陵縣農村飲水安全的信息化建設

許春芳，李忠仁，王 莉

（1.陵縣水務局，山東 陵縣 253500；2.陵縣水利建筑安裝工程公司，山東 陵縣 253500；3.山東省膠東調水局東營分局，山東 東營 257300）

陵縣轄9鎮3鄉1區，土地總面積1213km2，耕地面積622km2，995個自然村，人口58萬人，其中農業人口48.27萬人，2009年農民人均收入6348元，2009年完成國內生產總值135億元。陵縣是山東省缺水問題、飲水安全問題最嚴重的地區之一。近年來，在國家和省的幫助支持下，陵縣通過實施農村飲水解困、村村通自來水工程和農村飲水安全工程，農民飲水問題得到解決。陵縣針對農村飲水工程具有較強的基礎性、公益性和群眾性等特點,充分引導和調動農民群眾的積極性，依托已建的陵縣水廠（2007年底投產運行，設計日供水能力3萬噸）管網延伸,探索出了一條解決農村飲水安全問題的新路子。

1 供水管網信息化建設的必要性

飲水安全是關系民生的頭等大事，供水廠管網壓力檢測是保證自來水正常供應的重要環節，是供水廠保證用戶正常用水的依據。供水系統的信息化建設改造已經日益迫切。

供水管網系統是整個供水廠水源合理調度使用的關鍵環節，過去一般采取人工抄表、電話報數、現場手動操作的原始調度方法。原始調度存在收集信息數量少、處理慢、傳遞遲、人工效益成本高、人工勞動強度相對比較大，整個調度處于原始階段。遇上爆漏及其他事故，調水系統反映遲鈍，導致因缺水損失擴大的現象。因此對供水管網測點系統進行信息化改造非常必要。

供水管網測點遍布城鄉的各個角落，地理位置非常分散，管網測點數據的采集和控制非常不便；另一方面對于數據的采集與控制功能穩定性、安全性要求較高。管網測點自動化控制系統的建成將有效地解決這些問題。

2 信息管理系統組成與功能

陵縣水廠供水系統由1個凈水廠，1個水源點，50個管道測壓站組成，按照設計方案合理、技術先進、測量準確、運行安全可靠、擴展方便、抗干擾能力強的原則，進行了SCADA自動化控制系統技術設計和實施。

2.1 數據采集、顯示系統

系統采用兩級控制，一級為系統中心控制室，二級為管網測點及廠區監測點。中心控制室負責監視、管理和控制等工作。廠區監測點及管網RTU負責多個管網測點站點遠程的水壓、流量等數據采集，當出現水壓異常時控制水泵，自動調節壓力，其中SCADA控制中心和管網測點站點之間采用無線移動網絡平臺傳輸，測壓點的數據通過顯示器在控制中心顯示，方便及時發現問題，及時解決問題。

系統上層以調度機為核心，由調度機、服務器組成，共享系統數據資源，在調度中心通過LED顯示屏，顯示廠區監測點參數；通過投影儀同步顯示計算機圖像，使管理者對水網運行狀況一目了然；下層由PLC及共有網絡組成無線網，將各測點的實測數據傳送到調度中心。

1）廠區一泵房、二泵房現有數據的數據采集及顯示。對一泵房3臺水泵的控制，管道流量，壓力的遠程監視及控制；對二泵房的現有采集點控制點，實現在中心調度室的監視與控制。

2）管網測壓功能。模擬量采集通道，用于采集水壓信號、水位信號、流量信號或其他模擬量信號；一路高位報警信號輸出和一路低位報警信號輸出，用于采集現場報警信號處理；數據通訊功能：支持RS485串口通訊（可擴展多臺儀表，可同時監測多路模擬量信號）。

