香河縣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在農(nóng)村供水工程中的應(yīng)用

張鳳霞

（香河縣水務(wù)局，河北 香河 065400）

香河縣自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在農(nóng)村供水工程中的應(yīng)用

張鳳霞

（香河縣水務(wù)局，河北 香河 065400）

香河縣在2007年農(nóng)村飲水安全水工程中引進(jìn)并安裝了微機(jī)集中監(jiān)控供水系統(tǒng)，系統(tǒng)集圖像監(jiān)控、視頻錄像、遠(yuǎn)程操控、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、管網(wǎng)監(jiān)測(cè)與爆管預(yù)警、報(bào)警信息于一體，監(jiān)控中心通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)傳電臺(tái)實(shí)現(xiàn)了水源井遠(yuǎn)程控制，系統(tǒng)操作便捷且省工省力，有效提升了雙安農(nóng)村集中供水系統(tǒng)的科技含量和供水管理水平。

農(nóng)村集中供水系統(tǒng)；微機(jī)集中監(jiān)控；；遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)控制；安全供水

1 系統(tǒng)構(gòu)成

香河縣在2007年農(nóng)村飲水安全水工程中開(kāi)始引進(jìn)并安裝了微機(jī)集中監(jiān)控供水系統(tǒng)，至今全縣規(guī)劃的6座農(nóng)村集中供水水廠(chǎng)全部采用微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。水廠(chǎng)設(shè)有一個(gè)控制中心，配有工業(yè)計(jì)算機(jī)、UPS電源系統(tǒng)、顯示器、打印機(jī)、模擬屏顯示裝置、語(yǔ)音報(bào)警裝置等設(shè)備，對(duì)水廠(chǎng)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)、報(bào)警信息進(jìn)行記錄和報(bào)表打印處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)水源、水廠(chǎng)、管網(wǎng)的集中管理與控制。系統(tǒng)分為水源井群控制、水廠(chǎng)加壓及消毒控制、管網(wǎng)監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、運(yùn)營(yíng)管理等6個(gè)子系統(tǒng)。

1.1 水源井群控制

水源井潛水泵的啟動(dòng)方式采用軟啟動(dòng)方式，減少水泵直接啟動(dòng)沖擊電流過(guò)大帶來(lái)的危害。通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)傳電臺(tái)接收遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的控制命令，并將水源井潛水泵的運(yùn)行狀態(tài)、電流、用電量等信號(hào)傳回監(jiān)控中心。

控制方式分為現(xiàn)地手動(dòng)、遠(yuǎn)程遙控、遠(yuǎn)程自動(dòng)3種模式。

現(xiàn)地手動(dòng)式通過(guò)水源井控制柜上的開(kāi)關(guān)按鈕進(jìn)行泵的啟?？刂?；遠(yuǎn)程遙控通過(guò)水廠(chǎng)監(jiān)控中心組態(tài)畫(huà)面上的啟動(dòng)、停止按鈕來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控；遠(yuǎn)程自動(dòng)模式下，各水源井潛水泵的啟、停根據(jù)水廠(chǎng)清水池液位自動(dòng)控制。

