一、概況

       目前國內(nèi)還有相當(dāng)數(shù)量的自來水廠設(shè)備仍然停留在獨(dú)立運(yùn)行的階段，供水信息如水池液位、加藥量、設(shè)備運(yùn)行狀況、水質(zhì)數(shù)據(jù)、管網(wǎng)壓力、流量等，自來水廠只是通過人工讀數(shù)，上報(bào)既不及時(shí)，又不準(zhǔn)確，而且無法在中控室第一時(shí)間掌握供水變化狀況，更不能實(shí)現(xiàn)越限報(bào)警、歷史信息查詢、報(bào)表打印。正是由于自動化、信息化程度不高，供水管理效率不是很高，對應(yīng)急事故的處理不夠及時(shí)，發(fā)展規(guī)模始終不是很大。隨著城鎮(zhèn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，供水面積不斷拓寬，管網(wǎng)布設(shè)不斷擴(kuò)大，如果企業(yè)管理水平依然停留在人工檢測、操作層面，下游農(nóng)村的用水客戶也許還將繼續(xù)流失。那么自來水廠在信息化、自動化方面，具體存在哪些問題？

1、水源水部分：住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于《城市供水水質(zhì)監(jiān)測中心》文件中要求，各水廠源水部分需具備 COD、氨氮、濁度、PH 四項(xiàng)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2、水廠供水各種***的加藥設(shè)備獨(dú)立運(yùn)行，運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)只能通過人工記錄，難免出現(xiàn)疏漏。建議：數(shù)據(jù)自動采集并生成報(bào)表，遠(yuǎn)程操作加藥設(shè)備的啟停。

3、供水管網(wǎng)無壓力監(jiān)測點(diǎn)。供水管網(wǎng)壓力是動態(tài)的，是根據(jù)用水量和供水量實(shí)時(shí)變動，由于沒有管網(wǎng)壓力監(jiān)測點(diǎn)，就像沒有預(yù)警機(jī)而戰(zhàn)機(jī)變成了瞎子一樣，無法對管網(wǎng)壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，壓力過高會導(dǎo)致爆管發(fā)生，壓力過低無法滿足生活、生產(chǎn)用水，嚴(yán)重地影響供水質(zhì)量，消耗大量人力物力，更是無法保證關(guān)鍵時(shí)候用水需求。而且，市區(qū)管網(wǎng)分布復(fù)雜，設(shè)備安裝條件各不相同，有的需要防盜，有的可能是需要解決設(shè)備的供電問題更重要的是考慮設(shè)備放水浸泡。建議：市區(qū)壓力監(jiān)測設(shè)備安裝方便，裝于閥井具有掩蔽性，可有效防盜，而且防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求達(dá)到 IP68 的防水等級。

4、出廠水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)不完善，無在線監(jiān)測濁度、余氯、PH 監(jiān)測設(shè)備。

5、無調(diào)度室、無顯示大屏。這是很重要的一項(xiàng)，目前沒有調(diào)度室，對水廠生產(chǎn)工藝和數(shù)據(jù)無顯示，無法對整個(gè)供水流程及數(shù)據(jù)進(jìn)行***直接***直觀的顯示。建議：建中控調(diào)度中心，將水廠水質(zhì)分析設(shè)備信號接入、流量信號接入、生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)信號接入并控制、市區(qū)管網(wǎng)壓力信號接入，廠區(qū)視頻監(jiān)控信號接入。

二、解決方案

水廠自動化總體方案構(gòu)架如圖 1 所示：

1、水源水部分
      水源水要求監(jiān)測常規(guī) 6 項(xiàng)，即渾濁度、酸堿度 pH、COD、氨氮、流量，而 COD、氨氮屬于大設(shè)備，安裝點(diǎn)選擇有要求，測量原理不同，選擇的產(chǎn)品部一樣，而且不管哪種原理的產(chǎn)品價(jià)格不菲，水司可以安裝總體規(guī)劃，分步實(shí)施的方式。
2、出廠水壓力、流量監(jiān)測
      這樣做，我們是為了降低供水公司的產(chǎn)銷差，提升企業(yè)的經(jīng)營管理水平，出廠水壓力、流量監(jiān)測系統(tǒng)示意圖如圖 4 所示。
3、出廠水水質(zhì)在線監(jiān)測

