馬頭水廠信息化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王進(jìn)，王保申

（1.郯城縣水利水產(chǎn)局，山東 郯城 276100；2.臨沂水文水資源勘測(cè)局，山東 臨沂 276100）

馬頭水廠信息化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王進(jìn)1，王保申2

（1.郯城縣水利水產(chǎn)局，山東 郯城 276100；2.臨沂水文水資源勘測(cè)局，山東 臨沂 276100）

結(jié)合信息化控制系統(tǒng)在馬頭水廠中的應(yīng)用情況，重點(diǎn)闡述馬頭水廠信息化控制系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)、總體架構(gòu)、開(kāi)發(fā)方式、關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法等，借以推動(dòng)郯城縣水廠管理的信息化進(jìn)程。

馬頭水廠；農(nóng)村供水；信息化；系統(tǒng)控制；系統(tǒng)安全

馬頭水廠位于郯城縣馬頭鎮(zhèn)境內(nèi)，規(guī)劃總?cè)丝?.1萬(wàn)，覆蓋村莊43個(gè)。2011年實(shí)施的項(xiàng)目范圍為未通自來(lái)水的25個(gè)村莊，2.2萬(wàn)人，并在此基礎(chǔ)上將已建成的4處規(guī)模較小的水廠進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)整合，以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；┧哪繕?biāo)，一期工程規(guī)劃總投資1258萬(wàn)元。

為更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)馬頭水廠的精細(xì)管理，郯城縣堅(jiān)持與科研院校合作，大力推進(jìn)信息化、自動(dòng)化技術(shù)等在馬頭水廠管理中的運(yùn)用，組織研發(fā)信息化控制系統(tǒng)，使馬頭水廠管理的現(xiàn)代化水平不斷提高。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及優(yōu)越性

馬頭水廠信息化控制系統(tǒng)按照“安全可靠、先進(jìn)實(shí)用、實(shí)時(shí)開(kāi)放”的設(shè)計(jì)思想，采用分層、分布、分散式結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)對(duì)水源井、凈水廠運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)視監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制，在保證整個(gè)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的前提下，降低運(yùn)行管理費(fèi)用，達(dá)到“無(wú)人或少人值守”的目標(biāo)。

信息化控制系統(tǒng)應(yīng)用于馬頭水廠管理的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：1）提高了系統(tǒng)的可靠性及設(shè)備運(yùn)行效率，可根據(jù)管理需要，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制設(shè)備組合運(yùn)行。2）降低了水廠的生產(chǎn)成本，提高供水管理水平，使能源合理配置，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗。3）提高了設(shè)備管理水平，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的微機(jī)化管理和設(shè)備的實(shí)時(shí)在線管理，如：泵、閥的狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，從而可及時(shí)更換或維修，使設(shè)備得到充分利用，避免事故的發(fā)生。4）降低了人為因素造成的損失和管理混亂。5）運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的遠(yuǎn)方監(jiān)控，為計(jì)算機(jī)分布式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的引入和實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。6）實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的故障隔離，最短時(shí)間內(nèi)及時(shí)恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等功能。7）使管理人員獲取更完善真實(shí)的信息，及時(shí)了解系統(tǒng)運(yùn)行狀況，使得管理更加科學(xué)化，同時(shí)，減輕了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了人為操作故障發(fā)生的可能性，使系統(tǒng)運(yùn)行更加安全、可靠、經(jīng)濟(jì)。

2 系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

工程采用分段、分層、集中控制方式，計(jì)算機(jī)調(diào)度控制中心設(shè)在凈水廠，底層現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控單元有凈水廠測(cè)控點(diǎn)（1處）、水源井測(cè)控點(diǎn)（1處）2種類(lèi)型，PLC及智能終端測(cè)控單元、測(cè)控點(diǎn)數(shù)量共2處。建設(shè)水廠圖像安全監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)水廠設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻圖像監(jiān)測(cè)。

2.1 自控及調(diào)度系統(tǒng)

安裝組態(tài)監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動(dòng)化運(yùn)行控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、智能化和信息化，預(yù)留與上級(jí)管理部門(mén)的信息化系統(tǒng)接口。水廠自控調(diào)度系統(tǒng)主要包含以下監(jiān)控畫(huà)面：供水系統(tǒng)整體工藝流程監(jiān)控界面、水源地工藝流程監(jiān)控分界面、水廠工藝流程監(jiān)控分界面、配電系統(tǒng)監(jiān)控分界面、實(shí)時(shí)及歷史曲線、值班報(bào)表、運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析、報(bào)警處理、登陸管理等。

2.2 視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)

