自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在千陽(yáng)縣張家塬農(nóng)村集中供水工程中的應(yīng)用

衡小軍 任寶安 牟勇

（1.千陽(yáng)縣人畜飲水工程管理站 陜西 千陽(yáng) 721100；2.千陽(yáng)縣灌溉管理站 陜西 千陽(yáng) 721100）

千陽(yáng)縣張家塬集中供水工程運(yùn)用自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)整個(gè)工程水源地和水廠(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)、控制。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 系統(tǒng)任務(wù)

張家塬水廠(chǎng)按功能分為兩部分，一部分是水源地；另一部分是水廠(chǎng)區(qū)，二者距離較遠(yuǎn)。水源地的任務(wù)是通過(guò)取水泵對(duì)水廠(chǎng)區(qū)進(jìn)行供水。而水廠(chǎng)區(qū)的任務(wù)是對(duì)水池的水進(jìn)行消毒處理，達(dá)標(biāo)后，通過(guò)加壓泵向管路進(jìn)行恒壓供水。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

張家塬水廠(chǎng)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)遵循先進(jìn)性、實(shí)用性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、開(kāi)放性的原則，滿(mǎn)足供水工程生產(chǎn)管理和水處理工藝對(duì)自動(dòng)化控制的要求。實(shí)現(xiàn)了“集中監(jiān)控和管理、分散控制、數(shù)據(jù)共享”，以保證整個(gè)水廠(chǎng)的運(yùn)行協(xié)調(diào)、一致。

1.3 系統(tǒng)軟硬件選擇

為了充分、合理、科學(xué)地利用及調(diào)配水資源，提高工作效率；同時(shí)考慮到此項(xiàng)目中的水源地與水廠(chǎng)調(diào)度中心有一定的距離，采用CDMA無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方式，并以此為基礎(chǔ)搭建整個(gè)自來(lái)水廠(chǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)，針對(duì)水廠(chǎng)供水過(guò)程的特點(diǎn)和對(duì)控制系統(tǒng)的功能要求，采用PLC完成整個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、計(jì)量和水源地現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與取水泵的控制。上位機(jī)軟件采用組態(tài)軟件，它具有設(shè)計(jì)起點(diǎn)高、適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用面廣的特點(diǎn)，軟件的安全性、穩(wěn)定性和先進(jìn)性都達(dá)到或超過(guò)了國(guó)內(nèi)外同類(lèi)軟件的水平。

2.系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 通信系統(tǒng)

由于水源與水廠(chǎng)有一定的距離，系統(tǒng)采用CDMA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸通信，完成水源地取水泵的控制及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和監(jiān)視畫(huà)面的采集。它具有投資小，運(yùn)行費(fèi)用較低（按照數(shù)據(jù)流量收費(fèi)）、組網(wǎng)方便、數(shù)據(jù)量大、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)。

2.2 控制系統(tǒng)功能

系統(tǒng)具備兩種控制方式，即就地控制方式和集中控制方式。各取水泵、增壓泵通過(guò)電氣控制柜上的選擇開(kāi)關(guān),可以選擇就地控制方式和集中控制方式。遠(yuǎn)程控制是通過(guò)主控室計(jì)算機(jī)操作站由主站PLC控制泵啟停，就地控制是用控制柜或現(xiàn)場(chǎng)操作箱上的按鈕控制泵的啟停。當(dāng)PLC處于編程狀態(tài)或出現(xiàn)故障時(shí)可以采用就地控制方式。就地控制方式和遠(yuǎn)程控制方式相互切換時(shí)，不會(huì)影響到泵的運(yùn)行，具有很高的可靠性。

互為備用。在控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)上，各取水泵、增壓泵都具有獨(dú)立的控制功能，相互之間既可以在自動(dòng)控制方式下實(shí)現(xiàn)任意組合連鎖控制，也可以在手動(dòng)控制方式下獨(dú)立控制.同時(shí)，中控室的兩臺(tái)操作站具有同等的功能且互為熱備，當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)也不會(huì)影響水廠(chǎng)的操作。

出水壓力自動(dòng)設(shè)定。供水管網(wǎng)的壓力損失大小隨著供水量的變化而不同，供水量越大壓力損失也越大。為了達(dá)到既滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)水壓穩(wěn)定的要求，又能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)，根據(jù)出水量、出水壓力及各測(cè)壓點(diǎn)壓力測(cè)量值，采用模糊控制的方法對(duì)出水壓力進(jìn)行自動(dòng)設(shè)定。

豐富的畫(huà)面顯示功能。在主控室計(jì)算機(jī)操作站顯示的監(jiān)控畫(huà)面中，有工藝流程主畫(huà)面、工藝流程分畫(huà)面、設(shè)備操作畫(huà)面、趨勢(shì)圖、調(diào)用菜單畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)面、報(bào)表畫(huà)面、防盜報(bào)警畫(huà)面。操作人員通過(guò)調(diào)用這些畫(huà)面可以全面地了解水廠(chǎng)的運(yùn)行情況（電流、電壓、電能、壓力、液位、設(shè)備的狀態(tài)及水質(zhì)參數(shù)等），并且很方便地對(duì)設(shè)備操作。

