自动化监控系统在千阳县张家塬农村集中供水工程中的应用

衡小军 任宝安 牟勇

（1.千阳县人畜饮水工程管理站 陕西 千阳 721100；2.千阳县灌溉管理站 陕西 千阳 721100）

千阳县张家塬集中供水工程运用自动化监控系统对整个工程水源地和水厂进行检测、控制。

1 系统简介

1.1 系统任务

张家塬水厂按功能分为两部分，一部分是水源地；另一部分是水厂区，二者距离较远。水源地的任务是通过取水泵对水厂区进行供水。而水厂区的任务是对水池的水进行消毒处理，达标后，通过加压泵向管路进行恒压供水。

1.2 系统设计原则

张家塬水厂自动化监控系统遵循先进性、实用性、可靠性、经济性、开放性的原则，满足供水工程生产管理和水处理工艺对自动化控制的要求。实现了“集中监控和管理、分散控制、数据共享”，以保证整个水厂的运行协调、一致。

1.3 系统软硬件选择

为了充分、合理、科学地利用及调配水资源，提高工作效率；同时考虑到此项目中的水源地与水厂调度中心有一定的距离，采用CDMA无线数据传输方式，并以此为基础搭建整个自来水厂的监控系统。同时，针对水厂供水过程的特点和对控制系统的功能要求，采用PLC完成整个系统的现场数据检测、数据处理、计量和水源地现场数据的采集与取水泵的控制。上位机软件采用组态软件，它具有设计起点高、适应性强，应用面广的特点，软件的安全性、稳定性和先进性都达到或超过了国内外同类软件的水平。

2.系统构成

2.1 通信系统

由于水源与水厂有一定的距离，系统采用CDMA网络进行数据传输通信，完成水源地取水泵的控制及现场数据和监视画面的采集。它具有投资小，运行费用较低（按照数据流量收费）、组网方便、数据量大、覆盖范围广等特点。

2.2 控制系统功能

系统具备两种控制方式，即就地控制方式和集中控制方式。各取水泵、增压泵通过电气控制柜上的选择开关,可以选择就地控制方式和集中控制方式。远程控制是通过主控室计算机操作站由主站PLC控制泵启停，就地控制是用控制柜或现场操作箱上的按钮控制泵的启停。当PLC处于编程状态或出现故障时可以采用就地控制方式。就地控制方式和远程控制方式相互切换时，不会影响到泵的运行，具有很高的可靠性。

互为备用。在控制系统的功能设计上，各取水泵、增压泵都具有独立的控制功能，相互之间既可以在自动控制方式下实现任意组合连锁控制，也可以在手动控制方式下独立控制.同时，中控室的两台操作站具有同等的功能且互为热备，当一台出现故障时也不会影响水厂的操作。

出水压力自动设定。供水管网的压力损失大小随着供水量的变化而不同，供水量越大压力损失也越大。为了达到既满足用户对水压稳定的要求，又能实现节能降耗的目标，根据出水量、出水压力及各测压点压力测量值，采用模糊控制的方法对出水压力进行自动设定。

丰富的画面显示功能。在主控室计算机操作站显示的监控画面中，有工艺流程主画面、工艺流程分画面、设备操作画面、趋势图、调用菜单画面、报警画面、报表画面、防盗报警画面。操作人员通过调用这些画面可以全面地了解水厂的运行情况（电流、电压、电能、压力、液位、设备的状态及水质参数等），并且很方便地对设备操作。

2.3 故障诊断与报警处理功能

在各设备的操作画面中都列出了其启动的条件状态，如：上电情况、通讯状态、故障状态、就地/远程状态、热继状态等。记录报警发生时的有关信息，如：故障标签名称、报警信息、故障报警时间、确认报警时间等，并对报警信息进行管理。

2.4 报表功能

本系统输出的报表有以下若干种，如输水工艺参数日报表、配水工艺参数日报表、输水工艺参数月报表、配水工艺参数月报表、水厂工艺参数年报表等等，并能自动打印出全中文化的生产报表，大大减轻了劳动强度。

3 视频监控系统

视频监控系统是一种先进的、防范能力极强的综合系统，它可以直接观看被监视场所的一切情况。水厂视频监控系统主要是为了供水安全考虑而设置，防范他人投毒等情况发生。

视频监控系统共设置了4个监控站，在取水工程设置1个控制点，监控放水闸和水库水位（通过CDMA无线通讯传输数据到水厂控制中心），在水厂设置3个视频监控点，监控中心控制室、加药房状况、水厂全貌等。

远程监控。由于可以通过授权县水务局，或者互联网直接访问水厂的自动化监控系，实现了对水厂的远程监控。操作人员可在中央控制室对生产过程进行监控，同时，公司经理、厂长、工程师也可以在办公室甚至家里监控水厂的运行情况。

4 自动化系统特点

通信系统：实现郝家坡水库自动化系统、千阳县水利局、省水利厅互联互通，保证数据信息及时、有效、安全、准确的传输。

计算机网络系统：本次建设的各系统业务种类多样，但都是基于IP网来实现业务。IP技术的成熟度高，技术发展迅速，可以很好地实现、视频、数据的共享传输，而且可以保证各业务的质量。

信息采集系统：信息采集系统包含自动化控制设备数据采集、水厂视频实时数据采集。

供电防雷系统：供电：中心站供电采用UPS电源，遥测站供电采用蓄电池组和太阳能光电板浮充方式。防雷：铺设接地网并安装避雷针；电源进线口加装电源避雷器；天馈线上安装铜轴避雷器。

数据库系统：选择SQLSERVER企业版数据库，SQL SERVER是以高级结构化查询语言(SQL)为基础的大型关系数据库。

应用软件系统：通信上位控制软件实现控制柜的自动化控制系统、视频监控软件实现视频监控，WEB发布软键实现数据上传以及远程登录控制等。

5 结论

在农村集中供水工程中控制系统采用先进的集散型控制系统，实现了制水工艺的全自动生产。整个自控系统结构合理，技术先进。通过计算机对生产过程进行24小时实时监控，对生产数据自动进行统计处理，并能自动打印出全中文化的生产报表，大大减轻了劳动强度。现在除滤池、泵房各一个值班外，各车间已实现无人操作。

节能效果显著，由于实现了加药加氯的自动控制，从根本上改变了以往工作人员仅凭个人经验投加药剂的落后状况，将投加量控制在最佳水平，降低了药耗氯耗。

采用恒压供水，通过改变水泵的转速实现供水压力恒定，当用水量大时，水泵转速提高，用水量小时，水泵转速降低，从而减小了电能损耗，实现了节能减排。陕西水利