供水水源调度自动化监控系统的实现

摘要：文章首先阐述了供水水源调度自动化监控系统概述，然后分析了国内外技术发展概况及国内需求，最后对供水水源调度自动化监控系统的实现进行了探讨。

关键词：水源调度 自动化监控 系统实现

中图分类号：S273文献标识码： A

前言

我国供水水源调度自动化工程虽然在近些年取得了飞速发展，但依然存在一些问题需要改进。当前，供水水源调度自动化监控系统的实现，对于确保居民的切身利益，支持和谐社会建设具有重要意义。

一供水水源调度自动化监控系统概述

城市供水监控调动系统，调度自动化系统是一个综合的供水信息化管理平台，可以将自来水公司管辖下的取水泵站、水源井、自来水厂、加压泵站、供水管网等重要供水单元纳入全方位的监控和管理。

借助该系统，供水调度中心可远程监测各供水单元的实时生产数据和设备运行参数；可远程查看重要生产部位的监控视频或监控照片；可远程管理水泵、阀门等供水设备。

城市供水监控调动系统，调度自动化系统的总体建设目标是实现工艺流程透明化、生产数据公开化和重要环节可视化，为供水工作的科学调度和安全生产提供可靠保障。

二国内外技术发展概况及国内需求

国外自60-70年代起开始了供水系统自动监控的研究与应用工作。尤其是80年代以来，微电子等现代科技高速发展，水工业专用检测仪表与装备不断发展，水工业专用检测仪表与装备不断发展与完善，相应地推动供水系统的自动监控技术有了质的飞跃。加之西方发达国家雄厚经济实力与技术基础，供水系统的自动监控已得到普遍应用。一些水厂已实现全自运行，能对生产工艺的各个环节连续自动地监测、调节、记录、报警等等。这种高度自动化运行的模式是符合西方国情特点的。西方许多国家人力资源紧张，人工费用往往占生产成本构成的比重较大，而仪表设备费相对较低，加之设备质量可靠，高度自动化节省了人力资源也就是获取了较高的经济效益。西方也有相当多的水厂仅对一些影响处理水质及费用关键工艺环节实施自动控制，而对各个工艺阶段的主要水质与运行参数进行自动监测。这是一种经济高效的自动监控方案，值得借鉴。国外的水厂监控普遍采用集散式系统。对各个工艺单元进行分散控制减小了各控制环节之间的干扰，提高了工作的可靠性；对全厂的集中监控，又保证了统一指挥、调度的灵活性。

我国自80年代中后期起，陆续有一些较大型的水厂利用外资建设，同时引进了成套的水厂现代化监控仪表与设备。我国在水厂关键环节——混凝投药控制技术与设备方面实现了流动电流及透光率脉动两种凝控制设备的国产化，并在水厂获得推广应用，取得显著效果，在此方面已居于国际领先水平。水工业的一些专用检测仪表与设备，如在线检测浊度仪、计量投加泵等，也有一些厂家开始生产，但是质量水平与国外产品相对仍有距离，难以满足国内市场需要。我国大多数水厂的监控技术仍是很落后的，基本以人工方式为主，很难适应现代化的要求，一些水厂（包括有些引进设备的水厂）的自动监控基本照搬西方的模式，虽然采用了庞大的自动化系统、投资很大，然而在一些关键环节上的调近代功能并不强。如混凝投药是按原水流量比例控制，不能跟踪响应原水水质等因素变化对药耗的需求；沉淀池排泥用水；传统的处理效果以浊度为指标，存在检测可靠性等问题等等。这种模式并不适应我国相当多的水厂原水水质变化大而快的情况，而谈不上保证水处理系统运行优化，结果水质保证率低，而运行费用高。这些自动监控系统并不完全符合提高水厂技术经济效益这一根本目的。

三供水水源调度自动化监控系统的实现

1计算机实时监控分系统

① 现地控制单元层

现地控制单元(LCU)统一采用美国莫迪康公司系列可编程控制器(PLC),每个泵组配备多个PLC模块组成监控柜盘。在所有泵站的这些柜盘下,通过端子排总共连接了3 000多个监控点。泵组控制单元监控每台泵组及其附属电动机继电保护等设备;现地公用控制单元监控110 kV线路、主用、站用和生活变压器、厂用电,直流、通风和量水系统、进出取水口及进口闸门以及全站的水系统。现地控制单元层采集数据包括电流、电压、功率、压力、液位、流量、温度等模拟量和开关量,可进行故障报警记录、时间顺序记录、参数越限记录、电气主设备操作记录等。

