智能二次供水系统发展趋势

■ 徐 涛 李建军 张俊杰

一、智能二次供水概念

为解决二次供水中遇到的水质安全和制度保障问题，智能二次供水系统已逐步成为目前的发展趋势。智能二次供水系统是一套从泵房基础设施到远程调度中心全盘解决方案的平台，包括：优质的泵房运行设备，切实保障设备的最高免维修率；全面的水质检测，确保供水安全；先进的智能化控制器，真正实现无人值守泵房的目标；完善的保护和报警设备，力求防患于未然；无缝的对接平台，实现远程调度监控；丰富的多端数据接口，方便互联网移动办公；海量的数据记录，便于分析查询管理优化。

智能二次供水系统对城区内的泵房状况和水质安全，形成了从点到网的全面布局，真正实现了对二次供水的统一规范管理。

二、智能二次供水要素

（一）智能泵房规划、设计

智能泵房规划、设计是智能二次供水的基础和前提。既要解决水质安全问题，还要考虑到二次供水系统对市政管网压力的影响，做到节能高效。这是智能二次供水规划设计的原则。目前，较为先进、科学、合理的泵房设备模式为采用变频调速恒压供水和水箱供水相结合的方式，配备适当的气压自动补偿设备系统，摒弃传统的多泵一变方式，采用一控一变频调速，确保较高的安全运行冗余度，保证泵及泵组能在流量的大动态变化时具有足够宽的调速范围，控制流量增加或减少。水箱设施方面，在保留传统浮球阀的基础上，增设电动阀和超声波液位传感器等自动化设备，实现对水箱水位的全方位灵活控制。水质安全方面，二次供水装设了水质监测各类自动化仪表，实时监测现场水质参数和变化，数据及时传回控制中心平台，完成数据记录和综合分析。

总之，智能二次供水模式克服了以往无负压供水设备的缺陷，最大限度地减少了高峰时段市政管网压力影响，克服高峰抢水的问题以及抢水引起水流涌动产生的气囊现象。由此可见，该模式既解决了小区最后一公里吃水的水质问题，又有效地减少了对市政管网压力的影响，两全其美。

（二）智能系统控制

智能控制是在二次供水工艺基础上优化，以零故障、无人值守、高效节能、水质安全为优化原则，从感官、视觉、安全、远程控制方面提高用户体验度。智能控制优化工艺包括：

1. 智能水泵、自动调节功能。PLC变频恒压控制设备一般常设有三个主供水泵，正常供水时每台水泵能根据出口压力传感器的反馈信号自动调节转速，实现恒压供水效果。为减低水泵损耗率，延长水泵使用年限，根据用户设置时间在三个主泵之间自动切换，达到合理控制主泵的运行时间。在主要用水时段，由两个主要水泵运转进行供水；在夜间用水量较少的时段，停止主泵，由辅助的稳压泵进行补水，保证有效供水的同时，节约了能耗，也降低了主泵的维护成本。

2. 智能过压保护。正常运行情况下，通过压力传感器可以把出水管压力值传输给PLC控制器，如果压力值超过设定的数值，PLC控制器就会自动对变频器进行控制，使水泵转速降低或者停止，以减少水量供应，达到控制输水管网压力的作用。如果发生了压力传感器失灵的情况，则由现场电接点压力表进行超压信号传输，PLC同样具有相应的保护动作，相应的压力警示灯就会变色，方便检修人员对故障进行处理。

3. 智能水箱水位全自动控制。在水箱里装设高、低水位监测器（浮球），控制补水阀门的开、关。同时，水箱内装设超声波液位传感器和进口安装水箱电动阀，通过设定目标水位和实际水位比较，控制进水箱电动阀的开、关，实现水箱水位的自由控制，防止水箱内水龄过长引起的污染，十分适合入住率低的新小区使用。

4. 智能过载预警、自动保护。PLC变频恒压供水系统有良好的设备自动保护功能，主要通过短路保护、过载保护、过热保护、过压保护等等。设备发生故障时，控制器相应的指示灯就会亮起，并发出报警声音，能及时提醒管理人员发现问题。