      按照省廳的要求，出廠水監(jiān)測 3 項(xiàng)指標(biāo)：濁度，余氯/二氧化氯、pH，本方案中分析設(shè)備采用德國科隆的水質(zhì)分析設(shè)備。該產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)有：測量精度高，帶自清洗功能。***關(guān)鍵的是設(shè)備無需頻繁購買標(biāo)定試劑，從長遠(yuǎn)看這可以節(jié)省成本。

      供水水質(zhì)在線監(jiān)測信息系統(tǒng)是一套以在線自動分析儀器為核心，運(yùn)用現(xiàn)代傳感技術(shù)、自動測量技術(shù)、自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)以及相關(guān)的專用分析軟件和通信網(wǎng)絡(luò)組成的綜合性的在線自動監(jiān)測系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測和遠(yuǎn)程監(jiān)控，方便管理部門及時(shí)掌握各水廠的原水水質(zhì)、出水水質(zhì)的情況，實(shí)現(xiàn)對自來水生產(chǎn)工藝的調(diào)節(jié)。

       分析單元采用模塊化設(shè)計(jì)，監(jiān)測項(xiàng)目可根據(jù)不同水體進(jìn)行擴(kuò)展。具有強(qiáng)大的現(xiàn)場顯示控制、檢測報(bào)警、故障報(bào)警、斷電保護(hù)和來電自動恢復(fù)、自動校準(zhǔn)、自動清洗的功能，現(xiàn)場可實(shí)現(xiàn)無人值守。

水質(zhì)監(jiān)測示意圖如圖 5 所示：

4、管網(wǎng)壓力監(jiān)測部分

      自來水從水廠到每一個(gè)用水單位或個(gè)人，供水管網(wǎng)成了其中的一個(gè)必要環(huán)節(jié)，作為自來水公司供水的重要組成部分，供水管網(wǎng)的建成包括前期管材的選擇、布局、施工，后期對管網(wǎng)屬性的記錄、監(jiān)測、維護(hù)，以保證供水管網(wǎng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。就供水管網(wǎng)而言，管徑信息、流速流量、壓力、管道地理位置、水質(zhì)狀況以及管網(wǎng)的漏損情況都需要掌控。

管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)如圖 6 所示。

自來水廠預(yù)計(jì)新增管網(wǎng)壓力監(jiān)測系統(tǒng)一套，初步計(jì)劃 10 個(gè)點(diǎn)，分布在城區(qū)各個(gè)關(guān)鍵位置，該系統(tǒng)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，云服務(wù)概念，通過在供水管網(wǎng)現(xiàn)場安裝的智能一體化設(shè)備，以及環(huán)科科技的“智慧城市”自動化信息服務(wù)平臺，讓用戶方便、實(shí)時(shí)的掌握管網(wǎng)壓力監(jiān)測信息，為供水調(diào)度提供數(shù)據(jù)和分析模型，提高供水品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)恒壓供水，預(yù)防爆管。 安裝在市區(qū)的各壓力監(jiān)測點(diǎn)***考慮以下 4 個(gè)問題：

（1）無市電，設(shè)備解決供電問題，太陽能或鋰電池，那么供電時(shí)間保障多久？

（2）安裝問題，設(shè)備安裝便捷性，在道路邊豎桿子，市政道路管理局運(yùn)行嗎？

（3）防水問題，設(shè)備安裝在室外，如遇刮風(fēng)下雨，防護(hù)等級有多高？

（4）防盜問題，設(shè)備安裝在室外，不法分子破壞或盜竊怎么辦？

可以為供水企業(yè)量身定做了 GPRS 無線壓力一體化終端，內(nèi)置鋰電池供電，只需在閥門井內(nèi)的供水管道上開一個(gè)取壓口便可迅速安裝，***重要的是該產(chǎn)品具有 IP68 的防護(hù)等級，不用擔(dān)心被水淹沒。

