自來水廠自動化控制信息平臺

一、概況

       目前國內還有相當數量的自來水廠設備仍然停留在獨立運行的階段，供水信息如水池液位、加藥量、設備運行狀況、水質數據、管網壓力、流量等，自來水廠只是通過人工讀數，上報既不及時，又不準確，而且無法在中控室第一時間掌握供水變化狀況，更不能實現越限報警、歷史信息查詢、報表打印。正是由于自動化、信息化程度不高，供水管理效率不是很高，對應急事故的處理不夠及時，發展規模始終不是很大。隨著城鎮規模不斷擴大，供水面積不斷拓寬，管網布設不斷擴大，如果企業管理水平依然停留在人工檢測、操作層面，下游農村的用水客戶也許還將繼續流失。那么自來水廠在信息化、自動化方面，具體存在哪些問題？

1、水源水部分：住房與城鄉建設部關于《城市供水水質監測中心》文件中要求，各水廠源水部分需具備 COD、氨氮、濁度、PH 四項水質監測數據。

2、水廠供水各種***的加藥設備獨立運行，運行狀態數據只能通過人工記錄，難免出現疏漏。建議：數據自動采集并生成報表，遠程操作加藥設備的啟停。

3、供水管網無壓力監測點。供水管網壓力是動態的，是根據用水量和供水量實時變動，由于沒有管網壓力監測點，就像沒有預警機而戰機變成了瞎子一樣，無法對管網壓力進行實時監測，壓力過高會導致爆管發生，壓力過低無法滿足生活、生產用水，嚴重地影響供水質量，消耗大量人力物力，更是無法保證關鍵時候用水需求。而且，市區管網分布復雜，設備安裝條件各不相同，有的需要防盜，有的可能是需要解決設備的供電問題更重要的是考慮設備放水浸泡。建議：市區壓力監測設備安裝方便，裝于閥井具有掩蔽性，可有效防盜，而且防護標準要求達到 IP68 的防水等級。

4、出廠水水質監測數據不完善，無在線監測濁度、余氯、PH 監測設備。

5、無調度室、無顯示大屏。這是很重要的一項，目前沒有調度室，對水廠生產工藝和數據無顯示，無法對整個供水流程及數據進行***直接***直觀的顯示。建議：建中控調度中心，將水廠水質分析設備信號接入、流量信號接入、生產設備運行數據信號接入并控制、市區管網壓力信號接入，廠區視頻監控信號接入。

二、解決方案

水廠自動化總體方案構架如圖 1 所示：

1、水源水部分
      水源水要求監測常規 6 項，即渾濁度、酸堿度 pH、COD、氨氮、流量，而 COD、氨氮屬于大設備，安裝點選擇有要求，測量原理不同，選擇的產品部一樣，而且不管哪種原理的產品價格不菲，水司可以安裝總體規劃，分步實施的方式。
2、出廠水壓力、流量監測
      這樣做，我們是為了降低供水公司的產銷差，提升企業的經營管理水平，出廠水壓力、流量監測系統示意圖如圖 4 所示。
3、出廠水水質在線監測

      按照省廳的要求，出廠水監測 3 項指標：濁度，余氯/二氧化氯、pH，本方案中分析設備采用德國科隆的水質分析設備。該產品的優點有：測量精度高，帶自清洗功能。***關鍵的是設備無需頻繁購買標定試劑，從長遠看這可以節省成本。

      供水水質在線監測信息系統是一套以在線自動分析儀器為核心，運用現代傳感技術、自動測量技術、自動控制技術、計算機應用技術以及相關的專用分析軟件和通信網絡組成的綜合性的在線自動監測系統。通過該系統，可以實現水質的實時連續監測和遠程監控，方便管理部門及時掌握各水廠的原水水質、出水水質的情況，實現對自來水生產工藝的調節。

       分析單元采用模塊化設計，監測項目可根據不同水體進行擴展。具有強大的現場顯示控制、檢測報警、故障報警、斷電保護和來電自動恢復、自動校準、自動清洗的功能，現場可實現無人值守。

水質監測示意圖如圖 5 所示：

4、管網壓力監測部分

      自來水從水廠到每一個用水單位或個人，供水管網成了其中的一個必要環節，作為自來水公司供水的重要組成部分，供水管網的建成包括前期管材的選擇、布局、施工，后期對管網屬性的記錄、監測、維護，以保證供水管網的長期穩定運行。就供水管網而言，管徑信息、流速流量、壓力、管道地理位置、水質狀況以及管網的漏損情況都需要掌控。

