智能化供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)行效果研究

宋傳璟

天津市公用事業(yè)設(shè)計(jì)研究所 天津 300000

通過應(yīng)用自動(dòng)化動(dòng)態(tài)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，能夠促進(jìn)供水行業(yè)相關(guān)三降低、兩提高質(zhì)量方針的有效落實(shí)，全面提高供水企業(yè)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，在建設(shè)智慧城市和構(gòu)建和諧社會(huì)方面發(fā)揮出重要作用。

1 現(xiàn)狀和背景

在某一水廠運(yùn)行中盡管實(shí)施了多次擴(kuò)容改造，但隨著運(yùn)行時(shí)間增加，導(dǎo)致設(shè)備故障幾率逐漸提升，增加了設(shè)備維護(hù)難度。隨著建筑高度和密度增加和城市發(fā)展，原本以無線電臺(tái)作為基礎(chǔ)通信功能的信號(hào)傳輸質(zhì)量受到直接影響，部分終端即便通過增加高度和改變天線位置等方法也無法取得目標(biāo)通信效果，針對(duì)上述問題，該供水企業(yè)把原本的供水調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)一步改造成智能供水調(diào)度系統(tǒng)，整體運(yùn)行效果較好，能夠全面提升供水企業(yè)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2 智能化控制系統(tǒng)的建設(shè)思路

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

智能供水調(diào)度系統(tǒng)通過先進(jìn)的工業(yè)傳輸模塊充當(dāng)基礎(chǔ)采集工具，而GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)屬于基礎(chǔ)通信依據(jù)，某些擁有強(qiáng)大功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為操作以及數(shù)據(jù)處理區(qū)域，多屏顯示液晶屏充當(dāng)主要監(jiān)控工具?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過數(shù)據(jù)終端單元和遠(yuǎn)程測(cè)控單元融合形成的通用分組無線服務(wù)GPRS終端監(jiān)測(cè)裝置充當(dāng)信號(hào)發(fā)送和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息采集工具。而服務(wù)中心主要將高端服務(wù)器當(dāng)成調(diào)度系統(tǒng)存儲(chǔ)中心以及數(shù)據(jù)采集模塊，下設(shè)分發(fā)中心和數(shù)據(jù)處理工作站。調(diào)度中心可以選擇計(jì)算機(jī)取代控制臺(tái)實(shí)施合理調(diào)度，液晶屏取代馬賽克模擬屏。

2.2 技術(shù)原理

在現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集方面，借助RTU實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理，涵蓋電導(dǎo)率、PH值、濁度、余氯、液位、流量、壓力、電導(dǎo)率、氨氮含量等模擬信號(hào)，以及閥門、泵等運(yùn)行狀態(tài)下的開關(guān)量信號(hào)。選擇RS485通信接口，具備網(wǎng)絡(luò)通信價(jià)值。環(huán)境耐受度高和電壓范圍寬，適合應(yīng)用各種惡劣場(chǎng)所。RTU擁有較高測(cè)量精度，采樣頻率超出10HZ?，F(xiàn)場(chǎng)信息傳輸中，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用通過GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元傳送到調(diào)度中心，現(xiàn)場(chǎng)選擇用戶自由控制、全透明數(shù)據(jù)傳送和TCP傳輸模式，支持多點(diǎn)對(duì)單點(diǎn)以及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信模式。DTU通信模式具備數(shù)據(jù)觸發(fā)模式、定時(shí)傳輸模式、中心呼叫模式以及永久在線模式等，在建設(shè)中選擇永遠(yuǎn)在線模式，供電后能夠自動(dòng)登錄，實(shí)時(shí)響應(yīng)服務(wù)中心傳送的數(shù)據(jù)請(qǐng)求。為確保DTU永遠(yuǎn)在線，需要定時(shí)傳送心跳包，有效維護(hù)鏈路生存。確保DTU永遠(yuǎn)在線，提高數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性，結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)分析，可以把心跳包傳輸間隔時(shí)間設(shè)定成20秒。

2.3 監(jiān)控程序設(shè)計(jì)

