电气自动化在农村饮水安全中的应用及发展前景分析

摘 要：根据我国“十二五规划”的要求，集中供水已经成为今后我国保障饮水安全的重要方向，尤其是在农村饮水安全工程，更是推动农村经济发展，改善农村生活条件的重要措施。目前农村饮水安全工程自动化在很多地区都已经实施，并取得了很好的效果。本文主要对水厂电气自动化在农村饮水安全中的应用进行探讨，并对今后的发展做了展望。

关键词：电气自动化；监控；系统；前景

中图分类号：F416.6文献标识码： A 文章编号：

随着我国经济的发展，农村饮水安全越来越受到社会的广泛关注，这关系到农村经济的发展，关系到农村居民生活水平的提高与农村生态环境的改善。为了加强对农村饮水安全的监管，及时了解农村供水动态，因此在水厂施行电气自动化进行实时监控是当前亟需解决的问题。

一、水厂实施电气自动化的重要意义

1、实施自动化可以提高水厂的经济效益

电气自动化系统建成后，将能远程监控水泵机组的启停及运行状态，能够使水量、水位、水质等数据采集由手工变为自动，使数据传输网络化、管理电子化，从而减少水厂运行管理人员的数量和工作量，改善工作环境，大大降低管理成本，提升经营效益。此外，通过对水源水位和清水池水位的监控，实现与泵站开停机及阀门开度的联动，不仅可以实现无人值守，还可以实现部分优化调度，实现节能降耗。

2、实施自动化是丰富行业监督管理手段的重要措施

我国农村供水工程点多、面广、量大，发展速度快，目前很多地区农村都实现了集中供水。根据《全国农村饮水安全工程“十二五”规划》，“十二五”期间全国还需建设20余万处集中式供水工程，工程数量的剧增也给传统的管理方式（人工管理、现场管理）带来了挑战。采用信息化、自动化技术，通过自主研发的嵌入式软件，可以在任何能上网的位置或通过手持移动智能终端，随时随地了解水厂的关键供水参数，为精细化的行业监管奠定技术基础。

3、实施供水自动化监管是开展高效技术培训和展示农村供水发展水平的直观窗口。

系统实施后，可通过卫星照片、标准地图等多种地图格式，分层、直观地展示辖区范围内所有农村供水工程的相关信息。如供水范围、系统组成、管网分布等，并具备地图数据的编辑、查询、统计等功能。从调研情况来看，我国的城市水厂全都应用了自动化监控技术，而农村供水由于条件和对象不同以及经济和管理水平较差等现状，对自动化监控技术的实用性、经济性和可操作性有着更高的需求。这无疑更需要自主研发创新技术，研究建立不同的监控模式，并对先进实用的技术进行推广应用。

二、水厂电气自动化系统总体架构

1、水厂级系统

水厂级监控系统主要包括自动化监控和视频安防系统两部分。电气自动化系统，结合当地地形特点、网络环境，选择适宜的通信方式，使用传感器、控制器实时监控农村供水设备、设施的运行状态，并把分散的数据采集控制点，集中传送至水厂监控中心或上位系统。视频安防系统，通过在水厂关键位置安装摄像机、云台等，在供水覆盖范围内建立视频安防系统，视频能实时传输到本地水厂的监控中心或中控室，确保水厂运行安全。

电气自动化控制系统中主要包括：电源配电柜、取水泵控制柜、变频控制柜、供水泵（含加压泵）启动柜、PLC控制柜、计算机通信柜等。这些设备通过特定的通信方式与监控中心计算机系统进行通信，并通过专用组态软件进行供水关键参数和设备设施运行状态的监控。

视频安防系统主要由室外监控前端、传输电缆和视频监控中心构成。室外监控前端包括室外云台、摄像机、解码器等，主要完成视频图像的采集；监控中心可以遥控云台，调节摄像头的角度以监控更大的区域范围。视频信号、云台控制信号通过专用线缆与视频监控中心连接；视频监控中心主要包括硬盘录像机、显示器等，可对室外监控前端传送的模拟或数字视频信号进行压缩处理和存储，同时将对云台的控制信号转变为数字信号，遥控云台动作。

