東營市供水管網監測自動化系統研究

摘 要 東營市中心城區管網壓力監控系統工程將通過利用現代化科技手段和信息技術，采集供水系統各個監測點的數據，構建覆蓋東營市中心城區從水源點→輸水管網→凈水廠→供水管網→市民用水終端的供水管網信息監測系統，建立完備的取水供水管網監控系統。

關鍵詞 城區管網；監控系統；信號采集；RTU單元

中圖分類號：TU991 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0021-01

1 管網信號采集的總體設計方案

1.1 信號采集設計總體方案

水廠監控系統的結構主要包括水源點泵房的水質監測、輸水管線壓力監測、凈水廠內的水質預警監測、供水管網上的管線壓力監控工程和原南郊水廠水質預警監測系統整合工程等部分內容。管網監測系統利用計算機信息技術、通信技術和自動控制技術對整個管網運行過程的管線壓力數據、各泵站設備運行狀況進行動態監測、實時預警和自動化控制，實現自動化信息管理，并將監測點信息在組態地理畫面顯示，直觀表達管網運行狀況和監控點狀態。

1.2 管網壓力監控系統的設計

實現水源點泵站上的水質監測，廣饒縣第二水廠加壓泵站水質監測通過聯通光纖網絡將數據傳送至南郊水廠；實現輸水管線上的水質監測RTU，在廣饒泵站到南郊水廠輸管線上的增加遠程終端單元通過GPRS網絡將壓力數據傳送至南郊水廠中控室對管道壓力數據進行實時監控；實現南郊水廠凈水廠內的水質監測，實時采集現水質提升泵房內所有的水質儀表數據；實現供水管網上的水質監測RTU，凈水車間到東城城區配水管網、凈水車間到東城城區配水管網設10個監測點，各監測點增設壓力、二氧化氯，低量程濁度水質儀表，通過RTU終端系統進行實時數據采集，將數據傳送至南郊水廠。

2 管網壓力監控系統采用的技術

2.1 數字化管理技術

現利用SCADA系統技術結合GPRS無線通訊網絡技術設計的水質監測預警系統，在對管網的快速、準確監控、安全維護、管網合理設計、搶修施工等方面具有非常重要的意義。并設計了管線巡查、管網改造預警及管網事故處理等多項應用功能。工作人員只要在電腦前輕點鼠標，就可以了解各個監測點管網上的水壓數據。本管網壓力監控系統上位機組態軟件選用美國Wonderware的INTOUCH，并結合關系型數據庫SQL SERVER進行對各監測點壓力數據的記錄、分析，實現實時分析管網壓力數據，并自動統計生成各類生產報表。

2.2 采用GPRS無線網絡

本管網監控中心通過采用先進成熟的GPRS-DTU模塊為遠程數傳模塊，采用穩定的GPRS網絡，不僅保證了數據傳輸的及時、準確，又降低了數據監控系統運行費用；通信鏈路由專業的運營商來維護，解決了用戶維護通信線路等問題；節省了建設投資和運行維護成本。

2.3 采用數據采集設備

本管網監控系統各遠程終端RTU的數據采集設備選用通用的PLC系統，避免了選用專用的數據采集儀所帶來的系統擴展和維護上的不便。

3 遠程終端RTU的設計和設備選型

3.1 RTU單元的基本框架

遠程終端單元RTU設置在供水管網的監測點上，主要由電源、天線、GPRS模塊、PLC的CPU及I/O模板及電池、機箱等構成。遠程終端單元RTU與現場設備的開關量、模擬量信號連接，現場PLC進行數據采集、處理并通過GPRS網絡與監測系統控制中心進行傳送和接收數據，接收并執行上位機的指令。

3.2 遠程終端RTU的設計

1）輸水管線水質監測RTU的設計。各個輸水管線上的水質監控點設置對管線壓力數據的實時監控，主要用于對輸水管線爆管的預防和發生爆管后爆管點的排查。廣饒縣第二水廠東營加壓泵站至南郊水廠輸水管線全長線路約60 km，輸水管線上每10 km設置一個監測點，共設置五個監控點。水質監測RTU系統設備投資。

2）供水管網水質監測RTU的設計。配水管網上各監測點監測管線壓力。管線壓力的實時監測主要用于管線爆管的預測和有助于發生爆管后爆管點的排查，同時對管網遠端水質參數進行實時監控，在每個監控點安裝美國首都二氧化氯檢測儀表和HACH1720E濁度儀對管網水質進行監測。供水管網水質監測點盡量做到更好的反應各點覆蓋的水利水質工況，各點做到施工維修方便——電源供應方便、防盜、防破壞。東城城區配水管網監測點共設置十個監測點，每個監測點安裝一套控制器/遠程終端機等監控設備。

3）南郊水廠原水質監測系統。南郊水廠原水質監測系統具體包括：現廠區內原水、出水的水質監測和安寧西區、市府一幼兩個直飲水站的水質監測。原水水質監測項目具體包括：常規5參數監測、葉綠素、藍綠藻、生物魚毒性監測、氨氮和COD。出水水質和直飲水站水質監測項目具體包括：濁度和余氯。對現有各儀表配置電流信號分配器，將各現有儀表輸出信號一分為二，通過在各個站點增設一套水質監測GPRS RTU系統將數據實時采集并遠傳，整合到管網壓力監控SCADA系統中。需在原水質監測儀表間、出水監測儀表間、兩個直飲水站各增設一套GPRS無線遠傳設備。

4 屏幕投影顯示系統

南郊水廠目前老中控室原動態模擬盤由于使用年限較長，電子元件老化，故障頻發，維護工作難度加大，已不能準確顯示水廠設備運行狀態，此次改造將采用目前最先進視訊工具之一大屏幕投影顯示系統進行替換。屏幕投影顯示系統作為當今最現代的視訊工具之一，已經被廣泛地應用于我國國民經濟生產的各個領域。眾多領域的控制中心，需要對各種突發情況作出快速反應，這就要求控制中心能夠及時準確的捕獲各類緊急事件信息，建立并獲得多種形式的數據（如監控圖像、系統數據等），并將這些來源各異的數據通過有效的調配和整合，形成一套功能強大、易于使用、有效的調度管理系統。

整個大屏幕顯示系統可以分為投影顯示、信號處理兩個組成部分。網絡圖像處理器通過網絡連接，傳輸并合成計算機信號和視頻信號，以合適的圖像大小/分辨率顯示在大屏幕上。控制終端通過系統控制軟件可以對多屏拼接控制器進行集中控制。由控制PC機和專用控制軟件組成的控制終端將負責控制多屏拼接控制器選擇需要顯示的信號和圖像按要求模式顯示并可通過RS232線纜連接投影單元對其參數進行調整監測。

參考文獻

[1]路玲玲，吳曉明，任杰.城市地下管網信息管理問題研究[J].地域研究與開發，2008（02）.

作者簡介

田振寶（1983-），男，漢族，助理工程師，本科，從事電氣工程及自動化技術工作。endprint