管網監控系統如圖 6 所示。

自來水廠預計新增管網壓力監測系統一套，初步計劃 10 個點，分布在城區各個關鍵位置，該系統利用互聯網技術，云服務概念，通過在供水管網現場安裝的智能一體化設備，以及環科科技的“智慧城市”自動化信息服務平臺，讓用戶方便、實時的掌握管網壓力監測信息，為供水調度提供數據和分析模型，提高供水品質，實現恒壓供水，預防爆管。 安裝在市區的各壓力監測點***考慮以下 4 個問題：

（1）無市電，設備解決供電問題，太陽能或鋰電池，那么供電時間保障多久？

（2）安裝問題，設備安裝便捷性，在道路邊豎桿子，市政道路管理局運行嗎？

（3）防水問題，設備安裝在室外，如遇刮風下雨，防護等級有多高？

（4）防盜問題，設備安裝在室外，不法分子破壞或盜竊怎么辦？

可以為供水企業量身定做了 GPRS 無線壓力一體化終端，內置鋰電池供電，只需在閥門井內的供水管道上開一個取壓口便可迅速安裝，***重要的是該產品具有 IP68 的防護等級，不用擔心被水淹沒。

5、調度中心部分

SCADA 系統由安裝在管網或設備現場的終端和位于中心調度室的信息處理平臺組成。位于信息處理平臺頂端，面向用戶的 SCADA 系統數據展示軟件主要實現各種數據的詳細展現。展現以圖形、表格、曲線等方式提供各類數據展示、統計查詢。便于相關人員及時了解遠程檢測數據的情況。（包括電機狀態、泵組啟停、流量、壓力、液位、水質等信號）。

(1 )顯示屏調度中心新增 60 英寸 LCD 液晶顯示屏一塊，其左右兩邊各放置兩塊用于視頻信號顯示或分項顯示。

(2) 操作站調度中心作為水司實現科學調度的決策部門，在供水環節起著至關重要的作用，除了常規的硬件配置，水司供水的每一道工藝都能在這里全局掌控。操作站軟件平臺選用三維的組態軟件定制開發，該軟件平臺是跨平臺、分布式軟件，方便與現場設備的通訊。

操作站硬件如圖 8 所示。

三、系統功能

1、水源水/出廠水水質監測

系統實時監測水源水的渾濁度、pH、COD、氨氮，出廠水的濁度、余氯/二氧化氯、pH，以圖形、曲線、圖表等方式展現。

2、取/配水泵房遠程監控

?控制調度中心的四遙功能：遙控、遙信、遙測、遙調

?支持各種 windows 系統組態

?動畫模擬

?數據庫管理

?報表打印

?聲光報警

?支持多種移動通訊

?完善的繪圖軟件包

3、水廠設備遠程監控

?調度中心的強制啟停

?加藥系統遠程啟停

?排泥設備遠程啟停

?二氧化氯發生器遠程狀態監測

?設備電壓、電流、功率及變頻器運行參數

4、管網壓力遠程監測

?實時掌握供水管網壓力

?建立數據模型，為科學供水調度提供數據

?恒壓供水、預防爆管

?上下限報警功能，用戶可以根據實際情況自己設定

?APP 功能，利用手機隨時隨地監測管網壓力點數據

5、報警功能可隨意根據現場情況定義報警的優先級別，并以聲、光等方式產生報警，可人工中斷報警，報警數據可生成歷史記錄存儲以備事故調查及分析。如有人非法闖入報警等。

6、動畫顯示功能可跟隨被測目標值使圖符外觀變化，形象地反映出實時數據的動態，通過建立滑動連接、按鈕連接、顏色與報警狀態連接，百分比填充連接等方式將目標值的設定、開關量狀態、報警狀態、液位變化等情況生動地表示出來，如圖 9 所示。

7、報表功能

可打印各種日志表、日、月、年統計報表，報表格式可用字處理軟件在屏幕上繪制出來，

報表的數據源可靈活定義，如圖 10 所示

8、數據分析功能

動態生成歷史數據文件，并可對歷史數據庫多種條件進行查詢、修改、統計、處理。對

不可測參數可人工輸入，并能自動定時或人工打印歷史數據。如圖 11 所示。