5、調(diào)度中心部分

SCADA 系統(tǒng)由安裝在管網(wǎng)或設(shè)備現(xiàn)場的終端和位于中心調(diào)度室的信息處理平臺組成。位于信息處理平臺頂端，面向用戶的 SCADA 系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示軟件主要實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的詳細(xì)展現(xiàn)。展現(xiàn)以圖形、表格、曲線等方式提供各類數(shù)據(jù)展示、統(tǒng)計(jì)查詢。便于相關(guān)人員及時(shí)了解遠(yuǎn)程檢測數(shù)據(jù)的情況。（包括電機(jī)狀態(tài)、泵組啟停、流量、壓力、液位、水質(zhì)等信號）。

(1 )顯示屏調(diào)度中心新增 60 英寸 LCD 液晶顯示屏一塊，其左右兩邊各放置兩塊用于視頻信號顯示或分項(xiàng)顯示。

(2) 操作站調(diào)度中心作為水司實(shí)現(xiàn)科學(xué)調(diào)度的決策部門，在供水環(huán)節(jié)起著至關(guān)重要的作用，除了常規(guī)的硬件配置，水司供水的每一道工藝都能在這里全局掌控。操作站軟件平臺選用三維的組態(tài)軟件定制開發(fā)，該軟件平臺是跨平臺、分布式軟件，方便與現(xiàn)場設(shè)備的通訊。

操作站硬件如圖 8 所示。

三、系統(tǒng)功能

1、水源水/出廠水水質(zhì)監(jiān)測

系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測水源水的渾濁度、pH、COD、氨氮，出廠水的濁度、余氯/二氧化氯、pH，以圖形、曲線、圖表等方式展現(xiàn)。

2、取/配水泵房遠(yuǎn)程監(jiān)控

?控制調(diào)度中心的四遙功能：遙控、遙信、遙測、遙調(diào)

?支持各種 windows 系統(tǒng)組態(tài)

?動畫模擬

?數(shù)據(jù)庫管理

?報(bào)表打印

?聲光報(bào)警

?支持多種移動通訊

?完善的繪圖軟件包

3、水廠設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控

?調(diào)度中心的強(qiáng)制啟停

?加藥系統(tǒng)遠(yuǎn)程啟停

?排泥設(shè)備遠(yuǎn)程啟停

?二氧化氯發(fā)生器遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測

?設(shè)備電壓、電流、功率及變頻器運(yùn)行參數(shù)

4、管網(wǎng)壓力遠(yuǎn)程監(jiān)測

?實(shí)時(shí)掌握供水管網(wǎng)壓力

?建立數(shù)據(jù)模型，為科學(xué)供水調(diào)度提供數(shù)據(jù)

?恒壓供水、預(yù)防爆管

?上下限報(bào)警功能，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況自己設(shè)定

?APP 功能，利用手機(jī)隨時(shí)隨地監(jiān)測管網(wǎng)壓力點(diǎn)數(shù)據(jù)

5、報(bào)警功能可隨意根據(jù)現(xiàn)場情況定義報(bào)警的優(yōu)先級別，并以聲、光等方式產(chǎn)生報(bào)警，可人工中斷報(bào)警，報(bào)警數(shù)據(jù)可生成歷史記錄存儲以備事故調(diào)查及分析。如有人非法闖入報(bào)警等。

6、動畫顯示功能可跟隨被測目標(biāo)值使圖符外觀變化，形象地反映出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的動態(tài)，通過建立滑動連接、按鈕連接、顏色與報(bào)警狀態(tài)連接，百分比填充連接等方式將目標(biāo)值的設(shè)定、開關(guān)量狀態(tài)、報(bào)警狀態(tài)、液位變化等情況生動地表示出來，如圖 9 所示。

7、報(bào)表功能

可打印各種日志表、日、月、年統(tǒng)計(jì)報(bào)表，報(bào)表格式可用字處理軟件在屏幕上繪制出來，

報(bào)表的數(shù)據(jù)源可靈活定義，如圖 10 所示

8、數(shù)據(jù)分析功能

動態(tài)生成歷史數(shù)據(jù)文件，并可對歷史數(shù)據(jù)庫多種條件進(jìn)行查詢、修改、統(tǒng)計(jì)、處理。對

不可測參數(shù)可人工輸入，并能自動定時(shí)或人工打印歷史數(shù)據(jù)。如圖 11 所示。