東營市供水管網(wǎng)監(jiān)測自動化系統(tǒng)研究

摘 要 東營市中心城區(qū)管網(wǎng)壓力監(jiān)控系統(tǒng)工程將通過利用現(xiàn)代化科技手段和信息技術(shù)，采集供水系統(tǒng)各個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)，構(gòu)建覆蓋東營市中心城區(qū)從水源點→輸水管網(wǎng)→凈水廠→供水管網(wǎng)→市民用水終端的供水管網(wǎng)信息監(jiān)測系統(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)；信號采集；RTU單元

中圖分類號：TU991 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0021-01

1 管網(wǎng)信號采集的總體設(shè)計方案

1.1 信號采集設(shè)計總體方案

水廠監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括水源點泵房的水質(zhì)監(jiān)測、輸水管線壓力監(jiān)測、凈水廠內(nèi)的水質(zhì)預(yù)警監(jiān)測、供水管網(wǎng)上的管線壓力監(jiān)控工程和原南郊水廠水質(zhì)預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)整合工程等部分內(nèi)容。管網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)利用計算機信息技術(shù)、通信技術(shù)和自動控制技術(shù)對整個管網(wǎng)運行過程的管線壓力數(shù)據(jù)、各泵站設(shè)備運行狀況進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測、實時預(yù)警和自動化控制，實現(xiàn)自動化信息管理，并將監(jiān)測點信息在組態(tài)地理畫面顯示，直觀表達(dá)管網(wǎng)運行狀況和監(jiān)控點狀態(tài)。

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

實現(xiàn)水源點泵站上的水質(zhì)監(jiān)測，廣饒縣第二水廠加壓泵站水質(zhì)監(jiān)測通過聯(lián)通光纖網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至南郊水廠；實現(xiàn)輸水管線上的水質(zhì)監(jiān)測RTU，在廣饒泵站到南郊水廠輸管線上的增加遠(yuǎn)程終端單元通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將壓力數(shù)據(jù)傳送至南郊水廠中控室對管道壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控；實現(xiàn)南郊水廠凈水廠內(nèi)的水質(zhì)監(jiān)測，實時采集現(xiàn)水質(zhì)提升泵房內(nèi)所有的水質(zhì)儀表數(shù)據(jù)；實現(xiàn)供水管網(wǎng)上的水質(zhì)監(jiān)測RTU，凈水車間到東城城區(qū)配水管網(wǎng)、凈水車間到東城城區(qū)配水管網(wǎng)設(shè)10個監(jiān)測點，各監(jiān)測點增設(shè)壓力、二氧化氯，低量程濁度水質(zhì)儀表，通過RTU終端系統(tǒng)進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集，將數(shù)據(jù)傳送至南郊水廠。

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無線通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計的水質(zhì)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，在對管網(wǎng)的快速、準(zhǔn)確監(jiān)控、安全維護(hù)、管網(wǎng)合理設(shè)計、搶修施工等方面具有非常重要的意義。并設(shè)計了管線巡查、管網(wǎng)改造預(yù)警及管網(wǎng)事故處理等多項應(yīng)用功能。工作人員只要在電腦前輕點鼠標(biāo)，就可以了解各個監(jiān)測點管網(wǎng)上的水壓數(shù)據(jù)。本管網(wǎng)壓力監(jiān)控系統(tǒng)上位機組態(tài)軟件選用美國Wonderware的INTOUCH，并結(jié)合關(guān)系型數(shù)據(jù)庫SQL SERVER進(jìn)行對各監(jiān)測點壓力數(shù)據(jù)的記錄、分析，實現(xiàn)實時分析管網(wǎng)壓力數(shù)據(jù)，并自動統(tǒng)計生成各類生產(chǎn)報表。

2.2 采用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)

