自来水厂自动化控制信息平台

一、概况

       目前国内还有相当数量的自来水厂设备仍然停留在独立运行的阶段，供水信息如水池液位、加药量、设备运行状况、水质数据、管网压力、流量等，自来水厂只是通过人工读数，上报既不及时，又不准确，而且无法在中控室第一时间掌握供水变化状况，更不能实现越限报警、历史信息查询、报表打印。正是由于自动化、信息化程度不高，供水管理效率不是很高，对应急事故的处理不够及时，发展规模始终不是很大。随着城镇规模不断扩大，供水面积不断拓宽，管网布设不断扩大，如果企业管理水平依然停留在人工检测、操作层面，下游农村的用水客户也许还将继续流失。那么自来水厂在信息化、自动化方面，具体存在哪些问题？

1、水源水部分：住房与城乡建设部关于《城市供水水质监测中心》文件中要求，各水厂源水部分需具备 COD、氨氮、浊度、PH 四项水质监测数据。

2、水厂供水各种***的加药设备独立运行，运行状态数据只能通过人工记录，难免出现疏漏。建议：数据自动采集并生成报表，远程操作加药设备的启停。

3、供水管网无压力监测点。供水管网压力是动态的，是根据用水量和供水量实时变动，由于没有管网压力监测点，就像没有预警机而战机变成了瞎子一样，无法对管网压力进行实时监测，压力过高会导致爆管发生，压力过低无法满足生活、生产用水，严重地影响供水质量，消耗大量人力物力，更是无法保证关键时候用水需求。而且，市区管网分布复杂，设备安装条件各不相同，有的需要防盗，有的可能是需要解决设备的供电问题更重要的是考虑设备放水浸泡。建议：市区压力监测设备安装方便，装于阀井具有掩蔽性，可有效防盗，而且防护标准要求达到 IP68 的防水等级。

4、出厂水水质监测数据不完善，无在线监测浊度、余氯、PH 监测设备。

5、无调度室、无显示大屏。这是很重要的一项，目前没有调度室，对水厂生产工艺和数据无显示，无法对整个供水流程及数据进行***直接***直观的显示。建议：建中控调度中心，将水厂水质分析设备信号接入、流量信号接入、生产设备运行数据信号接入并控制、市区管网压力信号接入，厂区视频监控信号接入。

二、解决方案

水厂自动化总体方案构架如图 1 所示：

1、水源水部分
      水源水要求监测常规 6 项，即浑浊度、酸碱度 pH、COD、氨氮、流量，而 COD、氨氮属于大设备，安装点选择有要求，测量原理不同，选择的产品部一样，而且不管哪种原理的产品价格不菲，水司可以安装总体规划，分步实施的方式。
2、出厂水压力、流量监测
      这样做，我们是为了降低供水公司的产销差，提升企业的经营管理水平，出厂水压力、流量监测系统示意图如图 4 所示。
3、出厂水水质在线监测

      按照省厅的要求，出厂水监测 3 项指标：浊度，余氯/二氧化氯、pH，本方案中分析设备采用德国科隆的水质分析设备。该产品的优点有：测量精度高，带自清洗功能。***关键的是设备无需频繁购买标定试剂，从长远看这可以节省成本。

      供水水质在线监测信息系统是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通信网络组成的综合性的在线自动监测系统。通过该系统，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，方便管理部门及时掌握各水厂的原水水质、出水水质的情况，实现对自来水生产工艺的调节。

       分析单元采用模块化设计，监测项目可根据不同水体进行扩展。具有强大的现场显示控制、检测报警、故障报警、断电保护和来电自动恢复、自动校准、自动清洗的功能，现场可实现无人值守。

水质监测示意图如图 5 所示：

4、管网压力监测部分

      自来水从水厂到每一个用水单位或个人，供水管网成了其中的一个必要环节，作为自来水公司供水的重要组成部分，供水管网的建成包括前期管材的选择、布局、施工，后期对管网属性的记录、监测、维护，以保证供水管网的长期稳定运行。就供水管网而言，管径信息、流速流量、压力、管道地理位置、水质状况以及管网的漏损情况都需要掌控。

