智能二次供水系統(tǒng)發(fā)展趨勢

■ 徐 濤 李建軍 張俊杰

一、智能二次供水概念

為解決二次供水中遇到的水質安全和制度保障問題，智能二次供水系統(tǒng)已逐步成為目前的發(fā)展趨勢。智能二次供水系統(tǒng)是一套從泵房基礎設施到遠程調度中心全盤解決方案的平臺，包括：優(yōu)質的泵房運行設備，切實保障設備的最高免維修率；全面的水質檢測，確保供水安全；先進的智能化控制器，真正實現(xiàn)無人值守泵房的目標；完善的保護和報警設備，力求防患于未然；無縫的對接平臺，實現(xiàn)遠程調度監(jiān)控；豐富的多端數(shù)據(jù)接口，方便互聯(lián)網移動辦公；海量的數(shù)據(jù)記錄，便于分析查詢管理優(yōu)化。

智能二次供水系統(tǒng)對城區(qū)內的泵房狀況和水質安全，形成了從點到網的全面布局，真正實現(xiàn)了對二次供水的統(tǒng)一規(guī)范管理。

二、智能二次供水要素

（一）智能泵房規(guī)劃、設計

智能泵房規(guī)劃、設計是智能二次供水的基礎和前提。既要解決水質安全問題，還要考慮到二次供水系統(tǒng)對市政管網壓力的影響，做到節(jié)能高效。這是智能二次供水規(guī)劃設計的原則。目前，較為先進、科學、合理的泵房設備模式為采用變頻調速恒壓供水和水箱供水相結合的方式，配備適當?shù)臍鈮鹤詣友a償設備系統(tǒng)，摒棄傳統(tǒng)的多泵一變方式，采用一控一變頻調速，確保較高的安全運行冗余度，保證泵及泵組能在流量的大動態(tài)變化時具有足夠寬的調速范圍，控制流量增加或減少。水箱設施方面，在保留傳統(tǒng)浮球閥的基礎上，增設電動閥和超聲波液位傳感器等自動化設備，實現(xiàn)對水箱水位的全方位靈活控制。水質安全方面，二次供水裝設了水質監(jiān)測各類自動化儀表，實時監(jiān)測現(xiàn)場水質參數(shù)和變化，數(shù)據(jù)及時傳回控制中心平臺，完成數(shù)據(jù)記錄和綜合分析。

總之，智能二次供水模式克服了以往無負壓供水設備的缺陷，最大限度地減少了高峰時段市政管網壓力影響，克服高峰搶水的問題以及搶水引起水流涌動產生的氣囊現(xiàn)象。由此可見，該模式既解決了小區(qū)最后一公里吃水的水質問題，又有效地減少了對市政管網壓力的影響，兩全其美。

（二）智能系統(tǒng)控制

智能控制是在二次供水工藝基礎上優(yōu)化，以零故障、無人值守、高效節(jié)能、水質安全為優(yōu)化原則，從感官、視覺、安全、遠程控制方面提高用戶體驗度。智能控制優(yōu)化工藝包括：

1. 智能水泵、自動調節(jié)功能。PLC變頻恒壓控制設備一般常設有三個主供水泵，正常供水時每臺水泵能根據(jù)出口壓力傳感器的反饋信號自動調節(jié)轉速，實現(xiàn)恒壓供水效果。為減低水泵損耗率，延長水泵使用年限，根據(jù)用戶設置時間在三個主泵之間自動切換，達到合理控制主泵的運行時間。在主要用水時段，由兩個主要水泵運轉進行供水；在夜間用水量較少的時段，停止主泵，由輔助的穩(wěn)壓泵進行補水，保證有效供水的同時，節(jié)約了能耗，也降低了主泵的維護成本。

2. 智能過壓保護。正常運行情況下，通過壓力傳感器可以把出水管壓力值傳輸給PLC控制器，如果壓力值超過設定的數(shù)值，PLC控制器就會自動對變頻器進行控制，使水泵轉速降低或者停止，以減少水量供應，達到控制輸水管網壓力的作用。如果發(fā)生了壓力傳感器失靈的情況，則由現(xiàn)場電接點壓力表進行超壓信號傳輸，PLC同樣具有相應的保護動作，相應的壓力警示燈就會變色，方便檢修人員對故障進行處理。

3. 智能水箱水位全自動控制。在水箱里裝設高、低水位監(jiān)測器（浮球），控制補水閥門的開、關。同時，水箱內裝設超聲波液位傳感器和進口安裝水箱電動閥，通過設定目標水位和實際水位比較，控制進水箱電動閥的開、關，實現(xiàn)水箱水位的自由控制，防止水箱內水齡過長引起的污染，十分適合入住率低的新小區(qū)使用。

4. 智能過載預警、自動保護。PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)有良好的設備自動保護功能，主要通過短路保護、過載保護、過熱保護、過壓保護等等。設備發(fā)生故障時，控制器相應的指示燈就會亮起，并發(fā)出報警聲音，能及時提醒管理人員發(fā)現(xiàn)問題。

5. 自動、手動雙重給控制。PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)通過系統(tǒng)預設各項參數(shù)，達到自動控制水泵與閥門的開啟、停止等功能，實現(xiàn)無人管理的自動化技術要求。手動控制主要是在設備進行檢修時或者變頻器、PLC 發(fā)生故障時采取的緊急供水措施。