水源井正常運(yùn)行在遠(yuǎn)程自動(dòng)模式下，對(duì)水源潛水泵的運(yùn)行按照清水池液位進(jìn)行區(qū)間化分，按階梯型進(jìn)行控制。即清水池實(shí)際液位在不同的液位區(qū)間，運(yùn)行不同數(shù)量的水源潛水泵，水源潛水泵運(yùn)行組合可通過(guò)監(jiān)控室工作站上位機(jī)組態(tài)畫(huà)面由值班人員按照實(shí)際運(yùn)行情況自行設(shè)定。同時(shí)設(shè)有清水池低水位保護(hù)、高水位保護(hù)、通訊中斷保護(hù)等功能。當(dāng)水池液位達(dá)到高水位保護(hù)上限時(shí)，停止所有水源潛水泵；當(dāng)液位達(dá)到低水位保護(hù)下限時(shí)，按預(yù)設(shè)的水源潛水泵運(yùn)行方案啟動(dòng)相應(yīng)的水源潛水泵；當(dāng)某眼水源井與監(jiān)控中心無(wú)線(xiàn)通訊中斷超過(guò)一定時(shí)間后，該水源井潛水泵將自動(dòng)停止，待通訊恢復(fù)正常后，能自動(dòng)投入正常運(yùn)行模式，有效避免了在通訊中斷后，在水廠(chǎng)清水池液位達(dá)到高水位上限時(shí)，水源井因無(wú)法接收到監(jiān)控中心的遠(yuǎn)程停機(jī)命令而繼續(xù)運(yùn)行造成水廠(chǎng)清水池溢水重大運(yùn)行事故發(fā)生，保證供水安全。實(shí)現(xiàn)了水源井群的遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)自動(dòng)控制。

1.2 水廠(chǎng)泵房加壓及消毒系統(tǒng)

水廠(chǎng)監(jiān)控部分主要完成對(duì)加壓供水泵、消毒加藥設(shè)備的控制及監(jiān)測(cè)，清水池液位、出廠(chǎng)水壓力、出廠(chǎng)水流量等的監(jiān)測(cè)，出廠(chǎng)水余氯、濁度、pH、水溫等常規(guī)水質(zhì)狀況指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，以保證配水管網(wǎng)的壓力、水質(zhì)等滿(mǎn)足供水要求。

水廠(chǎng)監(jiān)控的現(xiàn)場(chǎng)核心處理單元采用西門(mén)子PLC系統(tǒng)，負(fù)責(zé)水廠(chǎng)所有控制信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)的采集處理，并將信號(hào)傳至水廠(chǎng)監(jiān)控中心或更高一級(jí)監(jiān)控中心，同時(shí)接收上位機(jī)下發(fā)的指令信息。具有現(xiàn)地、集控選擇開(kāi)關(guān)，現(xiàn)地自動(dòng)、手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)。在PLC控制柜上可實(shí)現(xiàn)對(duì)各臺(tái)供水泵的現(xiàn)地手動(dòng)、現(xiàn)地自動(dòng)恒壓控制。出水壓力、水池液位、電量、出水流量等通過(guò)儀表接入RS485總線(xiàn)，由PLC負(fù)責(zé)統(tǒng)一采集處理。

加壓供水泵的控制采用了一拖四循環(huán)變頻恒壓供水控制模式，選取水廠(chǎng)出口壓力作為壓力控制點(diǎn)。采用變頻器和PLC實(shí)現(xiàn)供水壓力的閉環(huán)自動(dòng)控制，自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)定壓力和系統(tǒng)壓力的差值，使供水壓力保持恒定。系統(tǒng)能根據(jù)設(shè)定的壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速和水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，使設(shè)備運(yùn)行在高效節(jié)能的最佳狀態(tài)；延長(zhǎng)電機(jī)、水泵壽命。各泵按照先啟先停、循環(huán)啟動(dòng)原則，使各水泵運(yùn)行時(shí)間均等，有效避免了長(zhǎng)期不運(yùn)行的水泵因長(zhǎng)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(fù)合型二氧化氯發(fā)生器，并在出廠(chǎng)水管道上安裝有一套余氯在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀，將監(jiān)測(cè)的4-20mA余氯信號(hào)作為二氧化氯發(fā)生器的余氯反饋信號(hào)，通過(guò)在二氧化氯發(fā)生器上設(shè)定出廠(chǎng)水余氯控制目標(biāo)值，形成實(shí)時(shí)在線(xiàn)的余氯閉環(huán)控制。二氧化氯投加系統(tǒng)配備了酸霧吸收、泄氯報(bào)警等一系列保護(hù)措施。

1.3 管網(wǎng)監(jiān)測(cè)