5. 自动、手动双重给控制。PLC变频恒压供水系统通过系统预设各项参数，达到自动控制水泵与阀门的开启、停止等功能，实现无人管理的自动化技术要求。手动控制主要是在设备进行检修时或者变频器、PLC 发生故障时采取的紧急供水措施。

（三）智能数字化云监控平台

为加强二次供水管理深度，规范并提高二次供水设施的运行管理水平，保证用户的水质、水压和供水安全，二次供水远程监控平台必不可少。远程平台结合物联网技术，加入网页Web发布和手机端APP浏览，实现了远程监控界面实现对辖区内水泵房设备的全面监控，包括现场设备的运行情况、压力变化情况、水质检测参数、故障报警情况、操作事件记录、历史数据记录以及移动办公等，从而有效提高了泵房统一管理效率和响应时间，满足水务系统远程控制管理的功能需要。

（四）智能云视频监控

智能云视频监控是通过现场安装的多个云台控制摄像头构成的视频监控和远程对话，360度多角度旋转查看泵房内每个关键位置实时监控、无死角、无盲目监控，对现场运行设备的监视和水质安全起到了保护。管理人员可以通过现场安装的摄像头设备将泵房内的实际运行画面实时传回到管理平台，实现对泵房内实际情况的监视和查看。通过安装云台高清摄像头，可以远程实现全方位查看泵房内的实际情况。

现场安装大容量硬盘进行现场单个泵房的视频记录，监控平台端视频服务器进行全部泵房视频的全天候记录，确保泵房内各类突发事件的实时记录，方便事故追踪。

（五）智能门禁安防

泵房属于二次供水的重点，直接关系到二次供水系统设施、水质的安全。为有效控制进出泵房重地的人员，最大限度保证泵房安全。智能二次供水系统应将门禁安全管理系统作为其系统的重要组成部分，实现对所有泵房门禁系统的远程监测和管理，任何进入泵房的人，其刷卡记录都会被实时传回到平台系统。系统可根据人员身份、级别分级设置管理门禁卡的进入权限、范围，极大提高二次泵房的安全性。

门禁安防系统对辖区内所有泵房入口门禁的监视和控制。当有人刷卡进入，系统平台会提示有人进入并记录下卡号信息。通过远程定期修改门禁密码，可以确保进入人员的信息可靠性，提高泵房运行安全。同时，可以进行摄像头系统的联动，对进入人员进行监视查看。

三、案例分析

某水务集团二次供水系统在改造前，泵房多为一变多泵控制方式，控制柜为旧式的单片机独立控制，长久以来分散在各个小区的生活泵房内。由于各种遗留问题，一直缺乏统一规范的管理措施。一方面，缺乏对水压水质的实时测量监控；另一方面，由于不能实现小区水泵房的远程操作，当水务辖区内大范围水压波动时缺乏及时统一调配管理措施，在用水高峰季节常常出现顾此失彼的情况。通过对老旧、新增小区智能二次供水改造，统建统管，搭建的智能远程中控平台，视频网络和门禁安防系统，采集泵房运行实时数据，有效地保障了供水安全。

①水质方面。通过现场各类水质仪数据的传输和分析，中控平台能实时得到有效数据,可以智能监测、智能报警、智能决策，使得水务公司第一时间能测定水质并作出及时响应，提高应急处置能力，基本上实现了水质零投诉。另外，从泵房水箱智能水位控制和优化，减少水龄、长时间滞留、贮藏，从根源上减少了水质二次污染的风险。

②运行维护。各个泵房均配备了电动阀门、智能远程控制设备，全自动控制，可以通过数据实时监测，分析记录运行数据和曲线，智能诊断问题，让巡检人员能高效、准确地找到问题，及时排除故障，减少日常维护成本，提高运维效率。

③泵房控制系统节能优化。通过对泵房水泵、液位、水量参数综合分析、挖掘，实现了对高、低峰用水规律变化分析，自动控制变频器和切换水泵的启停，最大程度降低能耗，提升管理效率，让运维更彻底、排故更精准。

该水务集团通过智能二次供水系统改造，提升了水质、服务质量和公司形象，减少了能耗和运维成本。

总之，智能二次供水发展趋势一定是智能、高效、节能、安全的，相信随着高效控制器、大数据、物联网等科学技术的发展，二次供水的智能化也将越来越完善。