香河縣自動化監控系統在農村供水工程中的應用

張鳳霞

（香河縣水務局，河北 香河 065400）

香河縣自動化監控系統在農村供水工程中的應用

張鳳霞

（香河縣水務局，河北 香河 065400）

香河縣在2007年農村飲水安全水工程中引進并安裝了微機集中監控供水系統，系統集圖像監控、視頻錄像、遠程操控、水質監測、管網監測與爆管預警、報警信息于一體，監控中心通過無線數傳電臺實現了水源井遠程控制，系統操作便捷且省工省力，有效提升了雙安農村集中供水系統的科技含量和供水管理水平。

農村集中供水系統；微機集中監控；；遠程無線控制；安全供水

1 系統構成

香河縣在2007年農村飲水安全水工程中開始引進并安裝了微機集中監控供水系統，至今全縣規劃的6座農村集中供水水廠全部采用微機監控系統。水廠設有一個控制中心，配有工業計算機、UPS電源系統、顯示器、打印機、模擬屏顯示裝置、語音報警裝置等設備，對水廠的運行實現自動化控制，對設備的運行數據、報警信息進行記錄和報表打印處理，實現對水源、水廠、管網的集中管理與控制。系統分為水源井群控制、水廠加壓及消毒控制、管網監測、水質監測、視頻監控、運營管理等6個子系統。

1.1 水源井群控制

水源井潛水泵的啟動方式采用軟啟動方式，減少水泵直接啟動沖擊電流過大帶來的危害。通過無線數傳電臺接收遠程監控中心的控制命令，并將水源井潛水泵的運行狀態、電流、用電量等信號傳回監控中心。

控制方式分為現地手動、遠程遙控、遠程自動3種模式。

現地手動式通過水源井控制柜上的開關按鈕進行泵的啟停控制；遠程遙控通過水廠監控中心組態畫面上的啟動、停止按鈕來進行遠程操控；遠程自動模式下，各水源井潛水泵的啟、停根據水廠清水池液位自動控制。

水源井正常運行在遠程自動模式下，對水源潛水泵的運行按照清水池液位進行區間化分，按階梯型進行控制。即清水池實際液位在不同的液位區間，運行不同數量的水源潛水泵，水源潛水泵運行組合可通過監控室工作站上位機組態畫面由值班人員按照實際運行情況自行設定。同時設有清水池低水位保護、高水位保護、通訊中斷保護等功能。當水池液位達到高水位保護上限時，停止所有水源潛水泵；當液位達到低水位保護下限時，按預設的水源潛水泵運行方案啟動相應的水源潛水泵；當某眼水源井與監控中心無線通訊中斷超過一定時間后，該水源井潛水泵將自動停止，待通訊恢復正常后，能自動投入正常運行模式，有效避免了在通訊中斷后，在水廠清水池液位達到高水位上限時，水源井因無法接收到監控中心的遠程停機命令而繼續運行造成水廠清水池溢水重大運行事故發生，保證供水安全。實現了水源井群的遠程無線自動控制。

1.2 水廠泵房加壓及消毒系統

水廠監控部分主要完成對加壓供水泵、消毒加藥設備的控制及監測，清水池液位、出廠水壓力、出廠水流量等的監測，出廠水余氯、濁度、pH、水溫等常規水質狀況指標的監測，以保證配水管網的壓力、水質等滿足供水要求。

水廠監控的現場核心處理單元采用西門子PLC系統，負責水廠所有控制信號、數據信號的采集處理，并將信號傳至水廠監控中心或更高一級監控中心，同時接收上位機下發的指令信息。具有現地、集控選擇開關，現地自動、手動選擇開關。在PLC控制柜上可實現對各臺供水泵的現地手動、現地自動恒壓控制。出水壓力、水池液位、電量、出水流量等通過儀表接入RS485總線，由PLC負責統一采集處理。

加壓供水泵的控制采用了一拖四循環變頻恒壓供水控制模式，選取水廠出口壓力作為壓力控制點。采用變頻器和PLC實現供水壓力的閉環自動控制，自動調節設定壓力和系統壓力的差值，使供水壓力保持恒定。系統能根據設定的壓力自動調節水泵轉速和水泵運行臺數，使設備運行在高效節能的最佳狀態；延長電機、水泵壽命。各泵按照先啟先停、循環啟動原則，使各水泵運行時間均等，有效避免了長期不運行的水泵因長久不用而生銹或使用頻繁而磨損。

二氧化氯消毒劑的制備采用了復合型二氧化氯發生器，并在出廠水管道上安裝有一套余氯在線監測儀，將監測的4-20mA余氯信號作為二氧化氯發生器的余氯反饋信號，通過在二氧化氯發生器上設定出廠水余氯控制目標值，形成實時在線的余氯閉環控制。二氧化氯投加系統配備了酸霧吸收、泄氯報警等一系列保護措施。

1.3 管網監測

管網監測負責水源管網、配水管網上主要節點處的供水壓力、流量、余氯的在線實時監測。并對監測數據進行分析處理，給出整個管網運行狀況（如爆管等）、用戶用水量趨勢分析等。管網監測點的監測設備選用低功耗器件，采用太陽能供電，通過數傳電臺將測點的流量、壓力、余氯等信號實時傳至監控中心，并在管網工作站上實時動態顯示，當某管段壓力、流量、余氯監測值異常時，能及時發出預警信息。

