供水加压站综合管理系统的应用探讨

 　【摘要】供水加压站作为供水企业的一个重要基础机构，地域上距离远、分布广的特点比较突出，这给运行管理上带来较多客观不利。本文结合桂林市供水加压站综合管理系统的实施背景等情况，该系统以网络虚拟性化技术为基础，将新建机场路加压站建成加压站供水调度总部，把所有加压站的生产数据、设备状态、加压站供水区域范围内的重要管网压力、流量、水质等信息通过有线或无线网络传输至新建机场路二级调度，实现对加压站生产运行全过程的控制管理。 

　　【关键词】二次供水；综合管理；系统；应用 

　　加压站管理处作为供水加压站的运行管理部门没有实现对加压站的直接、统一调度管理。因此桂林市二次供水改造网络通信系统，不仅能够实现桂林市二次供水水泵管理信息系统的功能，还能够为桂林市二次供水泵站管理效率的提高提供完美的解决方案。 

　　1、二次供水泵站管理信息系统的现状 

　　1.1桂林市新建机场路供水加压站工程以及调度管理系统概况 

　　临桂旧城加压站其前身为临桂县自来水厂送水泵房，2001年临桂县自来水厂停产，水厂改造为临桂加压泵站，由主城区供水，泵房仅起加压提升作用，供水规模为1万m3/d。2003年，为解决临桂供水量不足的问题，在机场路旁的电焊条厂门面房（租用）新建一座120m2的中间加压泵房，安装了两台管道加压泵，加大向临桂供水的水量和水压。至2008年，临桂加压站经增加和更换设备后，供水规模达到2.5万m3/d。近年来，随着临桂县城并入桂林市中心城区，成为临桂新区，其用水量逐年快速增加。2010年在万福路新建一座加压站，土建规模为3万m3/d，设备安装规模为1.5万m3/d。初步缓解了临桂新区的用水压力。 

　　目前桂林市自来水公司通过万福路加压站和临桂旧城加压站向临桂新区供水，2014年平均日供水量46237万m3/d，最大日供水量58130万m3/d。其中万福路最大供水量19360m3/d，临桂旧城加压站最大供水量为38770m3/d，用水高峰时期超负荷运行。据桂林市自来水公司的统计资料，2015年临桂新区最高日供水量达到66367m3/d。 

　　临桂旧城加压站泵房已使用多年，设备运行已超负荷。由于加压站位于临桂新区金水路，距离主城区很远，主城区水厂供水必须中间加压才能到达临桂旧城加压站，且管道沿程水头损失大，吨水提升成本高，运行、管理不便。原有中间加压泵站（管道泵加压，面积120m2）由于用地的限制已经拆除。可见，临桂旧城加压站的运营成本高，供水安全性差，迫切需要建设新的供水设施，以保证临桂新区的供水安全。新建机场路加压站将为临桂新区未来十几年内的发展提供供水保障。对今后临桂新区的社会和经济发展具有重要的促进作用，有利于新区的供水安全可靠性。新建机场路加压泵站用于向临桂新区供水，供水规模8.0万m3/d。近期设备选型供水量4.0万m3/d。加压泵站主要由清水池、加压泵房、加氯间及氯库、变配电间等组成。泵站属于二级重要负荷，采用供电部门引来二回10kV线路双电源互为备用方式供电。 

　　1.2供水加压站管理中的问题 

　　桂林市自来水公司目前共下辖临桂、雁山、万福路三个加压站，由加压站管理处统一运行管理，但在实际运行中各站点机组开停，流量、压力控制等主要供水调度完全依赖于总公司调度室作出决策，下达指令实现。加压站仅负责指令执行和回复。在实际的运行过程中现有的调度模式存在以下几个方面的问题有待解决： 

　　（1）加压站管理处作为供水加压站的运行管理部门没有实现对加压站的直接、统一调度管理。 

　　（2）各供水加压站与调度室为单线通讯，没有网络冗余。实际运行中，因加压站地处偏远，光纤线路距离远，市电部分为单电源架空线路，雷电及外电网干扰波动大等各种因素影响，网络通讯稳定性、可靠性不高，一旦网络中断将给供水调度造成较大不利影响。 

　　（3）现有的分散、独立调度控制管理模式不适应自动化、信息化、智能化供水发展需要，不利于加压站的统一调度、集中远程管理，特别是伴随着供水加压站数量的不断增加，这将进一步制约企业供水的发展。 

　　1.3供水加压站调度管理系统设计 

　　加压站调度管理系统遵循设计原则，以操作、管理水平的先进性为前提，积极采用新技术、新工艺、新设备和新材料，提高技术经济指标，为泵站长期稳定高效地运行提供技术保证。应用集散型计算控制系统操作自控系统，现场控制站由可编辑程序控制器（PLC）以及自动化仪表组成监测系统。再由通讯系统和监控计算机组成的中央控制系统----中央控制室，对全站实行集中管理，并考虑与上一级自来水公司供水调度中心的通讯和数据接口以及与其他泵站之间的控制和通讯。控制站与泵站中央控制室之间由工业以太网进行数据通讯。 

