自動化監(jiān)控系統(tǒng)在千陽縣張家塬農(nóng)村集中供水工程中的應用

衡小軍 任寶安 牟勇

（1.千陽縣人畜飲水工程管理站 陜西 千陽 721100；2.千陽縣灌溉管理站 陜西 千陽 721100）

千陽縣張家塬集中供水工程運用自動化監(jiān)控系統(tǒng)對整個工程水源地和水廠進行檢測、控制。

1 系統(tǒng)簡介

1.1 系統(tǒng)任務

張家塬水廠按功能分為兩部分，一部分是水源地；另一部分是水廠區(qū)，二者距離較遠。水源地的任務是通過取水泵對水廠區(qū)進行供水。而水廠區(qū)的任務是對水池的水進行消毒處理，達標后，通過加壓泵向管路進行恒壓供水。

1.2 系統(tǒng)設計原則

張家塬水廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)遵循先進性、實用性、可靠性、經(jīng)濟性、開放性的原則，滿足供水工程生產(chǎn)管理和水處理工藝對自動化控制的要求。實現(xiàn)了“集中監(jiān)控和管理、分散控制、數(shù)據(jù)共享”，以保證整個水廠的運行協(xié)調(diào)、一致。

1.3 系統(tǒng)軟硬件選擇

為了充分、合理、科學地利用及調(diào)配水資源，提高工作效率；同時考慮到此項目中的水源地與水廠調(diào)度中心有一定的距離，采用CDMA無線數(shù)據(jù)傳輸方式，并以此為基礎搭建整個自來水廠的監(jiān)控系統(tǒng)。同時，針對水廠供水過程的特點和對控制系統(tǒng)的功能要求，采用PLC完成整個系統(tǒng)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)檢測、數(shù)據(jù)處理、計量和水源地現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與取水泵的控制。上位機軟件采用組態(tài)軟件，它具有設計起點高、適應性強，應用面廣的特點，軟件的安全性、穩(wěn)定性和先進性都達到或超過了國內(nèi)外同類軟件的水平。

2.系統(tǒng)構成

2.1 通信系統(tǒng)

由于水源與水廠有一定的距離，系統(tǒng)采用CDMA網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸通信，完成水源地取水泵的控制及現(xiàn)場數(shù)據(jù)和監(jiān)視畫面的采集。它具有投資小，運行費用較低（按照數(shù)據(jù)流量收費）、組網(wǎng)方便、數(shù)據(jù)量大、覆蓋范圍廣等特點。

2.2 控制系統(tǒng)功能

系統(tǒng)具備兩種控制方式，即就地控制方式和集中控制方式。各取水泵、增壓泵通過電氣控制柜上的選擇開關,可以選擇就地控制方式和集中控制方式。遠程控制是通過主控室計算機操作站由主站PLC控制泵啟停，就地控制是用控制柜或現(xiàn)場操作箱上的按鈕控制泵的啟停。當PLC處于編程狀態(tài)或出現(xiàn)故障時可以采用就地控制方式。就地控制方式和遠程控制方式相互切換時，不會影響到泵的運行，具有很高的可靠性。

互為備用。在控制系統(tǒng)的功能設計上，各取水泵、增壓泵都具有獨立的控制功能，相互之間既可以在自動控制方式下實現(xiàn)任意組合連鎖控制，也可以在手動控制方式下獨立控制.同時，中控室的兩臺操作站具有同等的功能且互為熱備，當一臺出現(xiàn)故障時也不會影響水廠的操作。

出水壓力自動設定。供水管網(wǎng)的壓力損失大小隨著供水量的變化而不同，供水量越大壓力損失也越大。為了達到既滿足用戶對水壓穩(wěn)定的要求，又能實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標，根據(jù)出水量、出水壓力及各測壓點壓力測量值，采用模糊控制的方法對出水壓力進行自動設定。

豐富的畫面顯示功能。在主控室計算機操作站顯示的監(jiān)控畫面中，有工藝流程主畫面、工藝流程分畫面、設備操作畫面、趨勢圖、調(diào)用菜單畫面、報警畫面、報表畫面、防盜報警畫面。操作人員通過調(diào)用這些畫面可以全面地了解水廠的運行情況（電流、電壓、電能、壓力、液位、設備的狀態(tài)及水質(zhì)參數(shù)等），并且很方便地對設備操作。

