自來(lái)水廠(chǎng)監控系統解決方案
日期：2025-07-01 19:12
瀏覽次數：1907
摘要：
自來(lái)水廠(chǎng)監控系統解決方案
一、自來(lái)水廠(chǎng)的情況簡(jiǎn)介
城市供水調度監控系統的主要目的是解決自來(lái)水公司對供水各環(huán)節監測點(diǎn)的數據采集和監控。該系統由監控中心和各個(gè)水源監測點(diǎn)組成，各個(gè)水源監測點(diǎn)的數據采集終端可監視和采集水位、壓力、流量、濁度、余氯、泵頻等各種數據，供控制中心及有關(guān)部門(mén)分析和決策取用，提高工作效率，保證供水質(zhì)量，滿(mǎn)足日益增產(chǎn)的用水量的需求?！?/span>
城市供水調度監控系統可以對遠程現場(chǎng)的運行設備進(jìn)行監視和控制，以實(shí)現管道壓力、水流量的數據傳送及閥門(mén)開(kāi)關(guān)的自動(dòng)控制，降低了故障率和提高了對系統的反應時(shí)間。便于及時(shí)迅速的了解及控制遠端管道及閥門(mén)，低故障率和檢修的時(shí)間，減少停水次數。各水源監測點(diǎn)的數據采集終端可自動(dòng)采集管道壓力、水流量的實(shí)時(shí)數據與開(kāi)關(guān)狀態(tài)等數據，信息傳輸到自來(lái)水公司的監控中心，監控中心通過(guò)對傳輸回的數據進(jìn)行分析，可找到出故障的地點(diǎn)，從而當一個(gè)遠端出現故障時(shí)，能在*短的時(shí)間內解決問(wèn)題，恢復供水，提高了整體的服務(wù)水平，從而實(shí)現了城市供水的信息化、現代化。
二、可編程控制器在水廠(chǎng)的使用
可編程控制器(PLC)*初是用來(lái)代繼電器控制線(xiàn)路完成邏輯功能。近年來(lái)，由于世界電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，特別是微處理器和數字技術(shù)的發(fā)展已使可編程控制器的性能和功能有很大的提高。先進(jìn)的可編程控制器不但能完成復雜的邏輯控制功能，而且也能完成對模擬量的處理，對過(guò)程變量可進(jìn)行PID閉環(huán)控制。編程軟件、通信及人機接口的功能也越來(lái)越完善，編程軟件和用于人機接口的圖形化軟件都運行在標準的計算機平臺上。正因為可編程控制器具有使用靈活、成本低、先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )以及可靠性高等特點(diǎn)，所以目前多數自來(lái)水公司都將可編程控制器作為數據采集終端來(lái)使用，通過(guò)豐富的網(wǎng)絡(luò )資源將現場(chǎng)的情況送給中央控制室，所以它克服了傳統控制方法的缺陷，提高了供水質(zhì)量，降低了供水成本。
三、自來(lái)水廠(chǎng)控制系統的描述
3、1該控制系統硬件結構及控制原理
全廠(chǎng)控制系統設兩級組成集散控制系統，**是廠(chǎng)中央控制室(上位管理)，二級是區域控制工作站(現場(chǎng)控制站)。整個(gè)系統由一個(gè)中央控制室、五個(gè)現場(chǎng)控制站組成，中央控制室與現場(chǎng)控制站之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通訊，組成一個(gè)PLC 控制網(wǎng)絡(luò )。系統借助于浙江浙大中自集成控制股份有限公司強大的人機接口軟件Sunytech和SunyIEC編程軟件，使其獲得*佳的控制性能。在中央控制室，通過(guò)屏幕漢化的動(dòng)態(tài)畫(huà)面，可觀(guān)察全廠(chǎng)的生產(chǎn)過(guò)程，并對全廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行調度，指揮分站操作運行，打印全廠(chǎng)生產(chǎn)報表，繪制曲線(xiàn)，達到綜合管理的目的。
