建設城市供水管網水質在線監測系統

岳 敏

建設城市供水管網水質在線監測系統

岳 敏

自來水從水廠出水到進入市民家，經過了較長的管線，需加強對自來水管網水的在線監測，提升管網水質安全。本系統主要目的是解決城市衛生監督局對各供水管網末端在線分析儀表檢測數據的采集和監測。該系統由中心數據監控、現場PLC數據采集站和管網末梢水質分析儀表組成。它的建設將給管網水質管理帶來巨大的變化，改變過去模糊的管理模式，提供準確的管網水質情況，通過數據分析，幫助管理者準確及時掌握各種信息及時了解到供水管網及水廠發生的變化。

隨著社會的不斷發展和進步，人們生活水平的提高，廣大市民對水質的要求越來越高。因此自動化信息化建設是當今供水行業現代化建設的當務之急，通過先進技術的應用，提高信息流轉，改變管理模式，提高工作效率，提升解決問題的針對性，才能完成“供好水”這個目標。城市供水管網水質在線監測系統建設正是在這樣的需求下投入建設的。

系統目的

城市供水管網水質在線監測系統的主要目的是掌握供水管網末端各水質在線儀表實時監測數據。當任何一個供水管網末端儀表監測數據出現異常時，相關人員能迅速趕往現場，判斷問題，確保供水水質。

系統建設

總體要求

根據城市衛生監督局對管網水質的管理要求，目前只需對管網末梢水濁度、余氯、PH、溫度4種數據進行監測，為水質監測提供信息資料。在整個管網和監控中心系統建設過程中，要注意兩方面的問題，一是系統平臺，系統平臺將采用SCADA系統；二是網絡平臺，二是通信選擇成熟穩定的通信平臺，通過多方論證和使用效果，決定利用GPRS作為數據傳輸平臺，通過GPRS網絡將遠程數據傳回到數據中心監測。

本系統將采取現場選點，設立水質監測點，數據傳輸采用無線傳輸的方式。本項目不建設數據中心，采取將數據傳輸到水務公司服務器進行托管的模式。

系統建設要點

監測水源：選取管網末梢水作為在線水質監測點。由于管網末梢水余氯等含量非常低，故設備要求高精度。

監測數據：PH、濁度、余氯、溫度等。

安裝要求：由于管網末梢水質監測選點都在水廠廠區外，一般選取較大的居住小區，安裝地點、環境會受到一定限制，因此盡可能選擇將檢測儀表及配套設備集中安裝在一起，節約安裝空間。

設備要求：考慮電源形式為220V，如有電池供電形式或者有條件采用太陽能供電也可采取此模式，根據每個監測點的實際情況靈活選取。

維護要求：需考慮設備后期維護費用和維護難度。包括設備每年所需備件，易耗品的需求量，維護保養的內容及周期，設備校正方式、周期及購買校正模塊的費用，定期更換部件的費用、人工費等。

監測點選點要求

本方案設計采用市電供電。

1.選取便于接入市電的5個管網末梢點作為監測點。

2.選點位置需便于安裝調試及維護。

3.選點位置環境宜干凈、干燥。

4.選點位置合適，能充分反應此段管網末梢水水質狀況。

數據中心建設

對于使用業主來說，管網末端數據采集數據量小，但是數據十分重要。根據此種情況，如果由業主單獨建設一個數據中心，不僅增加建設成本，后期維護費用，維護力度不能得到很好的保證，建議業主采取數據托管方式。

托管方式需做到以下幾點：

1.由托管公司提供數據服務器及相關軟件（含數據庫、WEB發布軟件、工業組態軟件等），并對接入數據進行日常維護，已保證數據真實有效;

2.竣工驗收后，托管公司以年為單位進行托管。按年以點為單位進行收費;

3.維護響應：若監測系統若遇故障，托管公司接到業主通知后必須在2h內作出響應。需托管公司到現場解決問題時，托管公司應24h內到現場解決問題，出現影響安全和生產的緊急情況時，12h內到現場處理。

