浅析城市供水调度系统建设探究

张利伟

摘 要：供水调度系统是供水企业中重要的系统之一，它不仅关系到供水企业的利益及生存，更关系到城市居民能否正常生活。加强供水调度系统建设，解决供水调度问题是提高供水企业社会效应和经济效益所必需的。本文对供水调度系统建设中几个关键的问题进行了探讨，指出了在供水调度中应当重点注意的一些方面。

关键词：调度 优化 监控 压力控制点

中图分类号：TV731 文献标识码：A文章编号：

随着城市化力度不断加大，城市供水事业的发展压力不断增大，为了促进供水调度工作进一步走向现代化科学管理的新领域。供水调度系统建设必须对供水调度优化、供水调度系统应用监控、供水调度压力控制点的选择等方面进行调整。

1、供水调度优化升级

1.1 自来水厂供水调度的优化

水厂作为供水生产部门，保质保量、优质供水是其主要职能，在做好优质供水的同时，怎样才能节能降耗？这就需要做好水厂的调度工作，优化调度方案。根据多年的工作经验及水厂的现有生产设备，怎样做好优化调度，提出如下看法：

（1）做好水厂调度首先要建立一套完整的生产信息收集系统，通过对日常供水的水量、水压实时监控水质的变化，建立完整的生产数据库，根据供水水量、水压、水质变化情况，实时合理调度水厂生产，提高生产效益，降低生产成本。

（2）确立水厂各时段机组开启联合供水的最优组合方案，即通常所说的最优调度方案。该方案在实际应用中最广泛，而且至今仍是继续研究和应用的基础方法。

（3）合理确定变速泵的最佳运行转速。水泵的无级变速是目前各水司节能降耗的一种切实可行的成熟技术，通过对水泵转速的精确控制，使水泵的运行始终处于高效区运行。因而在实际运行中，既能满足优化运行的要求，同时还能保证水泵在高效区运行，取得良好的经济效益，是较为科学合理的调控方式。

1.2 管网调度优化

（1）加强对供水管网水压实时监控力度。管网调度的中心内容是：压力均衡、减少跑漏。如何做到这一点，需要根据管道的大小、走向，管路地形作详细了解，在适当的区域布置一定数量的测压仪器，根据管网运行压力，实时调整，科学调度。

（2）管道合理布局、阀门补充调配。管道布局要合理，要根据城市人口区域分布密度、供水面积，使主管道走向合理，尽量满足主要用水区域的水压、水量，维持好整个供水管网压力稳定。但是，网络供水不是一成不变的，随着城市的不断发展变化，供水情况也会随之而变，这就需要合理使用阀门进行调配，通过阀门开启程度的变化，改变水流方向，使需要用水地方的情况得到改善，减轻管网压力负荷，维持管网压力均衡。

（3）充分利用高位水池地势、蓄水能力，合理制订高位水池的蓄水高度，使其在用水低峰时蓄水，在用水高峰时供水，起到“削峰填谷”的作用，使得供水泵站供水量的变化趋于平缓，同时能满足变化剧烈的用水量要求，减轻用水高峰时水厂的负荷，减少水泵的开启次数，同时还能减少周围地区的水压变化，起到稳定水压的作用。

2、供水调度系统应用

城市供水调度监控系统要做到能够远程对现场的运行设备进行监视和控制，以实现管道水流量的数据传送，降低故障率和提高对系统的反应速度。便于及时迅速地了解及控制远端管道及阀门，降低故障率和检修的时间，减少停水次数。各水源监测点的数据采集终端可自动采集管道水流量的实时数据与开关状态等数据，信息传输到中控室监控中心，监控中心通过对传输回的数据进行分析，可找到出故障的地点，从而当一个远端出现故障时，能在最短的时间内解决问题，恢复供水，提高整体的服务水平，从而实现城市供水的信息化、现代化。

2.1 GPRS检测设备的应用

目前在供水调度系统监控领域主要有2种设备可供选择，一种是电台RTU监测设备，另一种是GPRS-RTU监测设备。通过对比，发现RTU监测系统信号处理能力强，使用费用较低，采集上报的数据实时性好；但系统存在通信速率慢，易受干扰，通信周期随系统容量同步增大，通信距离一般不能超过30 km，受地理条件影响较大，并且由于防护等级低，一般只能安装于建筑物内，距离用水点较近，监测数据偏低；而GPRS系统虽然I/O点数不如RTU多，使用费用略高，但通信速率快，网络容量大，稳定可靠，基本不受地理条件限制，设备布置不受安装条件限制，可直接安装于主干管线上，监测数据真实。虽然后期使用费用GPRS设备略高，但建设费用GPRS系统大大低于RTU系统。 由于GPRS监测设备具有的特点，使其成为供水管网监测设备的理想之选。

2.2 SCADA供水调度

SCADA系统即监控和数据采集系统。SCADA系统又称计算机四遥（遥调、遥控、遥测、遥信）系统，在给排水行业已经得到广泛应用，取得了良好的经济效益和社会效益，其应用价值已经得到全行业的广泛认可。 SCADA技术是建立在3C+S基础上的，即计算机技术、通信技术、控制技术）和传感技术（Sensor），这四项技术在近年来的快速发展为SCADA技术的产业化应用提供了良好的硬件和软件平台，使SCADA系统呈现出更优、更新和易用性更强的功能特点。