管網(wǎng)監(jiān)測(cè)負(fù)責(zé)水源管網(wǎng)、配水管網(wǎng)上主要節(jié)點(diǎn)處的供水壓力、流量、余氯的在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，給出整個(gè)管網(wǎng)運(yùn)行狀況（如爆管等）、用戶(hù)用水量趨勢(shì)分析等。管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備選用低功耗器件，采用太陽(yáng)能供電，通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)將測(cè)點(diǎn)的流量、壓力、余氯等信號(hào)實(shí)時(shí)傳至監(jiān)控中心，并在管網(wǎng)工作站上實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，當(dāng)某管段壓力、流量、余氯監(jiān)測(cè)值異常時(shí)，能及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息。

1.4 水質(zhì)檢測(cè)

為保證供水水質(zhì)安全，選取出廠(chǎng)水的余氯、濁度、pH、溫度及管網(wǎng)末梢的余氯作等常規(guī)的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行24h實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。當(dāng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)超出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，可以通過(guò)監(jiān)控中心工作站查看水質(zhì)指標(biāo)的歷史曲線(xiàn)。

1.5 視頻監(jiān)控

視頻監(jiān)控是對(duì)廠(chǎng)區(qū)內(nèi)清水池、加氯間、泵房、配電室、廠(chǎng)區(qū)門(mén)口等重要區(qū)域安裝紅外一體攝像機(jī)，可進(jìn)行夜間監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)丟失、動(dòng)態(tài)物體監(jiān)測(cè)報(bào)警與錄像存儲(chǔ)等功能。不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)視供水系統(tǒng)的運(yùn)行情況，捕捉供水系統(tǒng)的異常情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)解決，更重要的是防止人為破壞，特別是防止投毒事件的發(fā)生，是水廠(chǎng)安全運(yùn)行的的重要保證。

1.6 運(yùn)行管理

運(yùn)營(yíng)管理將生產(chǎn)運(yùn)行管理、設(shè)備維護(hù)、能耗統(tǒng)計(jì)、抄表收費(fèi)管理、預(yù)警、預(yù)案等進(jìn)行系統(tǒng)集成，具備報(bào)表統(tǒng)計(jì)分析功能，每個(gè)功能模塊可設(shè)置不同的權(quán)限，只有具備相應(yīng)操作權(quán)限的人員才能進(jìn)行操作。系統(tǒng)可對(duì)設(shè)備過(guò)負(fù)荷運(yùn)行、水質(zhì)達(dá)到限制、管網(wǎng)壓力流量過(guò)負(fù)荷、管網(wǎng)爆管、水費(fèi)欠費(fèi)財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)、產(chǎn)能比過(guò)高等異常情況自動(dòng)發(fā)出預(yù)警信息。并根據(jù)預(yù)警信息，自動(dòng)生成相應(yīng)的事故原因分析及處理方案，為相關(guān)管理人員提供決策支持，提高事故處理效率。如管網(wǎng)發(fā)生爆管時(shí)，能給出最優(yōu)關(guān)閉閥門(mén)方案，將事故點(diǎn)隔離，停止漏水，以便搶修；并立即給出應(yīng)停水的管段和用戶(hù)清單等。

2 系統(tǒng)功能及特點(diǎn)

上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)提供豐富的畫(huà)面顯示功能。在監(jiān)控室計(jì)算機(jī)組態(tài)畫(huà)面中，有工藝流程主畫(huà)面，水源井控制畫(huà)面、供水泵控制畫(huà)面、液位壓力流量曲線(xiàn)查詢(xún)畫(huà)面、管網(wǎng)監(jiān)測(cè)畫(huà)面、水質(zhì)監(jiān)測(cè)畫(huà)面、報(bào)表查詢(xún)、操作記錄查詢(xún)、報(bào)警記錄查詢(xún)等。

2.1 數(shù)據(jù)遙測(cè)、遙控、遙信功能

實(shí)現(xiàn)對(duì)水源井、、管網(wǎng)測(cè)流測(cè)壓點(diǎn)、水質(zhì)測(cè)點(diǎn)、供水設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，以及供水壓力、電壓、電流、電度、泵和閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài)等信號(hào)采集。