3）遠程測點RTU功能。項目采用無線網絡達到如下功能 ：

命令響應：接收來自調度中心的命令，根據設定作出響應（如測量、控制、調節等），并迅速回送有關信息。

上電、異常復位處理：當系統上電復位，或系統運行、通信發生異常并死機復位（看門狗復位）時，系統根據復位類型不同進行復位處理，保證系統正常工作。

脫機運行：根據設定，無需中心控制，自行進行測量，并保存累積數據。

采集數據：采集站點壓力等數據，組態畫面顯示監控數據。

報警指示：模擬量輸入超限報警指示功能。

遠程通訊：RS485接口具備多種可選通訊方式，可以遠程通訊。

數據保護：系統具有掉電保護功能，程序、參數、歷史數據保持時間達十年以上。

自檢功能：RTU具有自檢功能，可檢查RTU自身硬件故障。

一次表供電：提供24V電源。

2.2 軟件系統

通過GIS(地理信息管理系統)對管網測量點進行標識，設備管理，數據顯示；自動定時或手動隨時調整各站點時鐘，確保整網上下時間統一，便于數據分析；自動巡回采集、手動采集、實時檢測、數據補采；數據存儲、刷新、備份、數據查詢；產供水工藝流程圖、供水設備分布圖、配電圖、地理信息圖、實時曲線、歷史趨勢圖（日趨勢圖、月趨勢圖、年趨勢圖）、實時表格等；屏幕開窗報警；根據用戶要求提供各種日、月、年報表；打印系統的各種表格、圖形、曲線；遠程設定或修改各站點的量程、報警限等參數；自動定時或手動隨時調整各站點時鐘，確保整網上下時間統一，便于數據分析。

系統組態功能包括：數據庫組態，配置所采集信號的屬性，包括序號、物理名稱、采樣頻率、數據類型、測量精度、量程上下限等；測壓點組態，配置流程圖的設備、動畫及實時顯示等；曲線組態，配置曲線的數據源、顏色；報警組態，配置報警的上下限；站點組態，配置站點添加和刪除，添加的站點自動被集成到系統中，由調度機統一管理。

2.3 系統安全性

采用WindowsXP操作系統，利用其強大的安全機制，進行合理優化的配置，可以實現對帳號、口令的管理，對文件、數據的授權訪問，執行動作的限制，以及對事件的審核，從而確保系統的安全性；提供簡單有效的工具，在系統發生意外故障后迅速恢復正常。

軟件采用分層組件技術，每一層組件均內置了安全冗錯機制，以確保系統正常運行；引入事務處理機制，確保各種操作和數據的一致性、完整性；增強的用戶授權機制對用戶采用基于角色的分組管理，合理分配各級用戶權限，從而有效防止和屏蔽非法操作。

數據庫通過訪問控制、安全審計、口令管理，確保只有合法用戶才能訪問數據庫；完善的數據庫備份恢復策略，在數據庫發生意外故障后能及時完整地恢復數據。

自動記錄系統故障、報警及敏感操作，為檢查系統故障和事故提供依據。所有數據備份,并刻錄光碟。

3 運行效果分析

陵縣水廠信息化管理平臺建立以后，實現了西門子PLC與數據中心的數據交換，建立了B/S架構的信息管理平臺，實現了工業現場自動化向企業信息化管理的跨進。供水一泵房的泵站控制采用容錯軟件，將設備的自動化提高至設備的智能化，提高了系統的可靠性和控制水平，同時減輕了工作人員的工作強度；管理平臺大量使用成熟的無線技術，提高了管理覆蓋面，通過GPRS技術在管網壓力、流量數據采集方面應用，大大提高了對供水管網的控制能力，為提高供水服務水平提供了依據；GIS系統的應用，使得大量數據直接顯示在地圖上，及時查詢檢索，為使用者提供了新的數據信息。GIS系統為管網組網、管網維護、搶險管理提供快捷、準確的數據支持。

4 結 語

陵縣水廠信息化建設，實現了加壓泵站、供水主管道和重點用戶實時在線監測以及信息化管理，提升了陵縣農村飲水安全工作的現代化管理水平。