目前常使用的SC2000系统就是一个先进的SCADA系统，该系统由调度中心主调度机和若干个现场执行单元（现场终端机）组成，调度中心负责管理和协调整个系统的运行；现场执行单元分布于水厂、加压泵站、管网测压点等不同位置，和主调度机之间通过无线电波方式进行通信，用于收集和存贮压力、流量、水位等各种数据，监测设备的运行状况，并能在特定的情况下控制现场设备的运行，执行调度中心的各项命令。在给水生产过程中应用SC2000系统能使生产调度人员在控制中心就可以随时了解设备运行状况，掌握各环节的工作情况，及时合理地进行生产调配，并能进行历史资料的检索、事故分析追踪，还能通过设定的数学模型，做出一天到几天内的生产预测分析，合理有效地安排生产，对优化调度具有很强的指导意义，从而取得节能降耗、降低漏失、安全、优质、高效供水的经济效益和社会效益；辅助供水企业达到《城市供水条例》规定的要求，符合建设部关于《城市供水行业2000年技术进步发展规划》的精神。

3、供水调度压力控制点的选择

3.1 调度控制点确定

在完成测压点的布局后，可以进一步进行调度控制点的选定工作，当然如果在测压点运行较长一段时间后再来进行应该更好。调度控制点是指，根据这些点压力的变化可以准确地下达调度命令，有效地控制管网的正常运行。在人工经验调度的条件下，这些点的数量以3～5个为宜，但一般不宜超过5个，因为过多的控制点会使调度员无所适从。在以模型计算为核心技术的科学调度的条件下，这些点可以适度地增加，以便通过模型计算可以更加细节地给出调度方案，但同样不宜过多，以人工调度条件下2～3倍的点数为宜，点数太多可能会导致解算无解的情况大增。

3.2 调度控制点分类

3.2.1 安全压力控制点

安全压力控制点是指每个供水区域中的压力最高点。也可以在所有供水区域压力最高点中选取全网压力最高点，一般说来这一点的压力控制在安全范围内，则全网压力都在安全范围内，不过相对于按供水区域来控制显得粗放一点儿。在人工调度方式时可以采用全网最高点来进行调度控制，但如果运用模型作为调度决策时，应该采用供水区域最高点的多点控制模式。

3.2.2 服务压力控制点

服务压力控制点是指每个供水区域的压力最低点。与安全压力控制点类似，也可选取全网压力最低点作为服务压力控制点。

3.2.3 能效压力控制点

能效压力控制点是观察某个供水区域或整个管网泵站运行的能效状况的，在满足安全与服务压力的需求下，能效压力监测点压力的高低应该体现出泵站运行的能效因素。

3.3 能效压力控制点的选取

安全压力控制点与服务压力控制点的选取相对来说比较容易。而能效压力控制点的选取需要考虑以下因素：

（1）这样的点的压力必须在安全压力与服务压力之间；

（2）这样的点应该能反映出大多数点的压力情况，即与大多数节点压力的相关性较强；

（3）这样的点应该对水源压力变化是敏感的。

选取的方法可以作以下考虑：

（1）对中压区的节点进行正态分布分析，应该在分布峰值区内进行选点，因为在峰值区内的压力体现了该区域的大多数压力分布状态，具有区域的代表性。

（2）选取的节点再与峰值区内的其他节点作压力相关性分析，选取其中相关性最大者作为选中的节点。

（3）对灵敏度与波动性进行评估，这样的点应该是灵敏度高而波动性小的节点。经过以上的分析后所选取的点，还必须调用其SCADA系统的历史数据进一步验证，并通过实际运行的观察分析和评估。

3.4 调度控制点的使用

由于调度控制点的重要性高于其他的测压点，因此在SCADA巡测的过程中，应该有特殊的地位。

（1）优先。调度控制点在所有测压点中应该有最高的优先级，在其他点的巡测过程中可以随时被调度控制点中断，而转向调度控制点的服务。

（2）频繁。为了及时得到控制点的数据，应该每1分钟巡测一遍，同时把这些数据单独加以保存。而其他点可以安排较长时间间隔的巡检，甚至采用逢变则报的方式上报数据。这样，在已经存在科学调度决策系统的情况下，系统可以及时得到最新的数据进行决策计算。

（3）热备。为了增加这些调度控制点运行的可靠性，测压点应该采用热备或多重的方式增加设备，并尽量采用不同的通信方式。

4、结语

供水调度问题的重要性决定了供水企业必须对该问题详细地了解，确保水质指标合格率、管网压力合格率、管网修漏及时率、能耗指标等符合考核标准，将起到非常重要的作用。供水调度系统建设需要积累日常经验，提高供水效率。

参考文献:

［1］谢新民，蒋云钟，闫继军，等．水资源实时监控管理系统理论与实践［M］．北京：中国水利水电出版社，2009．

［2］刘舜. GPRS模块在供水调度中的应用[J］. 科技咨询，2010（24）：236-237.