城市供水調度系統的研究與應用

王曉艷

摘 要：隨著經濟和社會的發展，城市的供水規模也在逐步增大，城市供水調度的復雜性及重要性也在增加，人們對城市供水系統要求也越來越高，目前國內大多數城市供水管網主要依賴人工經驗調度，信息化手段比較薄弱，大部分供水企業正面臨著前所未有的供水壓力。所以，傳統的經驗調度方式能耗浪費巨大，已不適合現代社會的發展需要。近幾年我公司加強對供水調度系統的的建設，已經建立起計算機實時監測系統，在公司的日常供水調度及生產運行管理中發揮著重要的作用。

關鍵詞：供水調度；廣域網絡；數據中心

1 供水調度模式

城市供水調度系統一般由公司主調度中心站（一級調度）、各廠區調度中心（二級調度）、若干個遠程站（工業各廠）組成。主調度中心站與各廠區調度中心及若干個遠程站之間，通過通信鏈路（有線或無線）進行信息交換。

通過對公司供水業務進行深入的調研，公司為典型的二級調度供水模式。該模式是指調度系統中設置一個主調度中心站和若干個二級（各廠站）調度中心。主調度中心全面負責對整個城市給水系統各環節中主要設備的運行狀況進行監測，控制其直屬管理的有關設備，對二級監控調度中心僅實施指令管理。二級調度中心負責貫徹主調度中心下達的有關指令，上報所屬設備的運行情況或對其實施控制操作。

2 供調度系統總體結構

濮陽市自來水公司調度系統主要包括：主調度中心（設置于公司調度中心）、各廠區調度中心（2個制水廠、2個源水廠）、供水管網監測點和工業各廠區監測點。主調度中心與各區域的互聯，主要以GPRS無線方式或ADSL有線VPN的方式。

系統分為三個網絡層次：

（1）最底層為設備層：對主調度中心而言，各個管網監測點，向主調度中心傳達監測數據（流量、末梢壓力等）；對各廠區調度中心而言，是各個生產環節監測點，其主要任務是接受各取、制水環節實時工況數據，向主調度中心轉發供水工況，同時執行公司主調度中心下達的調泵指令。

（2）中間層為監控層：以數據庫服務器為中心的局域網結構，接收主調度中心的實時數據流。

（3）最上一層是調度管理層：主要是承擔日常調度管理任務，包括調度報表自動生成、供水情況的查詢統計、供水量預測和調度指令生成下發、爆管分析、機泵效能分析等等。

3 供水調度系統功能

供水調度系統是為保證城市供水調度業務快速、準確、合理開展調度業務而建立的技術保障系統。其功能與內容均是圍繞保證城市給水調度業務需求而考慮設置的。該系統是應用現代信息技術（包括自動檢測、現代通信、計算機和自動控制等高新技術），對影響供水全過程各環節的主要設備、運行參數進行實時監測、分析，提出調度控制依據或實施參考方案，輔助調度人員及時掌握供水系統實際運行工況，并實施科學調度控制的自動化信息管理系統。

系統由下而上分為幾大功能：數據采集功能、數據通訊功能、數據綜合顯示功能、信息綜合統計分析功能。

4 供水調度系統的軟硬件設計

4.1 在系統軟硬件的設計中，我們遵循以下原則：

①盡量考慮對現有投資設備的保護和再利用；②具有較強的實用性和可靠性、良好的開放性和可擴展性；③堅持信息采集高度集中、控制高度分散的原則；④數據庫間的數據共享功能。

4.2 遠程采集終端的設計

供水管網信息化系統的采集終端安裝在供水管網的關鍵點位，負責上傳的實時供水管網數據，包括：壓力、流量等。遠程與主調度中心通訊主要以GPRS無線方式為主。

4.3 廠站調度中心的設計

我公司各廠站調度中心主要負責向公司中心調度上傳各廠站取水、送水泵的實時狀態、出廠出站的壓力、流量、水位等，并下達主調度中心的調泵指令。實現各廠站與主調度中心軟件的數據集成與共享。

我公司第二水廠供水管網信息化系統的采集終端安裝在供水管網的關鍵點位，負責上傳的實時供水管網數據，包括：壓力、濁度、余氯、流量等。 系統采用西門子S7-400PLC作為控制器，主要完成數據的采集、濾波、計算、存儲轉發等功能。 通過串口方式將數據發送到數傳設備，由數傳設備實現與主調度中心的通訊。

另外，第二水廠已經建立制水工藝自動化系統，調度中心安裝組態王軟件，系統集成中涉及到的多種數據源通過多種協議和設備，實現了該廠與公司調度中心軟件的數據集成與共享。

4.4 主調度中心的設計

主調度中心是公司整個調度網絡的核心部分，包括：一臺通訊服務前置機，一臺數據庫服務器、兩臺操作員站和其他一些網絡設備組成。主調度中心應用軟件分為：數據采集和控制系統、供水管理信息系統。

通訊服務前置機建立與各遠程采集終端和廠站調度中心的通訊，同時提供操作員站的數據服務接口。操作員站配置組態王軟件，以OPC方式與通訊前置機進行動態數據交換，實現生產調度系統的數據采集和控制系統。

數據庫服務器上安裝了SQL Server數據庫管理軟件，負責整個調度系統實時數據的存儲，是供水調度信息化系統的數據中心。供水調度管理信息系統的主要模塊，包括：調度員當班管理模塊、調度信息發布模塊、統計查詢模塊、報表生成模塊、供水量預測模塊、調度指令生成發布模塊、配泵方案比較分析等模塊。

5 結束語

我公司城市供水調度系統在人工經驗調度的基礎上，結合優化調度的成熟理論，提出了供水調度信息化建設的方案。該方案已經在我公司得到了很好的應用，我們認為該系統能夠實現供水調度管理的事務操作；實現供水調度生產數據的查詢、統計和分析；通過供水量預測，幫助供水企業進行生產預案的制定；通過效能分析，幫助供水企業降低生產成本。

參考文獻：

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