2.3 故障診斷與報(bào)警處理功能

在各設(shè)備的操作畫(huà)面中都列出了其啟動(dòng)的條件狀態(tài)，如：上電情況、通訊狀態(tài)、故障狀態(tài)、就地/遠(yuǎn)程狀態(tài)、熱繼狀態(tài)等。記錄報(bào)警發(fā)生時(shí)的有關(guān)信息，如：故障標(biāo)簽名稱(chēng)、報(bào)警信息、故障報(bào)警時(shí)間、確認(rèn)報(bào)警時(shí)間等，并對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行管理。

2.4 報(bào)表功能

本系統(tǒng)輸出的報(bào)表有以下若干種，如輸水工藝參數(shù)日?qǐng)?bào)表、配水工藝參數(shù)日?qǐng)?bào)表、輸水工藝參數(shù)月報(bào)表、配水工藝參數(shù)月報(bào)表、水廠(chǎng)工藝參數(shù)年報(bào)表等等，并能自動(dòng)打印出全中文化的生產(chǎn)報(bào)表，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。

3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種先進(jìn)的、防范能力極強(qiáng)的綜合系統(tǒng)，它可以直接觀看被監(jiān)視場(chǎng)所的一切情況。水廠(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是為了供水安全考慮而設(shè)置，防范他人投毒等情況發(fā)生。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)共設(shè)置了4個(gè)監(jiān)控站，在取水工程設(shè)置1個(gè)控制點(diǎn)，監(jiān)控放水閘和水庫(kù)水位（通過(guò)CDMA無(wú)線(xiàn)通訊傳輸數(shù)據(jù)到水廠(chǎng)控制中心），在水廠(chǎng)設(shè)置3個(gè)視頻監(jiān)控點(diǎn)，監(jiān)控中心控制室、加藥房狀況、水廠(chǎng)全貌等。

遠(yuǎn)程監(jiān)控。由于可以通過(guò)授權(quán)縣水務(wù)局，或者互聯(lián)網(wǎng)直接訪(fǎng)問(wèn)水廠(chǎng)的自動(dòng)化監(jiān)控系，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水廠(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。操作人員可在中央控制室對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)，公司經(jīng)理、廠(chǎng)長(zhǎng)、工程師也可以在辦公室甚至家里監(jiān)控水廠(chǎng)的運(yùn)行情況。

4 自動(dòng)化系統(tǒng)特點(diǎn)

通信系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)郝家坡水庫(kù)自動(dòng)化系統(tǒng)、千陽(yáng)縣水利局、省水利廳互聯(lián)互通，保證數(shù)據(jù)信息及時(shí)、有效、安全、準(zhǔn)確的傳輸。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：本次建設(shè)的各系統(tǒng)業(yè)務(wù)種類(lèi)多樣，但都是基于IP網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)。IP技術(shù)的成熟度高，技術(shù)發(fā)展迅速，可以很好地實(shí)現(xiàn)、視頻、數(shù)據(jù)的共享傳輸，而且可以保證各業(yè)務(wù)的質(zhì)量。

信息采集系統(tǒng)：信息采集系統(tǒng)包含自動(dòng)化控制設(shè)備數(shù)據(jù)采集、水廠(chǎng)視頻實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。

供電防雷系統(tǒng)：供電：中心站供電采用UPS電源，遙測(cè)站供電采用蓄電池組和太陽(yáng)能光電板浮充方式。防雷：鋪設(shè)接地網(wǎng)并安裝避雷針；電源進(jìn)線(xiàn)口加裝電源避雷器；天饋線(xiàn)上安裝銅軸避雷器。

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：選擇SQLSERVER企業(yè)版數(shù)據(jù)庫(kù)，SQL SERVER是以高級(jí)結(jié)構(gòu)化查詢(xún)語(yǔ)言(SQL)為基礎(chǔ)的大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。

應(yīng)用軟件系統(tǒng)：通信上位控制軟件實(shí)現(xiàn)控制柜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控，WEB發(fā)布軟鍵實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳以及遠(yuǎn)程登錄控制等。

5 結(jié)論

在農(nóng)村集中供水工程中控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的集散型控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了制水工藝的全自動(dòng)生產(chǎn)。整個(gè)自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，技術(shù)先進(jìn)。通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，并能自動(dòng)打印出全中文化的生產(chǎn)報(bào)表，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。現(xiàn)在除濾池、泵房各一個(gè)值班外，各車(chē)間已實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作。

節(jié)能效果顯著，由于實(shí)現(xiàn)了加藥加氯的自動(dòng)控制，從根本上改變了以往工作人員僅憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)投加藥劑的落后狀況，將投加量控制在最佳水平，降低了藥耗氯耗。

采用恒壓供水，通過(guò)改變水泵的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)供水壓力恒定，當(dāng)用水量大時(shí)，水泵轉(zhuǎn)速提高，用水量小時(shí)，水泵轉(zhuǎn)速降低，從而減小了電能損耗，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。陜西水利