現場數據采集設備技術要求

現場需要采集管網末梢水濁度、余氯、PH、溫度共計4種數據。

根據采集數據量需求，管理需求以及維護工作的需要，現場數據采集不采用傳統的RTU，改用使用日益廣泛的小型一體化PLC。

本方案以AB公司生產的MicroLogix 為例。

第一，此類PLC模塊體積?。w積小至120＊80＊40MM）易安裝，非常適合環境受限，空間狹小，需要將設備集中安裝的場合。

第二，此類PLC通信接口豐富，包括以太網接口，MODBUS RTU通信接口，RS232通訊接口等，能夠與各種設備進行通訊，開放性好。

第三，此類PLC具有獨立的CPU，可進行編程，在程序中設立各種報警，在線修改各種參數，產品安全性高。

第四，擴展性好，可靈活擴充I/O模塊，能夠滿足后期系統不斷豐富的數據采集要求。

第五，價格便宜，經濟適用，維護方便，能夠大大降低建設成本。

監測儀表的選型要求

本系統建設中，在線監測儀表選型需做到穩定、精確測量、維護量小。

本方案中，需監測的數據有：濁度、余氯、PH、溫度。

在線分析儀表在滿足穩定精確測量的同時，也需要具備自動斷水樣報警、儀表工作狀態自診斷、多種信號傳輸選擇和維護量低等條件。

在線分析儀表需要能夠保證長時間的連續精確測量。在低濁度測量時，用校驗取代校準則是更為方便可靠的在線儀表維護方式。相對于校準，校驗在不改變儀表原有精度的基礎上，對儀表的測量準確性進行驗證。

濁度檢測儀

精度：±0.001 FNU 或讀值的1%，采用高精度標準模塊，無需校準。

自動清洗測量池，并可編程清洗周期。

儀表系統內壓力達到10 bar，避免產生氣泡。

變送器、濁度傳感器、流通池、流量控制器和電極安裝在一個面板上，便于安裝和維護。

余氯（包含PH、溫度測量）

采用極法在線消毒劑分析儀。不僅避免了更換試劑的工作量和采購試劑的成本，也避免了DPD法儀表試劑廢液對飲用水造成二次污染的可能。

pH電極在余氯測量時可實現即時pH補償，無試劑、無消耗品，即裝即用。

系統維護

本方案中，由于數據中心采取托管方式，因此數據中心的維護就不再在業主維護范圍中。本項目僅需考慮儀表的日常維護及系統常規巡檢即可。

備品備件

余氯分析儀：參比電極（3年更換）

濁度分析儀：不需要

PH及溫度不需要任何備件，一般2～3年需要更換。其余沒有需要更換的部件。

維護內容

濁度分析儀：

每周 檢查樣水流量。每月 更換干燥劑內的硅膠或對其進行烘干。半年 用紙巾清潔流通池內的玻璃鏡片。

濁度儀理論上不需要校準，如懷疑數據的真實性，可用驗證模塊對儀表的精度進行驗證，如果在儀表允許的測量誤差范圍內就無需校準；如超過儀表測量允許的誤差范圍，就需校準。

具體驗證時間，可根據需要進行。

建議業主購買驗證模塊。

余氯分析儀：

每周 檢查樣水流量，做手工測量。如果必要，做校準。每月 做一次斜率校準。半年 用紙巾清潔測量電極和轉子。每3年 更換參比電極（正常情況可使用3年）。

兩個月左右進行斜率修正，費用為便攜儀表試劑消耗。

建議業主購買便攜儀表及相關試劑，標準試劑有效保存期為6個月，可使用200次/瓶。

PH計及溫度：

不需要維護及巡檢。

結束語

通過對城市供水管網水質在線監測系統的建設將給城市供水管網水質管理帶來巨大的變化，改變過去模糊的管理模式，提供準確的管網水質情況，通過數據分析，幫助管理者準確及時掌握各種信息及時了解到供水管網及水廠發生的變化。

岳 敏

重慶遠通電子技術開發有限公司

岳敏（1981－）女，漢族，重慶人，電氣工程師，本科，學士，研究方向：工業電氣自動化。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.09.002