② 泵站级计算机监控层

泵站级监控层使用工业控制计算机,与现地监控单元(LCU)连成MODUSPLUS(MB+)网络。使用完善显示功能和丰富的键盘操作功能,实现自动监测和闭环控制调节,提高泵站安全运行水平,改善运行监视条件。再通过通信网络与调度中心计算机系统联网,实现与调度中心计算机系统实时数据交换。泵站监控系统中控室自动、周期性地实时采集控制单元层的电气和非电气量及有关过程参数和来自调度中心的交换数据和命令,存入数据库并进行计算处理;同时完成安全监视、自动控制调节、经济运行、人机联系、运行管理、通信控制、系统诊断、系统开发等功能。

③ 供水调度中心监控系统

调度中心作为自动化监控系统的核心,可以实时监控各个泵站的设备运行,并且连接上级职能部门和三防指挥系统。调度中心系统网络采用快速以太网结构,支持TCP/IP协议。系统设置两台主机服务器、操作终端、大型显示屏、语音报警装置、GPS卫星同步设备、路由器以及其它用于与公用信息网联网等网络设备。通过光纤主通道等数据通道与各泵站计算机联网,实时与各泵站交换运行数据,下达控制命令,实现供水系统安全、经济地运行。

2工业电视集中监视分系统

水源工程地域跨度大,为加强对各泵站的监控,在泵站安装跟踪式摄像机构成闭路电视监控系统,以构成现场视频辅助观察设施,支持网络选看图像,并遥控远端摄像机的转动及镜头的伸缩跟踪放大画面,对设备运行和现场状况进行直观了解。

① 电视监控系统目标任务

电视监控系统总体目标任务是对各泵站的中控室、安装间、闸室、主机间、变电站、进水池、取水口等重要地点进行监控。通过ATM视频编解码设备传输视频和控制信号,值班调度人员可在远程的调度中心通过多媒体控制平台同时选看同一泵站或者不同泵站的若干图像,可以遥控远端跟踪式摄像机的上下左右转动及镜头的伸缩来跟踪画面并放大,以对远程的设备运行状况及现场情景进行直观了解。

② 电视监控系统的技术实现

本系统采用高度一体化的分布式主从控制结构,分多个本地控制子系统和网络控制主系统。本地子系统分别设在各个泵站,由彩色摄像机系统、专业监视器、多画面图像处理器、视频编(解)码器等构成。本地控制子系统的采集图像经视频连线通过ATM视频编码设备进入本地网络,在通过广域网传输到网络控制主系统。网络控制主系统有多个调度台可同时调用不同泵站的任意摄像机图像并控制相应可控制摄像机的转动。前端彩色摄像机全部为跟踪式,配云台变焦镜头,可受远程控调进行全方位云台转动、图像伸缩放大。图像显示系统采用多画面处理器,它的console口可接受网络传送来的控制信息,同时接收的图像输出给多画面处

理器、可编程切换器,被子系统及调度台调用。控制端配置录像机,可对系统内所有画面同时录像。视频编(解)码器在工业电视监控系统中起着桥梁的作用,它通过ATM网络接收来自控制中心的各种控制信号,和视频切换命令,发送报警命令,通过RS232口使本地控制设备与控制中心设备连通,接收多画面处理器送来的视频图像信号,经压缩编码后,通过ATM网络传送至调度中心的ATM视频解码设备,将信号解压缩,还原为视频图像,完成视频信号的远距离传输。调度中心的工业电视监视控制中心采用多画面处理器串联,配置多台彩色监视器和一台大屏幕电视墙,通过系统控制键盘,可同时调用各个控制子系统内的任意摄像机并实施控制。

结束语

随着供水水源调度管理体制的不断完善，供水水源调度自动化监控系统的实现将会得到更多管理者的重视，在社会各方面制度日趋激烈完善的背景下，供水水源调度自动化监控系统的实现将会发挥着越来越重要的作用。

参考文献：

[1]顾遥,何星,张卫东，城市无人值守泵站的远程监控，中国给水排水，2004

[2]黄昕,刘义轮,黄良配等,供水自动化计算机实时监控系统,自动化技术与 用,2003