3．2中央控制室軟件的實(shí)現
中央控制室提供了三種制水控制方式：自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)。
?、?、在相應授權條件下，在中控室可對任何一臺可控設備進(jìn)行控制和人工干預，能對各現場(chǎng)控制站PLC的參數進(jìn)行設定與修改，或直接對任何一個(gè)現場(chǎng)控制站進(jìn)行編程或修改程序等。
㈡、能夠根據公司總調度室的**調度指令，自動(dòng)形成良好的二級調度指令，控制送水泵的開(kāi)/停等。
㈢、對源水泵房和送水泵房等關(guān)鍵部位建立了遠程控制，可以方便地對源水泵房、送水泵房、加礬加氯間、反應沉淀池及全廠(chǎng)范圍進(jìn)行監視。
㈣、建立了水廠(chǎng)管理信息系統：
△提供制水數據的查詢(xún)，能形象、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地顯示各生產(chǎn)過(guò)程中的主要技術(shù)參數，顯示所有設備的運行狀態(tài)，用趨勢圖顯示某些重要參數的變化情況等。
△數據庫管理功能：建立了生產(chǎn)數據庫，存貯生產(chǎn)原始數據；建立了事故數據庫，記錄各類(lèi)錯誤和事故等。
△數據處理功能：利用在線(xiàn)數據和數據庫中的數據計算主要生產(chǎn)指標，進(jìn)行統計分析。
△報表輸出/打印功能：打印公司、水廠(chǎng)所需要的各類(lèi)報表。
㈤、具有報警功能，當某一參數異?；蛟O備故障時(shí)，能提供多種報警方式。
㈥、系統的數據圖像傳輸準確，執行機構控制正常，運行狀況良好。
㈦、整個(gè)系統**可靠。
中控室是全廠(chǎng)的控制管理中心，一方面通過(guò)網(wǎng)絡(luò )采集全廠(chǎng)各設備的運行狀態(tài)及儀表檢測信號，另一方面對全廠(chǎng)各設備進(jìn)行控制。
中控室上位機軟件主要功能包括：
1、在上位機對全廠(chǎng)任何一臺設備進(jìn)行控制(加氯、加礬部分自成系統，只對其采集必要的數據)，能對區域PLC的參數進(jìn)行設定和修改。
2、能形象、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)顯示某些重要參數的變化情況。
3、報警功能：某一參數異?；蛟O備故障，給出聲光報警，顯示相應的提示信息和畫(huà)面，并記錄在報警數據庫中。
4、數據管理功能：建立生產(chǎn)數據庫，存儲生產(chǎn)原始數據供統計分析用。
5、數據處理功能：利用在線(xiàn)數據和數據庫中的數據計算主要生產(chǎn)指標。
6、報表輸出／打印功能：能打印出日、月、年、故障、運行計錄的中文報表。
3、3現場(chǎng)控制站的軟件實(shí)現
現場(chǎng)控制站的軟件用來(lái)完成生產(chǎn)工藝的全部任務(wù)，該軟件組態(tài)和開(kāi)發(fā)的好壞直接關(guān)系到自動(dòng)化工程的成敗問(wèn)題。該軟件包括順序邏輯控制、模擬量采集和PID調節控制。采用巨騰公司的ISGRAF工具包開(kāi)發(fā)梯形圖控制軟件。它主要能完成以下功能：
1、順序邏輯控制：包括取水泵站、送水泵站機組及各閥門(mén)等設備之間的連動(dòng)控制等。
2、模擬量采集：包括高配間及高壓電機的電流、電壓、功率、電度量的采集，以及濁度、余氯、水流量、壓力、PH值、溫度等信號的采集。所有這些量經(jīng)過(guò)轉換，并在屏幕上的數據域中加以顯示或打印報表，從而取消原始的手工抄表計錄。
