浅议博州五台工业园区供水工程自动化控制管理系统

【摘 要】文中介绍了博州五台工业园区供水工程自动化控制管理系统的建设。该系统通过监测数据判断系统运行状况及对设备的控制，完成了工程运行过程的自动化。在硬件上，采用了中控室、分控室、监测节点的分级结构，使用光纤进行数据传输，以采集压力计、水位计、流量计等传感器数据；在软件上，开发了服务器端、客户端的监控程序，实现了数据采集传输、设备控制和信息报警等功能。系统已应用于五台工业园区供水工程实际的运行管理工作中。

【关键词】五台工业园区供水工程；自动化控制；管理；

1工程概况

博州五台工业园区（湖北工业园）供水工程位于新疆博尔塔拉蒙古自治州精河县大河沿子镇五台境内，北距博乐市约35km，东距精河县城约80km。

博州五台工业园区（湖北工业园）供水工程水源为精河县沙尔托海牧区水库，取水口位于配套输水干渠末端24+450处。工程输水管道采用PE100级管道，管径Ф560mm，承压级别分别为0.6MPa和0.8MPa，全长7.429km，地形落差为66.38m。日最大供水量1.32万m?，年供水4-10月，共计7个月，供水总量为282.24万m?。工程起点为管道首部一级加压泵站，终点为西部末端蓄水池（2000m?），工程主要由管道一级加压泵站（沉砂池、调节池、加压泵站组成）、二级加压泵站（蓄水池、加压泵站组成）、末端蓄水池（2000m?）、供水管道等组成。

在蓄水池、阀门、管道出水口位置布设水位计、压力计、流量计、等传感器，用于获取蓄水池水位、管道压力、管道流量等物理量。本系统需要这些设备进行计算机监测，通过监测数据判断系统运行状况，并对设备进行控制，以完成工程运行过程的自动化管理。

2系统建设原则

博州五台工业园区供水工程自动化控制系统选型设计应遵从“先进、可靠、实用、经济”的原则。系统设计应满足国家及行业有关各方、标准和规范要求，并满足五台工业园区供水工程的要求。

要求系统安全可靠、技术先进、功能齐全、配置经济合理、维护方便、具有良好的稳定性和可扩冲性。采用可靠的设备和技术，保证系统的稳定运行。

3系统主要硬件结构：

自动化控制管理系统包括一个中控室和两个分控室。在供水管理站设置中控室，监控整个系统的运行状况；在一级泵站和二级泵站设置分控室，分别监测一级泵站、二级泵站的运行状况。

3.1一级泵站、二级泵站、末端蓄水池硬件结构

一级泵站自控对象：2台电机、2处动阀、电压电流监测、蓄水池水位监测、出水流量、出水压力监测，可实现蓄水池水位联动。

二级泵站自控对象：2台电机、2处动阀、电压电流监测、蓄水池水位监测、出水流量、出水压力监测，可实现蓄水池水位联动。

末端蓄水池：蓄水池水位监测

3.2光缆通信

4芯室外直埋通信光缆随输水管线一起地埋8000米。

3.3一级泵站、二级泵站和供水厂视频监控点数量

一级泵站：泵房内2个、蓄水池1个、院子大门处1个。二级泵站：泵房内2个、蓄水池1个、院子大门处1个。末端蓄水池1个。

4软件系统功能

4.1供水管理站中控室主要功能：

远程监测一、二级加压泵站、蓄水池水位和管道压力、管道流量。

（1）远程监测加压水泵的工作状态、电流、电压、保护状态、工作模式。

（2）远程切换水泵的控制模式，远程控制加压水泵的启停。

（3）光纤通信时，支持视频在线监视泵站全景、电气控制室等重要工位，视频可回放。

（4）现场出现电流电压超限、水位超限、设备保护等状况时，监控中心可声光报警。

（5）支持各种监测信息、控制信息、报警信息、操作信息的存储和查询。

（6）生成各种数据报表及数据曲线。

4.2一、二级泵站分控室主要功能：

（1）实时监测泵站的影响状况，并且根据管网情况和水源情况及时地调节，以保证供水服务；泵站监测可以通过485总线方式和工业以太网来完成整个控制系统的通通讯，即保证数据的实时性，同时也保证了数据的准确性。

（2）泵站直接监测管网情况和水源有限状况；泵站监控各类数据如：压力、流量、水位、阀门的开停等各类信号，可以进行扩充，完成水厂蓄水池水位监测和电动阀门自动控制。

（3）调制解调各项共识数据，并准确地发往调度中心（一级泵站），并接受调度中心指令；信号适用数据范围广，如：0-5V，4-20mA，0-10V，脉冲信号，232/485等类型。

（4）无线通讯采用国际标准无线通讯协议，有效防止误码出现；有线通讯协议主要是232/485和TCP/IP等通用协议，保证通讯质量和准确性。

4.3光纤通讯

工程数据传输采取光纤通讯方式，为一、二级泵站和供水管理站中控室提供了可靠保障；为提高供水管理站的办公效率，实现方便快捷的信息交换、资源共享提供了良好的条件。

4.4系统设备控制

系统的设备控制主要为电动机和电动阀门，分自动控制和手动控制两种模式。

在自动模式下只需要选择相应的控制过程，计算机会自动对相应控制过程相关的电动机和电动阀门进行控制。控制过程由供水、运行、关闭等3个过程组成。在手动控制模式下，选择要控制的阀门，系统软件会显示当前被控阀门和被控阀门的开度。

4.5系统报警

实现一、二级泵站无人值守自动监控的优点在于能实时获取系统运行情况，当系统运行不正常时，将信息发送给相应的管理人员。

压力计、水位计、流量计、阀门开度等传感器设备正常工作时都有一定的阈值范围，当监测数据超过这个范围时，说明系统处于不正常工作状态。

系统报警功能包括两部分，一部分为监控计算机发出报警声音，另一部分是通过短信模块将报警信息及时发送给相应的管理人员，报警信息的判断和短信的发送都由系统软件完成。

5结论

本工程自动化控制系统是建立先进、实用、安全的流量、压力自动监控系统以及完善的应用管理系统和通信网络，实现供水过程的自动化控制、水位、流量、压力自动监测的现代管理系统。博州五台工业园区供水工程已经成功应用该系统通过在供水站中控室远程实现对一、二级泵站自动化控制运行管理工作中，并实现了对一、二级泵站的无人值守。

参考文獻：

〔1〕黄牧涛，王乘.区域供水工程自动监控系统设计方案〔J〕.华中科技大学学报（自然科学版），2004，32（1）：90-92.

〔2〕王桂胜，吴福雨，王金山.宁东供水工程计算机监控系统设备选型及配置〔J〕.中国农村水利水电，2006（11）：73-74.

〔3〕郑钧，安风铃，李杰.阿拉山口供水工程运行监控管理系统研究〔J〕.水利水电技术，2012（2）。

作者简介：黄建齐（1967-），男，工程师，现从事水利工程管理工作。