智能化供水調度監控系統建設與運行效果研究

宋傳璟

天津市公用事業設計研究所 天津 300000

通過應用自動化動態調度監控系統，能夠促進供水行業相關三降低、兩提高質量方針的有效落實，全面提高供水企業的社會效益和經濟效益，在建設智慧城市和構建和諧社會方面發揮出重要作用。

1 現狀和背景

在某一水廠運行中盡管實施了多次擴容改造，但隨著運行時間增加，導致設備故障幾率逐漸提升，增加了設備維護難度。隨著建筑高度和密度增加和城市發展，原本以無線電臺作為基礎通信功能的信號傳輸質量受到直接影響，部分終端即便通過增加高度和改變天線位置等方法也無法取得目標通信效果，針對上述問題，該供水企業把原本的供水調度系統進一步改造成智能供水調度系統，整體運行效果較好，能夠全面提升供水企業社會效益和經濟效益。

2 智能化控制系統的建設思路

2.1 系統架構設計

智能供水調度系統通過先進的工業傳輸模塊充當基礎采集工具，而GPRS通訊網絡屬于基礎通信依據，某些擁有強大功能的計算機系統作為操作以及數據處理區域，多屏顯示液晶屏充當主要監控工具。現場設備通過數據終端單元和遠程測控單元融合形成的通用分組無線服務GPRS終端監測裝置充當信號發送和現場設備信息采集工具。而服務中心主要將高端服務器當成調度系統存儲中心以及數據采集模塊，下設分發中心和數據處理工作站。調度中心可以選擇計算機取代控制臺實施合理調度，液晶屏取代馬賽克模擬屏。

2.2 技術原理

在現場數據采集方面，借助RTU實時數據采集處理，涵蓋電導率、PH值、濁度、余氯、液位、流量、壓力、電導率、氨氮含量等模擬信號，以及閥門、泵等運行狀態下的開關量信號。選擇RS485通信接口，具備網絡通信價值。環境耐受度高和電壓范圍寬，適合應用各種惡劣場所。RTU擁有較高測量精度，采樣頻率超出10HZ。現場信息傳輸中，現場數據應用通過GPRS數據傳輸單元傳送到調度中心，現場選擇用戶自由控制、全透明數據傳送和TCP傳輸模式，支持多點對單點以及點對點的通信模式。DTU通信模式具備數據觸發模式、定時傳輸模式、中心呼叫模式以及永久在線模式等，在建設中選擇永遠在線模式，供電后能夠自動登錄，實時響應服務中心傳送的數據請求。為確保DTU永遠在線，需要定時傳送心跳包，有效維護鏈路生存。確保DTU永遠在線，提高數據傳輸穩定性，結合生產經驗分析，可以把心跳包傳輸間隔時間設定成20秒。

2.3 監控程序設計

監控程序相關技術如下：第一是系統穩定安全運行保障，系統設置為分布式服務結構框架，于客戶端和服務端之間融入APPLICATION SERVER，能夠提升服務器穩定性和安全性。第二是各個子系統之間互相協作，實現資源共享，為了促進數據資源共享以及功能間實現有效協作，選擇以代碼托管為基礎的通信框架和通訊引擎。為了發揮出管網調度系統內部組態功能，選擇以3D為基礎的組態向量圖形渲染引擎，通過強大的矢量動畫構建能力合理創建組態模型，對管網圖形進行細膩刻畫。第三是報表系統和數據展示借助WEB圖形報表系統創建報表顯示界面[1]。

2.4 功能模塊設計

監測模塊提供對系統監測終端數據實時監測服務，可以每隔15秒針對系統管網、水廠以及重要用戶等監測點進行一次數據采集和傳送。查詢模塊能夠針對歷史曲線和歷史數據進行聯合查詢，借助歷史數據以及曲線分析，能夠準確預測系統運行趨勢。用戶可以借助地理信息數據查看管網運行狀況。報表管理模塊可以通過自主計算歷史數據，自動形成報表，隨后對報表進行儲存，方便查詢歷史記錄。報警模塊能夠設置終端監測量界限，監測數據超限，并進行警報，通知相關人員進行有效處理，準確記錄報警內容，方便查詢[2]。

3 功能改進和運行效果

3.1 功能改善

精簡現場監測設備，采用壁掛式GPRS監測終端機箱取代三遙控制柜。降低維修和使用費用，通過GPRS通訊網絡，即便缺少鐵塔天線和電臺等配套設施，測站機能夠實現免維護運行，無需申請頻道資源，無需支出額外頻道占用費，無需配置維修人員，減少綜合運行成本。將原本通訊模式轉化成數字模式，通訊工作不會再次受到天氣因素影響，提高信號傳輸準確性，降低傳輸誤差，和原本模擬信號相比，提升了整體傳輸效率，有效保障安全生產。增加了多種水質監測項目，能夠針對管網水、出廠水以及原水等多種水質指標進行實時監測，保證供水水質的合理監測。優化調度數據顯示以及輔助人工分析，調動監控屏設置為多屏形式，聯系具體需求合理顯示歷史數據列表、單點分析圖、單監控點數據、分區監控地理視圖、全市管網地理信息視圖。借助系統輔助人工分析功能，使決策人員能夠站在高處，統管全局。

3.2 運行效果

借助在線監測技術，能夠及時發現原水濁度出現突然升高的現象以及氨氮數量超標等問題，對相關處理工藝進行合理調整，保證出水質量。通過合理應用調度監控系統，能夠促進管網的穩定運行，降低爆管幾率，控制電耗。隨著供水管線增加和新水廠和加壓站的出現，借助科學監測以及智能分析決策，能夠對管網水壓進行合理調控，進一步降低生產能耗。及時發現爆管問題，減少產銷差率，通過智能調度監控系統，結合監測點位置、報警限度和數據信息，能夠及時提供準確信息，在應急處理、安全供水和大管線爆管等方面得到良好效果。

4 結語

綜上所述，智能化調度監控系統屬于一種擁有較高技術含量的系統工程，其中涵蓋工業自動化、移動數據通信、網絡通訊、計算機技術、智能分析和自動化控制等技術，能夠實現有效的數據采集和事故預處理，保證高效、合理與可靠供水。