3、PID調節控制：加礬及加氯部分的PID調節控制。軟件設計的主要任務(wù)是對V型濾池出水調節閥的自動(dòng)控制。這也是全廠(chǎng)控制軟件設計的核心部分。出水調節閥作為控制裝置，它受濾池水位的控制，水位通過(guò)水位傳感器送出的信號至PLC，這個(gè)信號與表示水位保持恒定的參考水位相比較，在判斷出水位不穩定方向后(上升或下降)，信號水位與參考水位的偏差超過(guò)原設計系統的臨界值約±2cm時(shí)，即啟動(dòng)控制單元—出水調節閥，同時(shí)出水調節閥輸出一個(gè)與閥門(mén)開(kāi)啟度成正比的4～20mA的反饋信號，通過(guò)PLC內的PID指令自動(dòng)調節濾池水位以達到恒水位。當事先定好的反沖洗時(shí)間到或堵塞顯示器超過(guò)設定堵塞值時(shí)，便輸出反沖洗信號，反沖洗過(guò)程包括氣沖及氣水同時(shí)反沖過(guò)程，PLC根據工藝流程要求按一定順序進(jìn)行一系列閥門(mén)及水泵、風(fēng)機的開(kāi)啟及停止動(dòng)作。當沖洗過(guò)程結束，濾池重新恢復平靜，又一個(gè)過(guò)濾的循環(huán)開(kāi)始。
3．4自來(lái)水控制的流程
進(jìn)水池中的水經(jīng)過(guò)初步沉淀進(jìn)入加藥池。加藥系統根據水質(zhì)、水量配比化學(xué)**，對水進(jìn)行化學(xué)處理。加藥系統充分運用了Sunytech軟件強大的配方管理能力，根據需要確定加氯、加明礬的藥量及比率。
加藥后的水進(jìn)入沉淀池，經(jīng)過(guò)徹底沉淀后進(jìn)入過(guò)濾池，靠水的重力穿過(guò)過(guò)濾層除去水中浮游生物。Sunytech上位系統將定時(shí)或手動(dòng)按鈕分別啟動(dòng)各個(gè)刮泥機出去沉淀池中的泥漿，并定時(shí)對過(guò)濾層進(jìn)行反沖洗。
清水池補加氯及送水泵組監控系統是對清水池水位、補加氯系統及送水站各泵組電機和送水量的監控。Sunytech上位系統可以直接讀取流量計的數據，并可以通過(guò)現場(chǎng)執行器控制各泵組的啟停。
梯形泵站監控系統是對整個(gè)水廠(chǎng)凈水處理的總體監控。在這個(gè)系統里可以監測到凈水處理的總體過(guò)程，包括各個(gè)抽水機、攪拌機運行情況及各水池的水位情況。
3、5防雷設計
防雷系統的接地方式可分為獨立接地和統一接地。統一接地將所有的數字地、模擬地、防雷地等都*后一點(diǎn)接至等電位連接排上。獨立接地則將各自的數字地和模擬地等接至邏輯與防雷地上，并且相互分開(kāi)。
簡(jiǎn)述統一接地系統的防雷設計方法，防雷系統原理圖如下：
根據防雷示意圖A點(diǎn)因雷擊而產(chǎn)生大電流時(shí)避雷器A1在納秒級開(kāi)始泄放，使C點(diǎn)和A點(diǎn)形成等電位，由于避雷器雙向導通，幾乎在同時(shí)避雷器B1導通；*終使得A、B、C三點(diǎn)形成等電位，從而更加**的保護了設備，防止了反向擊穿的可能性。
所以避雷器的作用就是在*短時(shí)裝時(shí)間（納秒級）釋放電路上因雷擊而產(chǎn)生的大量脈沖能量短路泄放大地，兩端電壓迅速降低到**級，降低設備各接口間的電位差，從而保護電路上用戶(hù)的設備。過(guò)電壓消失后，迅速自動(dòng)恢復為原來(lái)的高阻抗狀態(tài)。
整個(gè)自來(lái)水廠(chǎng)需要進(jìn)行避雷保護的電纜包括計算機和PLC通訊電纜；PLC柜電源，室外儀表等。具體方案如下：
1.電源保護器
廠(chǎng)區控制室、現場(chǎng)PLC柜、進(jìn)行線(xiàn)端設計安裝避雷器，配置電源保護器。
2．網(wǎng)絡(luò )通訊保護器
PC機、PLC之間共同構成通訊網(wǎng)，根據防雷原理，在進(jìn)出不同建筑物的通訊電纜兩頭安裝防雷裝置、針對PLC可編程控制器通訊網(wǎng)，設計采用雙絞線(xiàn)信息線(xiàn)路保護器來(lái)進(jìn)行保護。