　　网络系统采用总线拓扑网络结构，关系数据库实时分布，传输的速率为10Mbps，采用集线器进行网络设备的连接，全双工通信，配置网络操作系统及相关应用软件。 

　　2、二次供水加压站调度系统项目建设的可行性分析 

　　2.1二次供水调度系统项目建设的必要性 

　　2.1.1项目建设的重要意义 

　　（1）供水加压站实现独立、统一调度 

　　新建机场路加压站二级调度系统设计利用先进的计算机、信息、通信技术，将加压站调度从总公司调度系统中独立出来，并进一步优化、集中管理，提升了系统的稳定性和可靠性，同时也可减轻公司调度系统的运行管理压力。 

　　（2）调度管理向精细化方向发展，保障安全供水，促进节能降耗 

　　二级调度系统重点关注泵站运行及加压站供水管网动态，相比公司调度系统数据采集更详细、具体，曲线分析更直观、精确，更有利于调度人员作出科学、合理的调度决策，以提高设备运行效率，降低管网运行损耗。 

　　（3）泵站控制子系统为加压站实现远程控制提供了网络基础 

　　伴随着城市建设的进一步发展，供水管网将不断延伸，供水加压站的数量将不断增加，3C（计算机、通信、信息）技术的成熟和推广应用为加压站自动控制提供了技术条件，新建机场路加压站远程控制也必将能为自来水公司加压泵站远程、集中管理提供宝贵的运行经验，以最终实现供水加压站无人值守。 　　2.2项目所涉及的技术以及先进性和创新性 

　　我国的供水企业与西方发达国家相比仍旧存在很大的差距，自动化程度低、生产效率低等，还存在着运行管理不合理、不科学、成本高等问题。因此如何提高供水系统的运行效率，提高与发达国家竞争的优势，首要的就是解决有关的技术问题。随着网络信息化技术的不断发展，企业自动化的实现依赖于信息化技术发挥的主要优势，能够保障企业实现整体的逐步优化，逐步建立起适应企业发展的管理系统，从而提高企业在市场中的优势和价值。当前企业加压站二次调度供水系统自动化程度相对比较低，各个系统之间处于相互独立的状态，系统之间缺乏扩展性和通用性。 

　　3、二次供水调度系统项目建设的实施方案 

　　3.1新建机场路加压站二次调度系统概述 

　　在新建机场路加压站的设计之初，桂林自来水公司提出了建设加压站供水二次调度的构想，利用网络信息化技术将新建机场路加压站建设成加压站供水二次调度中心。把所有加压站的生产数据、设备状态、加压站供水区域范围内的重要管道压力、流量、水质等信息通过有线或无线网络传输至新建机场路加压站，供调度人员在中控室实时查看、监视，值班人员依据生产控制要求和总公司调度规定，完成对各加压站供水调度指令的决策和下达，以真正实现对加压站生产运行全过程的控制管理。另外在二次调度系统里，设计增加一个加压泵站远程控制子系统，以实现对各加压站的远程控制，包括加压站机组开停、净水处理、安防监控等生产全过程均能做到现场无人值守。 

　　3.2加压站二次调度系统建设 

　　3.2.1数据采集系统 

　　各加压站泵站流量、压力、余氯、浊度、电流、电压、主要设备运行状态等泵站运行参数通过现场PLC、组态完成自我采集，经OPC上传至二级调度。加压站供水区域范围内重要管网压力、水质、流量等数据经现场数据采集器通过CDMA网络无线上传至二级调度。数据采集系统具有自动传输数据、自动报警功能。 

　　3.2.2信息通讯网络系统 

　　二级供水调度系统支持无线电台、有线光纤、GPRS等传输网络。采集数据统一在数据服务器上进行整合。同时在数据服务器上安装有WEB服务器，领导工作站和技术室工作站可以通过WEB方式对生产调度数据进行查询、分析、比较、统计。总公司调度室能够无限访问二级调度，并下达相关指令。鉴于通讯网络的重要性和加压站实际网络环境，在新建机场路加压站二级调度总部与其他加压站间布设双网络通道（建议选用不同网络运营商的网络通道），两期通讯通道互为备用。 

　　3.2.3数据管理系统 

　　（1）数据展示 

　　泵站运行最新数据实时的显示在各加压站的平面图上，能从总图到详图多层次监视。管网信息最新数据实时地显示在供水管网图上，展现出各监测点的位置、当前状态、数值以及报警状态。给值班人员提供清晰、友善的人机界面。 