監(jiān)控程序相關(guān)技術(shù)如下：第一是系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行保障，系統(tǒng)設(shè)置為分布式服務(wù)結(jié)構(gòu)框架，于客戶端和服務(wù)端之間融入APPLICATION SERVER，能夠提升服務(wù)器穩(wěn)定性和安全性。第二是各個(gè)子系統(tǒng)之間互相協(xié)作，實(shí)現(xiàn)資源共享，為了促進(jìn)數(shù)據(jù)資源共享以及功能間實(shí)現(xiàn)有效協(xié)作，選擇以代碼托管為基礎(chǔ)的通信框架和通訊引擎。為了發(fā)揮出管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)部組態(tài)功能，選擇以3D為基礎(chǔ)的組態(tài)向量圖形渲染引擎，通過強(qiáng)大的矢量動(dòng)畫構(gòu)建能力合理創(chuàng)建組態(tài)模型，對(duì)管網(wǎng)圖形進(jìn)行細(xì)膩刻畫。第三是報(bào)表系統(tǒng)和數(shù)據(jù)展示借助WEB圖形報(bào)表系統(tǒng)創(chuàng)建報(bào)表顯示界面[1]。

2.4 功能模塊設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)模塊提供對(duì)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)終端數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)服務(wù)，可以每隔15秒針對(duì)系統(tǒng)管網(wǎng)、水廠以及重要用戶等監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集和傳送。查詢模塊能夠針對(duì)歷史曲線和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合查詢，借助歷史數(shù)據(jù)以及曲線分析，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行趨勢(shì)。用戶可以借助地理信息數(shù)據(jù)查看管網(wǎng)運(yùn)行狀況。報(bào)表管理模塊可以通過自主計(jì)算歷史數(shù)據(jù)，自動(dòng)形成報(bào)表，隨后對(duì)報(bào)表進(jìn)行儲(chǔ)存，方便查詢歷史記錄。報(bào)警模塊能夠設(shè)置終端監(jiān)測(cè)量界限，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超限，并進(jìn)行警報(bào)，通知相關(guān)人員進(jìn)行有效處理，準(zhǔn)確記錄報(bào)警內(nèi)容，方便查詢[2]。

3 功能改進(jìn)和運(yùn)行效果

3.1 功能改善

精簡(jiǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，采用壁掛式GPRS監(jiān)測(cè)終端機(jī)箱取代三遙控制柜。降低維修和使用費(fèi)用，通過GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)，即便缺少鐵塔天線和電臺(tái)等配套設(shè)施，測(cè)站機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)免維護(hù)運(yùn)行，無需申請(qǐng)頻道資源，無需支出額外頻道占用費(fèi)，無需配置維修人員，減少綜合運(yùn)行成本。將原本通訊模式轉(zhuǎn)化成數(shù)字模式，通訊工作不會(huì)再次受到天氣因素影響，提高信號(hào)傳輸準(zhǔn)確性，降低傳輸誤差，和原本模擬信號(hào)相比，提升了整體傳輸效率，有效保障安全生產(chǎn)。增加了多種水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，能夠針對(duì)管網(wǎng)水、出廠水以及原水等多種水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證供水水質(zhì)的合理監(jiān)測(cè)。優(yōu)化調(diào)度數(shù)據(jù)顯示以及輔助人工分析，調(diào)動(dòng)監(jiān)控屏設(shè)置為多屏形式，聯(lián)系具體需求合理顯示歷史數(shù)據(jù)列表、單點(diǎn)分析圖、單監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)、分區(qū)監(jiān)控地理視圖、全市管網(wǎng)地理信息視圖。借助系統(tǒng)輔助人工分析功能，使決策人員能夠站在高處，統(tǒng)管全局。

3.2 運(yùn)行效果

借助在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)原水濁度出現(xiàn)突然升高的現(xiàn)象以及氨氮數(shù)量超標(biāo)等問題，對(duì)相關(guān)處理工藝進(jìn)行合理調(diào)整，保證出水質(zhì)量。通過合理應(yīng)用調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，能夠促進(jìn)管網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，降低爆管幾率，控制電耗。隨著供水管線增加和新水廠和加壓站的出現(xiàn)，借助科學(xué)監(jiān)測(cè)以及智能分析決策，能夠?qū)芫W(wǎng)水壓進(jìn)行合理調(diào)控，進(jìn)一步降低生產(chǎn)能耗。及時(shí)發(fā)現(xiàn)爆管問題，減少產(chǎn)銷差率，通過智能調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置、報(bào)警限度和數(shù)據(jù)信息，能夠及時(shí)提供準(zhǔn)確信息，在應(yīng)急處理、安全供水和大管線爆管等方面得到良好效果。

4 結(jié)語

綜上所述，智能化調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)屬于一種擁有較高技術(shù)含量的系統(tǒng)工程，其中涵蓋工業(yè)自動(dòng)化、移動(dòng)數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)通訊、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能分析和自動(dòng)化控制等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)有效的數(shù)據(jù)采集和事故預(yù)處理，保證高效、合理與可靠供水。