2.3 故障診斷與報警處理功能

在各設備的操作畫面中都列出了其啟動的條件狀態(tài)，如：上電情況、通訊狀態(tài)、故障狀態(tài)、就地/遠程狀態(tài)、熱繼狀態(tài)等。記錄報警發(fā)生時的有關信息，如：故障標簽名稱、報警信息、故障報警時間、確認報警時間等，并對報警信息進行管理。

2.4 報表功能

本系統(tǒng)輸出的報表有以下若干種，如輸水工藝參數(shù)日報表、配水工藝參數(shù)日報表、輸水工藝參數(shù)月報表、配水工藝參數(shù)月報表、水廠工藝參數(shù)年報表等等，并能自動打印出全中文化的生產(chǎn)報表，大大減輕了勞動強度。

3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種先進的、防范能力極強的綜合系統(tǒng)，它可以直接觀看被監(jiān)視場所的一切情況。水廠視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是為了供水安全考慮而設置，防范他人投毒等情況發(fā)生。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)共設置了4個監(jiān)控站，在取水工程設置1個控制點，監(jiān)控放水閘和水庫水位（通過CDMA無線通訊傳輸數(shù)據(jù)到水廠控制中心），在水廠設置3個視頻監(jiān)控點，監(jiān)控中心控制室、加藥房狀況、水廠全貌等。

遠程監(jiān)控。由于可以通過授權縣水務局，或者互聯(lián)網(wǎng)直接訪問水廠的自動化監(jiān)控系，實現(xiàn)了對水廠的遠程監(jiān)控。操作人員可在中央控制室對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控，同時，公司經(jīng)理、廠長、工程師也可以在辦公室甚至家里監(jiān)控水廠的運行情況。

4 自動化系統(tǒng)特點

通信系統(tǒng)：實現(xiàn)郝家坡水庫自動化系統(tǒng)、千陽縣水利局、省水利廳互聯(lián)互通，保證數(shù)據(jù)信息及時、有效、安全、準確的傳輸。

計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)：本次建設的各系統(tǒng)業(yè)務種類多樣，但都是基于IP網(wǎng)來實現(xiàn)業(yè)務。IP技術的成熟度高，技術發(fā)展迅速，可以很好地實現(xiàn)、視頻、數(shù)據(jù)的共享傳輸，而且可以保證各業(yè)務的質(zhì)量。

信息采集系統(tǒng)：信息采集系統(tǒng)包含自動化控制設備數(shù)據(jù)采集、水廠視頻實時數(shù)據(jù)采集。

供電防雷系統(tǒng)：供電：中心站供電采用UPS電源，遙測站供電采用蓄電池組和太陽能光電板浮充方式。防雷：鋪設接地網(wǎng)并安裝避雷針；電源進線口加裝電源避雷器；天饋線上安裝銅軸避雷器。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：選擇SQLSERVER企業(yè)版數(shù)據(jù)庫，SQL SERVER是以高級結(jié)構化查詢語言(SQL)為基礎的大型關系數(shù)據(jù)庫。

應用軟件系統(tǒng)：通信上位控制軟件實現(xiàn)控制柜的自動化控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控軟件實現(xiàn)視頻監(jiān)控，WEB發(fā)布軟鍵實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳以及遠程登錄控制等。

5 結(jié)論

在農(nóng)村集中供水工程中控制系統(tǒng)采用先進的集散型控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了制水工藝的全自動生產(chǎn)。整個自控系統(tǒng)結(jié)構合理，技術先進。通過計算機對生產(chǎn)過程進行24小時實時監(jiān)控，對生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動進行統(tǒng)計處理，并能自動打印出全中文化的生產(chǎn)報表，大大減輕了勞動強度。現(xiàn)在除濾池、泵房各一個值班外，各車間已實現(xiàn)無人操作。

節(jié)能效果顯著，由于實現(xiàn)了加藥加氯的自動控制，從根本上改變了以往工作人員僅憑個人經(jīng)驗投加藥劑的落后狀況，將投加量控制在最佳水平，降低了藥耗氯耗。

采用恒壓供水，通過改變水泵的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)供水壓力恒定，當用水量大時，水泵轉(zhuǎn)速提高，用水量小時，水泵轉(zhuǎn)速降低，從而減小了電能損耗，實現(xiàn)了節(jié)能減排。陜西水利