　　（2）数据整合 

　　将管网、泵站等基础数据整合建立一个统一技术标准的数据库，保证数据的可靠性和完整性，实现了数字调度的信息资源共享。 

　　（3）数据应用 

　　系统对采集到数据进行统计分析，可按不同的条件查询所需要的数据。如各种报警信息；参数的各种趋势图比较；各种报表等。 

　　3.2.4控制和连接模式 

　　每一个终端连接一个二次供水服务器，控制终端为独立的子系统。中心调度能够通过网络连接所有的系统，能够对压力、水位等情况进行实时的监测，并且将指令下发给子系统，能够集中管理二次供水设备的运行情况。 

　　3.2.5连接模式 

　　二次供水服务器的连接相对比较分散，根据这一特点利用无线通讯进行连接。无线通信的信号覆盖范围比较广泛，安装后能够直接进入到无线网络中，并且具有较好的扩充能力，通讯的质量比较好，因此能够为系统提供良好的网络运行条件。 

　　3.3加压泵站远程控制子系统 

　　供水加压站地处偏远、分散、数量多，现场值班人员方式人力成本高；另一方面加压站工艺相对简单、可控设备少，随着信息化、智能化技术的成熟和推广应用，供水加压站实现无人值守必将是一种发展趋势。因此，在新建机场路加压站二级调度系统设计中扩展增加了一个泵站远程控制子系统，以实现对各加压站的远程控制。 

　　3.4加压站自控仪表设计 

　　自动化系统方案遵循设计原则，以操作、管理水平的先进性为前提，积极采用新技术、新工艺、新设备和新材料，提高技术经济指标，为泵站长期稳定高效地运行提供技术保证。 

　　自控系统应采用集散型计算机控制系统。由可编程序控制器（PLC）及自动化仪表组成的检测控制系统----现场控制站；再由通讯系统和监控计算机组成的中央控制系统----中央控制室，对全站实行集中管理，并考虑与上一级自来水公司供水调度中心的通讯和数据接口以及与其他泵站之间的控制和通讯。控制站与泵站中央控制室之间由工业以太网进行数据通讯。 

　　网络系统采用总线拓扑网络结构，分布式实时关系数据库，10Mbps传输速率，全双工通信，网络连接设备采用集线器，网络传输介质双绞线，配置网络操作系统及相关应用软件。 

　　3.5供水过程监控方法 

　　3.5.1管网的自动化管理 

　　源水由管网进入到加压站输送到清水池中。清水池中的水需要二次调度加压设备来输送到管网中完成水源的供水。调度系统经过改造后能够对各个环节水质情况利用PLC供水管理监测系统进行监控，实现了现场无人值守的目的。PLC供水智能管理系统采集有关而出席调度供水系统整个运行情况的信息，全程监控着系统的整个过程。系统网络采集到子站的信息和数据以及设备的运行状态等，并建立相关的数据库，一旦遇到任何的异常情况，系统会自动发出报警，并且将数据从打印机中打印出来，为故障解决提供参考的依据。子站与调度中心相互独立，如果任何一方出现故障，对另外一个系统不会造成任何的影响，从而保障系统的安全稳定运行。 　　3.5.2管网压力自动化监测 

　　利用管网压力检测设备获取管网运行过程中的参数，如管网测点压力、泵站出口水压力、泵站出口水流量以及管网系统的用水量等。数据远传装置每天不间断的对管网压力、流量数据进行存储，可以通过对管网的压力进行实时的监测，实时掌握管网的运行情况并且生成曲线或者数据报表的形式，为公司解决问题提供有效地参考依据。 

　　4、实时监控与报警 

　　4.1实时监控 

　　二次调度供水信息化平台通过Web组态软件和以太网相连接，相关的操作人员只需要网络连接供水平台能够实时地全面了解供水系统的各个运行过程状况，方便快捷，以便为公司的决策提供实时的参考依据。 

　　4.2报警联动 

　　报警设置对水质信息、水压、管网故障等问题进行实时报警，并且在该系统中增加了防火墙，防止非法闯入该系统管理系统中，二次供水调度系统中的重要设备和生产重地的通讯设备都设有防火墙，对于非法侵入实施报警和监控。 

　　总结：机场路加压站二级调度系统利用先进的计算机、信息、通信技术，把加压站的运行状态等信息通过有线或无线网络传输至机场路二级调度，解决了供水加压站调度系统管理分散，缺少统一调度等问题，以真正实现对加压站生产运行全过程的自动化控制管理。伴随着城市建设的进一步发展，供水管网将不断延伸，供水加压站的数量将不断增加，机场路加压站远程控制加压泵站远程、集中管理提供可参考的技术依据，提高加压站的自动化管理水平。 

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