東營(yíng)市供水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)研究

摘 要 東營(yíng)市中心城區(qū)管網(wǎng)壓力監(jiān)控系統(tǒng)工程將通過(guò)利用現(xiàn)代化科技手段和信息技術(shù)，采集供水系統(tǒng)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，構(gòu)建覆蓋東營(yíng)市中心城區(qū)從水源點(diǎn)→輸水管網(wǎng)→凈水廠(chǎng)→供水管網(wǎng)→市民用水終端的供水管網(wǎng)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，建立完備的取水供水管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞 城區(qū)管網(wǎng)；監(jiān)控系統(tǒng)；信號(hào)采集；RTU單元

中圖分類(lèi)號(hào)：TU991 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）06-0021-01

1 管網(wǎng)信號(hào)采集的總體設(shè)計(jì)方案

1.1 信號(hào)采集設(shè)計(jì)總體方案

水廠(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括水源點(diǎn)泵房的水質(zhì)監(jiān)測(cè)、輸水管線(xiàn)壓力監(jiān)測(cè)、凈水廠(chǎng)內(nèi)的水質(zhì)預(yù)警監(jiān)測(cè)、供水管網(wǎng)上的管線(xiàn)壓力監(jiān)控工程和原南郊水廠(chǎng)水質(zhì)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整合工程等部分內(nèi)容。管網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)整個(gè)管網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程的管線(xiàn)壓力數(shù)據(jù)、各泵站設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)預(yù)警和自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化信息管理，并將監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息在組態(tài)地理畫(huà)面顯示，直觀(guān)表達(dá)管網(wǎng)運(yùn)行狀況和監(jiān)控點(diǎn)狀態(tài)。

1.2 管網(wǎng)壓力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)水源點(diǎn)泵站上的水質(zhì)監(jiān)測(cè)，廣饒縣第二水廠(chǎng)加壓泵站水質(zhì)監(jiān)測(cè)通過(guò)聯(lián)通光纖網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至南郊水廠(chǎng)；實(shí)現(xiàn)輸水管線(xiàn)上的水質(zhì)監(jiān)測(cè)RTU，在廣饒泵站到南郊水廠(chǎng)輸管線(xiàn)上的增加遠(yuǎn)程終端單元通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)將壓力數(shù)據(jù)傳送至南郊水廠(chǎng)中控室對(duì)管道壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；實(shí)現(xiàn)南郊水廠(chǎng)凈水廠(chǎng)內(nèi)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)采集現(xiàn)水質(zhì)提升泵房?jī)?nèi)所有的水質(zhì)儀表數(shù)據(jù)；實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)上的水質(zhì)監(jiān)測(cè)RTU，凈水車(chē)間到東城城區(qū)配水管網(wǎng)、凈水車(chē)間到東城城區(qū)配水管網(wǎng)設(shè)10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)增設(shè)壓力、二氧化氯，低量程濁度水質(zhì)儀表，通過(guò)RTU終端系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)傳送至南郊水廠(chǎng)。

2 管網(wǎng)壓力監(jiān)控系統(tǒng)采用的技術(shù)

2.1 數(shù)字化管理技術(shù)

現(xiàn)利用SCADA系統(tǒng)技術(shù)結(jié)合GPRS無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，在對(duì)管網(wǎng)的快速、準(zhǔn)確監(jiān)控、安全維護(hù)、管網(wǎng)合理設(shè)計(jì)、搶修施工等方面具有非常重要的意義。并設(shè)計(jì)了管線(xiàn)巡查、管網(wǎng)改造預(yù)警及管網(wǎng)事故處理等多項(xiàng)應(yīng)用功能。工作人員只要在電腦前輕點(diǎn)鼠標(biāo)，就可以了解各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)管網(wǎng)上的水壓數(shù)據(jù)。本管網(wǎng)壓力監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)組態(tài)軟件選用美國(guó)Wonderware的INTOUCH，并結(jié)合關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)SQL SERVER進(jìn)行對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓力數(shù)據(jù)的記錄、分析，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析管網(wǎng)壓力數(shù)據(jù)，并自動(dòng)統(tǒng)計(jì)生成各類(lèi)生產(chǎn)報(bào)表。

2.2 采用GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

本管網(wǎng)監(jiān)控中心通過(guò)采用先進(jìn)成熟的GPRS-DTU模塊為遠(yuǎn)程數(shù)傳模塊，采用穩(wěn)定的GPRS網(wǎng)絡(luò)，不僅保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)、準(zhǔn)確，又降低了數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用；通信鏈路由專(zhuān)業(yè)的運(yùn)營(yíng)商來(lái)維護(hù)，解決了用戶(hù)維護(hù)通信線(xiàn)路等問(wèn)題；節(jié)省了建設(shè)投資和運(yùn)行維護(hù)成本。

2.3 采用數(shù)據(jù)采集設(shè)備

本管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)各遠(yuǎn)程終端RTU的數(shù)據(jù)采集設(shè)備選用通用的PLC系統(tǒng)，避免了選用專(zhuān)用的數(shù)據(jù)采集儀所帶來(lái)的系統(tǒng)擴(kuò)展和維護(hù)上的不便。

3 遠(yuǎn)程終端RTU的設(shè)計(jì)和設(shè)備選型

3.1 RTU單元的基本框架

遠(yuǎn)程終端單元RTU設(shè)置在供水管網(wǎng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)上，主要由電源、天線(xiàn)、GPRS模塊、PLC的CPU及I/O模板及電池、機(jī)箱等構(gòu)成。遠(yuǎn)程終端單元RTU與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開(kāi)關(guān)量、模擬量信號(hào)連接，現(xiàn)場(chǎng)PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理并通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制中心進(jìn)行傳送和接收數(shù)據(jù)，接收并執(zhí)行上位機(jī)的指令。