3．所有避雷器的接地電阻必須小于1Ω，安裝完畢后進(jìn)行測試，以確保起到防雷作用。
4．每年雷雨季節前進(jìn)行檢查，若有損壞請及時(shí)調換，每種產(chǎn)品建議有能備貨，以免因某避雷器損壞而破壞整個(gè)防雷系統。
四、自來(lái)水廠(chǎng)的生產(chǎn)調度管理系統（推薦使用）
該系統與生產(chǎn)管理、水廠(chǎng)PLC等實(shí)現了過(guò)程集成，是供水企業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵性系統。
4、1該系統主要組成如下：
△數據采集與監控：能實(shí)時(shí)采集水廠(chǎng)PLC和管網(wǎng)SCADA系統的有關(guān)信息、并從屏幕上加以監視。
△時(shí)段供水預測：對于未來(lái)**時(shí)間內，任意時(shí)段的供水量作出預測，供調度系統和調度員調度參考。
△供水調度：為公司總調度室提供經(jīng)濟的實(shí)時(shí)調度方案（即公司的**調度），對各水廠(chǎng)分配供水量，實(shí)時(shí)地向各水廠(chǎng)下達調度指令。必要時(shí)，調度員可以根據自己的經(jīng)驗以及某些特殊要求進(jìn)行調整。
△日調度統計：對PLC的實(shí)時(shí)數據和SCADA實(shí)時(shí)數據進(jìn)行統計，打印出各種報表。
4、2本系統主要功能如下：
△有多種數據監測措施，既能以表格的方式顯示實(shí)時(shí)數據，又能以圖形方式顯示實(shí)時(shí)數據。
△有數據報警功能，包括報警提示音等多種形式。
△有分時(shí)段用水量預測功能，時(shí)段劃分和用水量預測值可以根據用戶(hù)需要進(jìn)行調整。
△可以對實(shí)時(shí)短期（分鐘級）用水量進(jìn)行預測，并將預測值與實(shí)際值圖示比較，從屏幕上顯示預測值與實(shí)際的變化趨勢。
△能夠對供水量進(jìn)行全市優(yōu)化/經(jīng)濟分派，并自動(dòng)發(fā)出經(jīng)優(yōu)化的供水量指令。
△提供調度員隨時(shí)發(fā)出特調指令。
△可以印出30多種統計報表。
△有系統配置和參數設置功能。
△有系統注冊、維護、日志等功能。
△用戶(hù)界面友好，采用通用的菜單、按鈕、圖形操作界面，直觀(guān)方便簡(jiǎn)單。
4、3營(yíng)銷(xiāo)管理系統
實(shí)現營(yíng)銷(xiāo)管理現代化，治理好水表環(huán)境，提高水表抄收服務(wù)質(zhì)量，確保抄表準確率和水費回收率，減少供銷(xiāo)差，是提高供水企業(yè)經(jīng)濟效益和社會(huì )效益的重要途徑。
①本系統的主要特點(diǎn)：
△對營(yíng)銷(xiāo)部分實(shí)施**的計算機管理，優(yōu)化了組織機構，減輕了員工勞動(dòng)強度，提高了工作效率。
△采用多種抄表手段。（IC卡水表、抄表機、遠程抄表）。
△建立了分布式網(wǎng)絡(luò )支撐工作平臺，支持虛擬網(wǎng)絡(luò )。提供了多種不同環(huán)境的營(yíng)銷(xiāo)管理系統版本，包括單機版，網(wǎng)絡(luò )版。
△是供水企業(yè)信息化建設整體解決方案的一部分，解決了與其他分（子）系統的集成優(yōu)化。
△建立了客戶(hù)管理系統，以客戶(hù)為中心，提供多種為客戶(hù)服務(wù)的手段。
②本系統的主要功能：
△用戶(hù)管理：包括用戶(hù)檔案管理和日常管理兩部分。實(shí)現用戶(hù)的立戶(hù)、過(guò)戶(hù)、改戶(hù)、銷(xiāo)戶(hù)的管理和用戶(hù)的查詢(xún)、投訴、業(yè)務(wù)受理，水費的催收、信息發(fā)布等。