2.2 參數(shù)報(bào)表查詢(xún)、歷史曲線(xiàn)、報(bào)警顯示功能

可通過(guò)上位機(jī)組態(tài)軟件實(shí)時(shí)查看參數(shù)歷史曲線(xiàn)、報(bào)表查詢(xún)，具有管網(wǎng)壓力超限報(bào)警、設(shè)備停電故障報(bào)警、通訊故障等報(bào)警（聲光報(bào)警、報(bào)警提示）提示功能。

2.3 報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能

按日、月、年統(tǒng)計(jì)水廠(chǎng)供水量、電能消耗、泵累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、用電負(fù)荷曲線(xiàn)等，并以趨勢(shì)圖或柱狀圖顯示。

2.4 故障在線(xiàn)自診斷

具有各個(gè)水源井、管網(wǎng)測(cè)點(diǎn)的通訊故障、廠(chǎng)內(nèi)設(shè)備運(yùn)行故障的在線(xiàn)自診斷及報(bào)警功能。

2.5 模擬屏顯示功能

顯示整個(gè)水廠(chǎng)的工藝流程圖、水源、管網(wǎng)分布圖，并可實(shí)時(shí)顯示水源、水廠(chǎng)、管網(wǎng)、水質(zhì)4個(gè)子系統(tǒng)的主要監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息。

2.6 多種級(jí)別權(quán)限設(shè)置

用戶(hù)權(quán)限管理規(guī)定了對(duì)設(shè)備的不同操作權(quán)限：監(jiān)視權(quán)和控制權(quán)。只有具備控制權(quán)限才可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制操作。

2.7 Web發(fā)布功能

可以對(duì)水廠(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況、工藝參數(shù)、視頻等相關(guān)信息進(jìn)行Web發(fā)布。只要具有Web訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限，可以在局域網(wǎng)內(nèi)通過(guò)輸入IP地址以瀏覽網(wǎng)頁(yè)形式，也可以通過(guò)手機(jī)、計(jì)算機(jī)等終端設(shè)備在任何地方通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)及時(shí)了解水廠(chǎng)運(yùn)行的相關(guān)信息。

2.8 基于Internet的遠(yuǎn)程故障診斷

在水廠(chǎng)授權(quán)的情況下，維修人員可在異地，通過(guò)VPN虛擬專(zhuān)網(wǎng)，進(jìn)入到水廠(chǎng)控制系統(tǒng)中，對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和分析，并做出故障解決辦法。

3 結(jié)語(yǔ)

香河雙安農(nóng)村集中供水廠(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備、管網(wǎng)、水質(zhì)等的遠(yuǎn)程控制和實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。通過(guò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)報(bào)表自動(dòng)生成與分析、預(yù)警預(yù)案，水廠(chǎng)管理人員能實(shí)時(shí)了解供水系統(tǒng)運(yùn)行情況，及時(shí)處理各類(lèi)故障、降低故障率和檢修的時(shí)間，減少停水次數(shù)。提高了農(nóng)村供水的自動(dòng)化、信息化程度，提升了農(nóng)村飲水安全和整體的服務(wù)水平。

［1］衡小軍，任寶安，牟勇.自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在千陽(yáng)縣張家源農(nóng)村集中供水工程中的應(yīng)用［J］.陜西水利，2011（3）：129-130.

［2］馮靖.自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在高潭口泵站的應(yīng)用［J］.中國(guó)農(nóng)村水利水電，2007（3）：82-84.

［3］李訓(xùn)杰.MCGS組態(tài)軟件在供水自動(dòng)化監(jiān)理系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2005，18（2）：51-51.

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

［5］杜和景，尹國(guó)杰.自動(dòng)化技術(shù)在農(nóng)村飲水安全集中供水工程中的應(yīng)用［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2014（10）：45-48.

（責(zé)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(shè)工作，（Tel）13831613689。