本管網(wǎng)監(jiān)控中心通過采用先進(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、準(zhǔn)確，又降低了數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)運行費用；通信鏈路由專業(yè)的運營商來維護(hù)，解決了用戶維護(hù)通信線路等問題；節(jié)省了建設(shè)投資和運行維護(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)，避免了選用專用的數(shù)據(jù)采集儀所帶來的系統(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)測點上，主要由電源、天線、GPRS模塊、PLC的CPU及I/O模板及電池、機箱等構(gòu)成。遠(yuǎn)程終端單元RTU與現(xiàn)場設(shè)備的開關(guān)量、模擬量信號連接，現(xiàn)場PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測系統(tǒng)控制中心進(jìn)行傳送和接收數(shù)據(jù)，接收并執(zhí)行上位機的指令。

3.2 遠(yuǎn)程終端RTU的設(shè)計

1）輸水管線水質(zhì)監(jiān)測RTU的設(shè)計。各個輸水管線上的水質(zhì)監(jiān)控點設(shè)置對管線壓力數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，主要用于對輸水管線爆管的預(yù)防和發(fā)生爆管后爆管點的排查。廣饒縣第二水廠東營加壓泵站至南郊水廠輸水管線全長線路約60 km，輸水管線上每10 km設(shè)置一個監(jiān)測點，共設(shè)置五個監(jiān)控點。水質(zhì)監(jiān)測RTU系統(tǒng)設(shè)備投資。

2）供水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測RTU的設(shè)計。配水管網(wǎng)上各監(jiān)測點監(jiān)測管線壓力。管線壓力的實時監(jiān)測主要用于管線爆管的預(yù)測和有助于發(fā)生爆管后爆管點的排查，同時對管網(wǎng)遠(yuǎn)端水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控，在每個監(jiān)控點安裝美國首都二氧化氯檢測儀表和HACH1720E濁度儀對管網(wǎng)水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測。供水管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測點盡量做到更好的反應(yīng)各點覆蓋的水利水質(zhì)工況，各點做到施工維修方便——電源供應(yīng)方便、防盜、防破壞。東城城區(qū)配水管網(wǎng)監(jiān)測點共設(shè)置十個監(jiān)測點，每個監(jiān)測點安裝一套控制器/遠(yuǎn)程終端機等監(jiān)控設(shè)備。

3）南郊水廠原水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。南郊水廠原水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)具體包括：現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)原水、出水的水質(zhì)監(jiān)測和安寧西區(qū)、市府一幼兩個直飲水站的水質(zhì)監(jiān)測。原水水質(zhì)監(jiān)測項目具體包括：常規(guī)5參數(shù)監(jiān)測、葉綠素、藍(lán)綠藻、生物魚毒性監(jiān)測、氨氮和COD。出水水質(zhì)和直飲水站水質(zhì)監(jiān)測項目具體包括：濁度和余氯。對現(xiàn)有各儀表配置電流信號分配器，將各現(xiàn)有儀表輸出信號一分為二，通過在各個站點增設(shè)一套水質(zhì)監(jiān)測GPRS RTU系統(tǒng)將數(shù)據(jù)實時采集并遠(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)測儀表間、出水監(jiān)測儀表間、兩個直飲水站各增設(shè)一套GPRS無線遠(yuǎn)傳設(shè)備。

4 屏幕投影顯示系統(tǒng)

南郊水廠目前老中控室原動態(tài)模擬盤由于使用年限較長，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)確顯示水廠設(shè)備運行狀態(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)用于我國國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。眾多領(lǐng)域的控制中心，需要對各種突發(fā)情況作出快速反應(yīng)，這就要求控制中心能夠及時準(zhǔn)確的捕獲各類緊急事件信息，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），并將這些來源各異的數(shù)據(jù)通過有效的調(diào)配和整合，形成一套功能強大、易于使用、有效的調(diào)度管理系統(tǒng)。

整個大屏幕顯示系統(tǒng)可以分為投影顯示、信號處理兩個組成部分。網(wǎng)絡(luò)圖像處理器通過網(wǎng)絡(luò)連接，傳輸并合成計算機信號和視頻信號，以合適的圖像大小/分辨率顯示在大屏幕上。控制終端通過系統(tǒng)控制軟件可以對多屏拼接控制器進(jìn)行集中控制。由控制PC機和專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和圖像按要求模式顯示并可通過RS232線纜連接投影單元對其參數(shù)進(jìn)行調(diào)整監(jiān)測。

參考文獻(xiàn)

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

作者簡介

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