在水廠大門(mén)、泵房、配電間、倉(cāng)庫(kù)等供水重點(diǎn)設(shè)施設(shè)備處安裝攝像機(jī)，在水廠值班室的視頻工作站上可以實(shí)時(shí)監(jiān)控重點(diǎn)部位的圖像，保證供水設(shè)施的安全運(yùn)行。視頻監(jiān)控工作站可實(shí)現(xiàn)對(duì)所有監(jiān)控點(diǎn)的圖像瀏覽、云鏡控制、錄像存儲(chǔ)、錄像瀏覽、遠(yuǎn)程設(shè)置等功能。在水廠圍墻、水源井泵房等處安裝紅外探測(cè)設(shè)備，在有人員進(jìn)入時(shí)及時(shí)報(bào)警通知值班人員。

2.3 GPRS數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)

針對(duì)通信數(shù)據(jù)流量不大的特點(diǎn)，對(duì)比分析無(wú)線傳輸、公網(wǎng)傳輸和光纖傳輸?shù)慕ㄔO(shè)、運(yùn)行費(fèi)用，設(shè)計(jì)采用移動(dòng)通訊公司的GPRS無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。對(duì)調(diào)度中心、水廠二級(jí)泵PLC、水源地一級(jí)泵PLC進(jìn)行無(wú)線組網(wǎng)，建立現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間雙向數(shù)據(jù)通道。

2.4 水廠管理分析及應(yīng)用系統(tǒng)

在通訊網(wǎng)絡(luò)、自控系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)上，對(duì)水廠運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，計(jì)算出每臺(tái)設(shè)備的效率（噸水耗電）、運(yùn)行工況、流量平衡分析、泵閥的運(yùn)行管理分析，達(dá)到節(jié)能降耗、合理調(diào)度的目標(biāo)。同時(shí)，水廠管理分析系統(tǒng)提供與上級(jí)管理部門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，方便納入水利綜合信息化系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)控制工藝

二級(jí)加壓控制系統(tǒng)采用變頻器控制加壓泵。變頻器通過(guò)壓力傳感器，檢測(cè)出水管壓力的變化，與設(shè)定的壓力進(jìn)行比較，采用PID控制方式調(diào)整供水泵電機(jī)運(yùn)行頻率，改變供水泵的供水流量，使管網(wǎng)壓力恒定在一設(shè)定值上。清水池供水控制系統(tǒng)通過(guò)PLC進(jìn)行多泵優(yōu)化組合控制。當(dāng)用水量較小時(shí)，一臺(tái)供水泵作變頻運(yùn)行，隨著用水量的增加，第一臺(tái)供水泵的電機(jī)運(yùn)行頻率不斷提高，當(dāng)?shù)竭_(dá)工頻運(yùn)行時(shí)，程序控制器將第一臺(tái)供水泵仍為變頻器控制下的供水運(yùn)行，同時(shí)將通過(guò)軟啟動(dòng)器啟動(dòng)第二臺(tái)供水泵作工頻運(yùn)行，以滿足用水量的需要。隨著用水量的減小，第一臺(tái)供水泵的運(yùn)行頻率不斷降低，當(dāng)降到最低設(shè)定頻率時(shí)，第二臺(tái)供水泵退出運(yùn)行。第一臺(tái)供水泵繼續(xù)變頻運(yùn)行，以滿足水量減少的需要，以此實(shí)現(xiàn)各供水泵的自動(dòng)運(yùn)行。清水供水控制系統(tǒng)，具有對(duì)供水泵的各項(xiàng)保護(hù)功能。當(dāng)一臺(tái)運(yùn)行泵發(fā)生故障時(shí)，下一臺(tái)備用泵將自動(dòng)切換運(yùn)行，同時(shí)報(bào)警。

4 系統(tǒng)安全防護(hù)

為了對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，防止因雷電或線路過(guò)電壓產(chǎn)生的浪涌過(guò)電流而導(dǎo)致對(duì)內(nèi)部的損壞，主要采取以下措施：電源進(jìn)線加裝防雷及過(guò)壓保護(hù)器；盡可能采用屏蔽電纜；將所有的防雷級(jí)的接地線全接到公共地線上；鋪設(shè)線路時(shí)，電源線將盡可能遠(yuǎn)離信號(hào)線?？刂葡到y(tǒng)使用380V/50Hz三相四線制電源，通過(guò)隔離變壓器進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換，保證了供電質(zhì)量。電源進(jìn)線處安裝防雷模塊，在雷擊時(shí)可防止高壓竄入將電氣元件損壞。設(shè)備的工作信號(hào)接地、屏蔽接地、防雷接地共同合用一組接地體的聯(lián)合接地方式。

5 結(jié) 語(yǔ)

馬頭水廠信息化控制系統(tǒng)于2012-10建設(shè)完成，其管理所需的重要運(yùn)行信息，均能在系統(tǒng)直觀地顯示，全面掌握了水廠的基礎(chǔ)信息和運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)一步加強(qiáng)了水廠運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)，強(qiáng)化了對(duì)水廠的精細(xì)管理，提升了水廠管理水平、效率和監(jiān)管能力。

（責(zé)任編輯趙其芬）

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1009-6159（2013）-07-0039-01

2013-05-03

王進(jìn)（1970—），男，工程師