△水表管理：包括水表信息管理和換表管理及校表、修表、移表管理等。實(shí)現用戶(hù)水表信息和水表庫存狀況、運行情況管理。制定計劃，實(shí)現換表、校表、修表、移表、裝表、拆表管理，確保公司計費的公平，公正。
△抄表管理：包括區域劃分與調整多種抄收手段的管理。實(shí)現區域的自動(dòng)劃分和調整，同時(shí)使抄表人員自動(dòng)分派和調整。制定抄表計劃管理，抄表數據錄入，根據水費預測和水表的情況進(jìn)行有效性檢查管理，減少人為的差錯。通過(guò)使用多種抄收手段，實(shí)現抄表的公平、公正。
△收費管理：包括收費管理和催收管理。進(jìn)行收費預測，制定收費計劃，實(shí)現多種收費方式，及時(shí)對欠費用戶(hù)進(jìn)行催費。通過(guò)DDN或PSTN與多家銀行進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現用戶(hù)水費的代收代扣，加快水費回收，實(shí)現收費的公平、公正。
△質(zhì)檢管理：包括制定質(zhì)檢計劃，對質(zhì)檢數據、質(zhì)量檢查、質(zhì)檢通知、消防、補加水量進(jìn)行管理，實(shí)現抄表的質(zhì)量，抄表人員，質(zhì)檢人員考核。
△系統管理：包括職員、部門(mén)、權限的分配、操作日志等基本信息。通過(guò)日志管理來(lái)登記、統計、分析各部門(mén)及員工對營(yíng)銷(xiāo)系統的操作和使用情況。
△統計分析：包括抄表統計分析、質(zhì)檢統計分析、收費統計分析等10多種統計分析，以及調整減免管理。
△觸摸屏查詢(xún)子系統：為用戶(hù)提供歷史各時(shí)期的用水情況、交費、欠費信息和當前水價(jià)信息等，清楚辦理相關(guān)業(yè)務(wù)的流程和手續，讓用戶(hù)更了解自來(lái)水公司的歷史，現狀，企業(yè)機構，規章制度等。
△電話(huà)語(yǔ)音子系統：包括用戶(hù)查詢(xún)，催繳管理，用戶(hù)投訴。實(shí)現用水量、水費、水價(jià)、申請安裝水表等信息的查詢(xún)。根據用戶(hù)欠費情況自動(dòng)拔打用戶(hù)電話(huà)進(jìn)行催繳。根據用戶(hù)意見(jiàn)作出合理安排，反映到各部門(mén)并把結果及時(shí)反饋給用戶(hù)。
△WEB子系統：包括用戶(hù)查詢(xún)、網(wǎng)上交費、新聞發(fā)布、信息反饋。用戶(hù)通過(guò)Internet實(shí)現用水量、水費、水價(jià)等信息的查詢(xún)、網(wǎng)上繳納水費。在網(wǎng)上發(fā)布如停水通知、服務(wù)項目，在網(wǎng)上受理用戶(hù)投訴，反映意見(jiàn)等。
③本系統主要性能如下：
△**性好，可靠性高：包括信息**性和系統**性。通過(guò)對用戶(hù)帳號和授權管理。建立防火墻防止非法侵入，通過(guò)數據加密、數字簽名、訪(fǎng)問(wèn)控制等確保系統的**可靠性。
△數據共享，確保與其它分系統信息的有效集成。
△實(shí)用性強，響應速度快。
△人機界面友好，簡(jiǎn)單易學(xué)，方便快捷。
△系統模塊化設計，可維性好，便于進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。
五、社會(huì )效率
使用先進(jìn)的可編程控制器實(shí)現自動(dòng)控制，可以減少投藥的成本和其它的成本。同時(shí)提高了自來(lái)水公司的科技含量，推動(dòng)了企業(yè)的發(fā)展，提高了公司的競爭力，促使員工對崗位職責的新要求，增強了員工“競爭上崗”和“科技興司”意識，促進(jìn)了員工綜合素質(zhì)的提高。*后能確保上等、足量、**供水，更好地為用戶(hù)提供上等服務(wù)。