3.2 遠(yuǎn)程終端RTU的設(shè)計(jì)

1）輸水管線(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)RTU的設(shè)計(jì)。各個(gè)輸水管線(xiàn)上的水質(zhì)監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置對(duì)管線(xiàn)壓力數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，主要用于對(duì)輸水管線(xiàn)爆管的預(yù)防和發(fā)生爆管后爆管點(diǎn)的排查。廣饒縣第二水廠(chǎng)東營(yíng)加壓泵站至南郊水廠(chǎng)輸水管線(xiàn)全長(zhǎng)線(xiàn)路約60 km，輸水管線(xiàn)上每10 km設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共設(shè)置五個(gè)監(jiān)控點(diǎn)。水質(zhì)監(jiān)測(cè)RTU系統(tǒng)設(shè)備投資。

2）供水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)RTU的設(shè)計(jì)。配水管網(wǎng)上各監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)管線(xiàn)壓力。管線(xiàn)壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主要用于管線(xiàn)爆管的預(yù)測(cè)和有助于發(fā)生爆管后爆管點(diǎn)的排查，同時(shí)對(duì)管網(wǎng)遠(yuǎn)端水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)安裝美國(guó)首都二氧化氯檢測(cè)儀表和HACH1720E濁度儀對(duì)管網(wǎng)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。供水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)盡量做到更好的反應(yīng)各點(diǎn)覆蓋的水利水質(zhì)工況，各點(diǎn)做到施工維修方便——電源供應(yīng)方便、防盜、防破壞。東城城區(qū)配水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)共設(shè)置十個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝一套控制器/遠(yuǎn)程終端機(jī)等監(jiān)控設(shè)備。

3）南郊水廠(chǎng)原水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。南郊水廠(chǎng)原水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具體包括：現(xiàn)廠(chǎng)區(qū)內(nèi)原水、出水的水質(zhì)監(jiān)測(cè)和安寧西區(qū)、市府一幼兩個(gè)直飲水站的水質(zhì)監(jiān)測(cè)。原水水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目具體包括：常規(guī)5參數(shù)監(jiān)測(cè)、葉綠素、藍(lán)綠藻、生物魚(yú)毒性監(jiān)測(cè)、氨氮和COD。出水水質(zhì)和直飲水站水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目具體包括：濁度和余氯。對(duì)現(xiàn)有各儀表配置電流信號(hào)分配器，將各現(xiàn)有儀表輸出信號(hào)一分為二，通過(guò)在各個(gè)站點(diǎn)增設(shè)一套水質(zhì)監(jiān)測(cè)GPRS RTU系統(tǒng)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集并遠(yuǎn)傳，整合到管網(wǎng)壓力監(jiān)控SCADA系統(tǒng)中。需在原水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀表間、出水監(jiān)測(cè)儀表間、兩個(gè)直飲水站各增設(shè)一套GPRS無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)傳設(shè)備。

4 屏幕投影顯示系統(tǒng)

南郊水廠(chǎng)目前老中控室原動(dòng)態(tài)模擬盤(pán)由于使用年限較長(zhǎng)，電子元件老化，故障頻發(fā)，維護(hù)工作難度加大，已不能準(zhǔn)確顯示水廠(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，此次改造將采用目前最先進(jìn)視訊工具之一大屏幕投影顯示系統(tǒng)進(jìn)行替換。屏幕投影顯示系統(tǒng)作為當(dāng)今最現(xiàn)代的視訊工具之一，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。眾多領(lǐng)域的控制中心，需要對(duì)各種突發(fā)情況作出快速反應(yīng)，這就要求控制中心能夠及時(shí)準(zhǔn)確的捕獲各類(lèi)緊急事件信息，建立并獲得多種形式的數(shù)據(jù)（如監(jiān)控圖像、系統(tǒng)數(shù)據(jù)等），并將這些來(lái)源各異的數(shù)據(jù)通過(guò)有效的調(diào)配和整合，形成一套功能強(qiáng)大、易于使用、有效的調(diào)度管理系統(tǒng)。

整個(gè)大屏幕顯示系統(tǒng)可以分為投影顯示、信號(hào)處理兩個(gè)組成部分。網(wǎng)絡(luò)圖像處理器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，傳輸并合成計(jì)算機(jī)信號(hào)和視頻信號(hào)，以合適的圖像大小/分辨率顯示在大屏幕上。控制終端通過(guò)系統(tǒng)控制軟件可以對(duì)多屏拼接控制器進(jìn)行集中控制。由控制PC機(jī)和專(zhuān)用控制軟件組成的控制終端將負(fù)責(zé)控制多屏拼接控制器選擇需要顯示的信號(hào)和圖像按要求模式顯示并可通過(guò)RS232線(xiàn)纜連接投影單元對(duì)其參數(shù)進(jìn)行調(diào)整監(jiān)測(cè)。

參考文獻(xiàn)

[1]路玲玲，吳曉明，任杰.城市地下管網(wǎng)信息管理問(wèn)題研究[J].地域研究與開(kāi)發(fā)，2008（02）.

作者簡(jiǎn)介

田振寶（1983-），男，漢族，助理工程師，本科，從事電氣工程及自動(dòng)化技術(shù)工作。endprint