2、区域级系统

该系统包括水厂自动监控系统和农村饮水安全信息管理系统两部分。以现有已实施水厂自动化监控的系统为基础，在县级或者更高区域汇总水厂级监控的实时数据；同时对未实施自动化监控的水厂，通过静态数据的录入和及时更新，实现信息化管理功能。

区域级监管系统一般安装在依托适度规模水厂的中控室、县级甚至更高级水行政主管部门中控室等，由区域监控软件和计算机硬件设备组成。系统架构如图1所示。

图1农村饮水安全区域级监管系统架构

系统特点和主要技术优势该项目建立的农村饮水安全电气自动化系统，针对目前农村供水工程特点和基层管理人员的需求开发，参考了相关技术标准，合理制定了监控指标，具有以下特点和优势：

（1）首次研究形成了多套农村饮水安全自动化监控模式：综合考虑不同水源类型、供水规模、外在环境、当地经济状况、管理能力及用户需求等，形成了包括现地控制单元、水厂级监控系统、区域级监管系统等多套模式。区域级系统具备数据采集、自动监测、信息管理等多重功能；水厂级系统明确了不同供水环节的监测、控制指标，构建了规范数据库字段，建立了多通道现地控制单元通信方式，提高了系统规范性和稳定性。

（2）自主研发了区域级水厂组态技术：通过自主研发的Web组态软件，能定制区域级系统的水厂监控组态，能远程实时模拟水厂监管现场，汇总、存储、展示实时数据，支持Web浏览器访问和在线可视化组态编辑，支持远程异地更新维护且扩充成本较低。在农村供水自控方面达到甚至超过了市场上商业级组态软件的功能，为今后建立更大区域甚至全国级的农村饮水安全电气自动化系统提供了可能。区域级监管系统水厂组态界面如图2所示。

图2 区域级监管系统的水厂组态界面

（3）自主研发了区域级地图管理及编辑技术：通过自主研发的地图引擎技术，实现区域级地图的绘图、编辑、图层管理功能，如绘制供水管网、供水设施、覆盖范围等；能分图层、直观展示农村供水工程的地理分布、供水范围、管网路由、运行状态等。在供水信息管理方面达到了GIS软件的部分或全部功能。GIS地图管理界面如图3所示。

图3 GIS地图管理界面

（4）自主研发了智能移动终端技术：通过自主研发定制的智能移动终端技术，用户只需嵌入研发的软件到平板电脑或手机上，即可在移动终端上访问区域级软件系统，满足随时随地的监控需求。

三、应用前景展望

我国城市水厂及发达国家的农村水厂全都不同程度地应用了自动化监控技术。按照“十二五规划，在“十二五”期间要基本解决新增农村饮水不安全人口的饮水问题。这就意味着农村供水的工作重心不可避免地要转移到后期管理上来。农村供水工程数量的增多意味着以人工、现场管理为主的传统技术难以适应新形势的需求，对适度规模（如千吨万人）的工程实施自动化监控技术已势在必行。

水厂电气自动化技术和系统建立了基于不同供水条件、经济基础、管理水平的农村饮水安全自动化监控模式，可满足绝大部分用户的需求；自主研发的区域级水厂组态技术，不仅可自主定制设计界面，更关键的是能降低成本，为今后建立全国级农村饮水安全电气自动化系统提供了技术支持；自主研发的智能移动终端技术使不同层级的用户可随时随地地了解并管理工程。

四、结语

随着我国自动化监控技术的发展和人们认识水平的进一步提高，自动化监控技术必将稳步发展成为农村供水的核心技术，其他供水技术在自动化、信息化的统一监管和整体布局下，才能发挥更大的作用。

参考文献

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