1.4 水質檢測

為保證供水水質安全，選取出廠水的余氯、濁度、pH、溫度及管網末梢的余氯作等常規的水質指標進行24h實時在線監測。當監測指標超出標準時，系統能自動進行報警，可以通過監控中心工作站查看水質指標的歷史曲線。

1.5 視頻監控

視頻監控是對廠區內清水池、加氯間、泵房、配電室、廠區門口等重要區域安裝紅外一體攝像機，可進行夜間監視，實現視頻信號丟失、動態物體監測報警與錄像存儲等功能。不僅可以實時監視供水系統的運行情況，捕捉供水系統的異常情況及時發現問題，及時解決，更重要的是防止人為破壞，特別是防止投毒事件的發生，是水廠安全運行的的重要保證。

1.6 運行管理

運營管理將生產運行管理、設備維護、能耗統計、抄表收費管理、預警、預案等進行系統集成，具備報表統計分析功能，每個功能模塊可設置不同的權限，只有具備相應操作權限的人員才能進行操作。系統可對設備過負荷運行、水質達到限制、管網壓力流量過負荷、管網爆管、水費欠費財務風險、產能比過高等異常情況自動發出預警信息。并根據預警信息，自動生成相應的事故原因分析及處理方案，為相關管理人員提供決策支持，提高事故處理效率。如管網發生爆管時，能給出最優關閉閥門方案，將事故點隔離，停止漏水，以便搶修；并立即給出應停水的管段和用戶清單等。

2 系統功能及特點

上位機監控系統提供豐富的畫面顯示功能。在監控室計算機組態畫面中，有工藝流程主畫面，水源井控制畫面、供水泵控制畫面、液位壓力流量曲線查詢畫面、管網監測畫面、水質監測畫面、報表查詢、操作記錄查詢、報警記錄查詢等。

2.1 數據遙測、遙控、遙信功能

實現對水源井、、管網測流測壓點、水質測點、供水設備的遠程控制，以及供水壓力、電壓、電流、電度、泵和閥的開關狀態等信號采集。

2.2 參數報表查詢、歷史曲線、報警顯示功能

可通過上位機組態軟件實時查看參數歷史曲線、報表查詢，具有管網壓力超限報警、設備停電故障報警、通訊故障等報警（聲光報警、報警提示）提示功能。

2.3 報表統計功能

按日、月、年統計水廠供水量、電能消耗、泵累計運行時間、用電負荷曲線等，并以趨勢圖或柱狀圖顯示。

2.4 故障在線自診斷

具有各個水源井、管網測點的通訊故障、廠內設備運行故障的在線自診斷及報警功能。

2.5 模擬屏顯示功能

顯示整個水廠的工藝流程圖、水源、管網分布圖，并可實時顯示水源、水廠、管網、水質4個子系統的主要監測數據和設備運行狀態信息。

2.6 多種級別權限設置

用戶權限管理規定了對設備的不同操作權限：監視權和控制權。只有具備控制權限才可以對設備進行遠程控制操作。

2.7 Web發布功能

可以對水廠設備運行情況、工藝參數、視頻等相關信息進行Web發布。只要具有Web訪問權限，可以在局域網內通過輸入IP地址以瀏覽網頁形式，也可以通過手機、計算機等終端設備在任何地方通過Internet網絡及時了解水廠運行的相關信息。

2.8 基于Internet的遠程故障診斷

在水廠授權的情況下，維修人員可在異地，通過VPN虛擬專網，進入到水廠控制系統中，對系統故障進行遠程診斷和分析，并做出故障解決辦法。

3 結語

香河雙安農村集中供水廠自動化系統的實施，實現了對設備、管網、水質等的遠程控制和實時在線監測。通過系統的數據報表自動生成與分析、預警預案，水廠管理人員能實時了解供水系統運行情況，及時處理各類故障、降低故障率和檢修的時間，減少停水次數。提高了農村供水的自動化、信息化程度，提升了農村飲水安全和整體的服務水平。

［1］衡小軍，任寶安，牟勇.自動化監控系統在千陽縣張家源農村集中供水工程中的應用［J］.陜西水利，2011（3）：129-130.

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［3］李訓杰.MCGS組態軟件在供水自動化監理系統中的應用［J］.工業控制計算機，2005，18（2）：51-51.

［4］王慧，蘇永軍.滄州農村集中供水工程研究［J］.內江科技［J］.2016，37（3）：73-74.

［5］杜和景，尹國杰.自動化技術在農村飲水安全集中供水工程中的應用［J］.水利規劃與設計，2014（10）：45-48.

（責任編輯：姜彤宇）

Application of automatic monitoring system in rural centralized water supply project of Xianghe County

ZHANG Feng-xia
（Xianghe County Water Authority， Xianghe 065400， China）

The microcomputer centralized monitoring water supply system is introduced and installed in rural drinking water safety project of Xianghe County in 2007.The system integrates image monitoring， video recording， remote control， water quality monitoring， pipe network monitoring and explosion warning， alarm information in one.The remote control of water source is achieved by the wireless data radio to the monitoring center，the operation of the system is convenient and effective.The scientific and technical content and water management level is enhanced to the Shuang'an rural centralized water supply system.

rural centralized water supply system；microcomputer centralized monitoring； remote wireless control；safe water supply

S277.7

B

1672-9900（2017）03-0026-03

2017-05-16

張鳳霞（1971-），女（漢族），河北廊坊人，工程師，主要從事水利建設工作，（Tel）13831613689。