管网监控系统如图 6 所示。

自来水厂预计新增管网压力监测系统一套，初步计划 10 个点，分布在城区各个关键位置，该系统利用互联网技术，云服务概念，通过在供水管网现场安装的智能一体化设备，以及环科科技的“智慧城市”自动化信息服务平台，让用户方便、实时的掌握管网压力监测信息，为供水调度提供数据和分析模型，提高供水品质，实现恒压供水，预防爆管。 安装在市区的各压力监测点***考虑以下 4 个问题：

（1）无市电，设备解决供电问题，太阳能或锂电池，那么供电时间保障多久？

（2）安装问题，设备安装便捷性，在道路边竖杆子，市政道路管理局运行吗？

（3）防水问题，设备安装在室外，如遇刮风下雨，防护等级有多高？

（4）防盗问题，设备安装在室外，不法分子破坏或盗窃怎么办？

可以为供水企业量身定做了 GPRS 无线压力一体化终端，内置锂电池供电，只需在阀门井内的供水管道上开一个取压口便可迅速安装，***重要的是该产品具有 IP68 的防护等级，不用担心被水淹没。

5、调度中心部分

SCADA 系统由安装在管网或设备现场的终端和位于中心调度室的信息处理平台组成。位于信息处理平台顶端，面向用户的 SCADA 系统数据展示软件主要实现各种数据的详细展现。展现以图形、表格、曲线等方式提供各类数据展示、统计查询。便于相关人员及时了解远程检测数据的情况。（包括电机状态、泵组启停、流量、压力、液位、水质等信号）。

(1 )显示屏调度中心新增 60 英寸 LCD 液晶显示屏一块，其左右两边各放置两块用于视频信号显示或分项显示。

(2) 操作站调度中心作为水司实现科学调度的决策部门，在供水环节起着至关重要的作用，除了常规的硬件配置，水司供水的每一道工艺都能在这里全局掌控。操作站软件平台选用三维的组态软件定制开发，该软件平台是跨平台、分布式软件，方便与现场设备的通讯。

操作站硬件如图 8 所示。

三、系统功能

1、水源水/出厂水水质监测

系统实时监测水源水的浑浊度、pH、COD、氨氮，出厂水的浊度、余氯/二氧化氯、pH，以图形、曲线、图表等方式展现。

2、取/配水泵房远程监控

控制调度中心的四遥功能：遥控、遥信、遥测、遥调

支持各种 windows 系统组态

动画模拟

数据库管理

报表打印

声光报警

支持多种移动通讯

完善的绘图软件包

3、水厂设备远程监控

调度中心的强制启停

加药系统远程启停

排泥设备远程启停

二氧化氯发生器远程状态监测

设备电压、电流、功率及变频器运行参数

4、管网压力远程监测

实时掌握供水管网压力

建立数据模型，为科学供水调度提供数据

恒压供水、预防爆管

上下限报警功能，用户可以根据实际情况自己设定

APP 功能，利用手机随时随地监测管网压力点数据

5、报警功能可随意根据现场情况定义报警的优先级别，并以声、光等方式产生报警，可人工中断报警，报警数据可生成历史记录存储以备事故调查及分析。如有人非法闯入报警等。

6、动画显示功能可跟随被测目标值使图符外观变化，形象地反映出实时数据的动态，通过建立滑动连接、按钮连接、颜色与报警状态连接，百分比填充连接等方式将目标值的设定、开关量状态、报警状态、液位变化等情况生动地表示出来，如图 9 所示。

7、报表功能

可打印各种日志表、日、月、年统计报表，报表格式可用字处理软件在屏幕上绘制出来，

报表的数据源可灵活定义，如图 10 所示

8、数据分析功能

动态生成历史数据文件，并可对历史数据库多种条件进行查询、修改、统计、处理。对

不可测参数可人工输入，并能自动定时或人工打印历史数据。如图 11 所示。