコミッショニングと標準化が容易になります。

複数のポンプ室のプロジェクト

1 つの代表的なポンプ室が正常に構成および検証されると、同じ測定ポイントのロジック、インターフェイス定義、および試運転プロセスを同様のサイトの参照として使用できます。

これは、不動産グループ、地方自治体のプロジェクト、または複数のポンプ室を管理する水道事業者にとって特に便利です。

監視から運用のクローズドループへ

センサー データの収集は最初のステップにすぎません。

有用なポンプ室監視システムにより、運用チームはデータを行動や記録に変えることができるはずです。

一般的な運用ワークフローには次のものが含まれます。

継続的監視 → ルール評価 → 警報 → 作業指示・対応 → 検証 → 履歴記録

フィールドセンサーは基礎となる測定値を提供します。

PLC、ゲートウェイ、または顧客のプラットフォームによって、これらの測定値がどのように使用されるかが決まります。

たとえば、プロジェクトでは次のように定義できます。

• 圧力閾値。
• タンクレベルのしきい値。
• 環境上の制限。
• アラームの優先順位。
• 通知ルール。
• メンテナンスのワークフロー。
• ヒストリカルトレンドストレージ。

Winsen センサーは次の機能を提供します。 現場測定データただし、最終的な制御と運用ロジックは顧客のシステム アーキテクチャの一部のままです。

マルチパラメータモニタリングがより多くのコンテキストを提供する仕組み

圧力、レベル、環境センシングを組み合わせる価値は、単にシステムの数値が増えるということではありません。

3 つのパラメータは異なる情報を提供します。

タンクレベルの低下 + 安定したパイプライン圧力

利用可能な貯蔵水が減少している間、ブースター システムは給水圧力を維持している可能性があります。

したがって、タンクレベルは圧力では得られない情報を提供します。

異常圧力＋正常タンクレベル

貯水量は正常であるにもかかわらず圧力が大幅に変化した場合、オペレーターはポンプ、バルブ、パイプ、または制御の状態をさらに調査できます。

高湿度 + 通常の油圧パラメータ

ポンプ室の環境条件が変化しても、給水システムは依然として正常に動作している可能性があります。

その情報は検査や機器室の管理に役立ちます。

したがって、目的は、3 つのセンサーからすべての障害を自動的に診断することではありません。

それはオペレータに ポンプ室の状態をより完全に把握できるビュー。

二次上水道プロジェクト向けのセンサーの選択

構成を選択する前に、システム開発者はいくつかのプロジェクト条件を定義する必要があります。

WPCK07 圧力選択

確認する：

• 通常の作動圧力。
• 必要な測定範囲。
• 圧力基準。
• パイプ接続;
• 電気接続。
• 必要な出力信号。
• PLC またはゲートウェイ インターフェイス。
• そして中程度の互換性。

WPCK07 は、圧力範囲、ネジ構成、電気出力の幅広い選択肢を提供するため、トランスミッターをさまざまな機器アーキテクチャに合わせて構成できます。

WPCK81 レベルの選択

確認する：

• 貯蔵タンクの深さ。
• 必要な測定範囲。
• ケーブルの長さ。
• 設置位置。
• 4 ～ 20 mA または RS485 インターフェイスが必要。
• そして中程度のコンディション。

WPCW05 環境モニタリング

確認する：

• 代表的な設置場所。
• 必要な通信アーキテクチャ。
• 電源;
• 設置環境。
• ローカルディスプレイ構成が必要かどうか。

二次給水ポンプ室用 Winsen センシング層

核となるソリューションは次のように簡単に要約できます。

ウィンセン製品	主な機能	代表的な用途
WPCK07	圧力測定	ポンプの入口、出口、および主供給パイプライン
WPCK81	液面測定	貯蔵タンク/リザーバー
WPCW05	Temperature & humidity	ポンプ室環境

これらのセンサーは、以下をカバーする実用的な検知層を形成できます。

油圧＋貯水＋装置環境

OEM、ポンプ システム メーカー、ビル給水装置サプライヤー、システム インテグレーターにとって、このセンシング レイヤーは、新しいプロジェクトと既存のポンプ ルームのアップグレードの両方に適応できます。

よくある質問

二次給水ポンプ室では何を監視すればよいですか？

Pressure, storage tank level and pump room temperature & humidity are three useful core parameters. More comprehensive projects may also integrate water quality, leakage, access control, video, pump status and energy data.

圧力センサーはブースター ポンプ システムのどこに取り付ける必要がありますか?

一般的な圧力測定場所には、ポンプ入口、ポンプ出口、主供給パイプラインなどがあります。油圧設計に応じてポイントを追加することができます。

このソリューションではどの Winsen 圧力センサーが使用されていますか?

このソリューションでは、 WPCK07 拡散シリコン圧力発信器、WPCK07DYデジタルディスプレイバージョンではありません。

WPCK07はPLCに接続できますか?

はい。 WPCK07 は、選択した構成に応じて、4 ～ 20 mA、複数の電圧出力、I²C、RS485 などの複数の出力構成を提供します。

給水タンクのレベルはどのように監視されますか?

WPCK81などの水中レベル発信器を貯蔵タンクに取り付けることができます。静水圧から液位を測定し、4 ～ 20 mA または RS485 出力をサポートします。

パイプラインの圧力はタンクレベルの監視に代わることができますか?

いいえ、パイプラインの圧力は加圧回路内の油圧状態を表し、タンクのレベルは利用可能な貯水量を表します。どちらの測定結果も異なる情報を提供します。

ポンプ室の温度と湿度を監視する理由は何ですか?

温度と湿度は、ポンプ、制御キャビネット、PLC、VFD、通信機器の周囲の動作環境に関する情報を提供します。これらは、油圧および機器のデータに環境コンテキストを追加します。

既存のポンプ室にこれらのセンサーを追加するには新しい PLC が必要ですか?

必ずしもそうとは限りません。既存の PLC および制御システムがリアルタイム制御に適している場合は、利用可能なインターフェイスに従って、新しいセンシング ポイントを既存のアーキテクチャに統合できます。

既存のポンプ室の周囲にスマートな監視を構築

多くの二次給水プロジェクトにとって、よりスマートな運用に向けた最も現実的な方法は、すべてを交換することではありません。

まず、すでに動作しているものを特定し、どの動作状態が継続的に表示されないかを判断し、次に必要なセンシング ポイントを追加します。

WPCK07 ポンプやパイプラインからの圧力データを提供します。

WPCK81 継続的な貯水レベルデータを提供します。

WPCW05 ポンプ室の温度と湿度のデータを提供します。

これらを組み合わせることで、元のリアルタイム制御アーキテクチャを維持しながら、顧客の既存の PLC、ゲートウェイ、または監視プラットフォームに接続できるセンシング基盤が構築されます。

Winsen は、二次給水装置メーカー、ブースター ポンプ システム開発者、スマート ウォーター インテグレーターに対して、プロジェクトの圧力範囲、タンクの深さ、設置条件、通信インターフェイス、システム アーキテクチャに応じたセンサーの選択をサポートします。

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