（三）智能數(shù)字化云監(jiān)控平臺

為加強二次供水管理深度，規(guī)范并提高二次供水設施的運行管理水平，保證用戶的水質、水壓和供水安全，二次供水遠程監(jiān)控平臺必不可少。遠程平臺結合物聯(lián)網技術，加入網頁Web發(fā)布和手機端APP瀏覽，實現(xiàn)了遠程監(jiān)控界面實現(xiàn)對轄區(qū)內水泵房設備的全面監(jiān)控，包括現(xiàn)場設備的運行情況、壓力變化情況、水質檢測參數(shù)、故障報警情況、操作事件記錄、歷史數(shù)據(jù)記錄以及移動辦公等，從而有效提高了泵房統(tǒng)一管理效率和響應時間，滿足水務系統(tǒng)遠程控制管理的功能需要。

（四）智能云視頻監(jiān)控

智能云視頻監(jiān)控是通過現(xiàn)場安裝的多個云臺控制攝像頭構成的視頻監(jiān)控和遠程對話，360度多角度旋轉查看泵房內每個關鍵位置實時監(jiān)控、無死角、無盲目監(jiān)控，對現(xiàn)場運行設備的監(jiān)視和水質安全起到了保護。管理人員可以通過現(xiàn)場安裝的攝像頭設備將泵房內的實際運行畫面實時傳回到管理平臺，實現(xiàn)對泵房內實際情況的監(jiān)視和查看。通過安裝云臺高清攝像頭，可以遠程實現(xiàn)全方位查看泵房內的實際情況。

現(xiàn)場安裝大容量硬盤進行現(xiàn)場單個泵房的視頻記錄，監(jiān)控平臺端視頻服務器進行全部泵房視頻的全天候記錄，確保泵房內各類突發(fā)事件的實時記錄，方便事故追蹤。

（五）智能門禁安防

泵房屬于二次供水的重點，直接關系到二次供水系統(tǒng)設施、水質的安全。為有效控制進出泵房重地的人員，最大限度保證泵房安全。智能二次供水系統(tǒng)應將門禁安全管理系統(tǒng)作為其系統(tǒng)的重要組成部分，實現(xiàn)對所有泵房門禁系統(tǒng)的遠程監(jiān)測和管理，任何進入泵房的人，其刷卡記錄都會被實時傳回到平臺系統(tǒng)。系統(tǒng)可根據(jù)人員身份、級別分級設置管理門禁卡的進入權限、范圍，極大提高二次泵房的安全性。

門禁安防系統(tǒng)對轄區(qū)內所有泵房入口門禁的監(jiān)視和控制。當有人刷卡進入，系統(tǒng)平臺會提示有人進入并記錄下卡號信息。通過遠程定期修改門禁密碼，可以確保進入人員的信息可靠性，提高泵房運行安全。同時，可以進行攝像頭系統(tǒng)的聯(lián)動，對進入人員進行監(jiān)視查看。

三、案例分析

某水務集團二次供水系統(tǒng)在改造前，泵房多為一變多泵控制方式，控制柜為舊式的單片機獨立控制，長久以來分散在各個小區(qū)的生活泵房內。由于各種遺留問題，一直缺乏統(tǒng)一規(guī)范的管理措施。一方面，缺乏對水壓水質的實時測量監(jiān)控；另一方面，由于不能實現(xiàn)小區(qū)水泵房的遠程操作，當水務轄區(qū)內大范圍水壓波動時缺乏及時統(tǒng)一調配管理措施，在用水高峰季節(jié)常常出現(xiàn)顧此失彼的情況。通過對老舊、新增小區(qū)智能二次供水改造，統(tǒng)建統(tǒng)管，搭建的智能遠程中控平臺，視頻網絡和門禁安防系統(tǒng)，采集泵房運行實時數(shù)據(jù)，有效地保障了供水安全。

①水質方面。通過現(xiàn)場各類水質儀數(shù)據(jù)的傳輸和分析，中控平臺能實時得到有效數(shù)據(jù),可以智能監(jiān)測、智能報警、智能決策，使得水務公司第一時間能測定水質并作出及時響應，提高應急處置能力，基本上實現(xiàn)了水質零投訴。另外，從泵房水箱智能水位控制和優(yōu)化，減少水齡、長時間滯留、貯藏，從根源上減少了水質二次污染的風險。

②運行維護。各個泵房均配備了電動閥門、智能遠程控制設備，全自動控制，可以通過數(shù)據(jù)實時監(jiān)測，分析記錄運行數(shù)據(jù)和曲線，智能診斷問題，讓巡檢人員能高效、準確地找到問題，及時排除故障，減少日常維護成本，提高運維效率。

③泵房控制系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化。通過對泵房水泵、液位、水量參數(shù)綜合分析、挖掘，實現(xiàn)了對高、低峰用水規(guī)律變化分析，自動控制變頻器和切換水泵的啟停，最大程度降低能耗，提升管理效率，讓運維更徹底、排故更精準。

該水務集團通過智能二次供水系統(tǒng)改造，提升了水質、服務質量和公司形象，減少了能耗和運維成本。

總之，智能二次供水發(fā)展趨勢一定是智能、高效、節(jié)能、安全的，相信隨著高效控制器、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網等科學技術的發(fā)展，二次供水的智能化也將越來越完善。