关于城市自来水管网压力的监控

分类：建筑工程论文发表 时间：2012-05-20 10:05 关注：(1)

摘　要：为了实现大中城市的稳定供水，本文研究利用智能数据采集终端和SCADA系统，对远程现场的运行设备进行监视和控制，以实现自来水管网压力、管道压力监测、水流量的数据传送及阀门开关的自动控制，降低了故障率和提高了对系统的反应时间。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。
关键词：智能数据采集终端；SCADA系统
一、概述
自来水厂及供水管网的压力监控来自城市自来水生产调度系统，是城市自来水现代化进程的一个标志，是促进自来水公司生产管理水平迈上新台阶的基本条件之一。随着计算机技术、网络技术和工业控制技术的发展，自来水调度系统的技术发展已经有了长足的进步。
二、自来水供水调度系统的历史回顾
在上世纪70年代以前，我国大部分的供水调度系统采用纯人工方式进行指挥。一般管网中的加压站、水压控制点设有专人二十四小时值班，自来水厂的调度中心通过电话与其联系，从而获得实时的管网压力数据，根据压力情况和经验来指挥自来水厂的供水压力。
随着技术的发展，到80年代前后国内一些单位研制出了“三遥系统”（既遥测.遥控.遥信）。主要由管网终端设备（远传压力表）、数传电台、调度中心台控制器以及模拟屏等几大部分构成，以实现数据自动采集和传输。由于系统主要采用CMOS集成电路为主，结构复杂，故障率高，可用性及维护性都较差。
90年代按照开放的原则，基于分布式计算机网络以及关系数据库技术的能够实现大范围联网的SCADA/EMS系统称为第三代。这一阶段是我国SCADA/EMS系统发展最快的阶段，各种最新的计算机技术都汇集进SCADA/EMS系统中。
第四代SCADA/EMS系统的基础条件已经成熟。该系统的主要特征是采用Internet技术、面向对象技术、神经网络技术以及JAVA技术等技术，继续扩大SCADA/EMS系统与其它系统的集成，综合安全经济运行以及商业化运营的需要。
三、压力监控系统
1、SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、燃气系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
2、智能数据采集终端
   供水管网的压力监测是供水调度最重要的手段之一，全面升级的新一代DLP-P10三高智能数据采集终端已成为供水企业管网压力监测的有力工具。
性能与特点：
l         集压力传感器、微处理器、无线通信模块与自供电电源为一体的结构
l         超低功耗设计，内置电池寿命可达2到6年
l         内置高性能天线设计，一般情况下可在窨井中保持正常通讯
l         终端采样数据均带有采样时标，系统所有终端均与主台的时钟同步
l         强大的主台软件支持，具有实时监测、实时报警、趋势展现、压力分布及报表曲线功能
l         具有上下限报警和变化率报警功能，不受通讯时间的限制，实现逢警必报
l         具有远程参数设置功能，可远程设置保存周期和发送周期
l         可存储3个月以上数据（按5分钟存储1个带时标数据计算）
l         防水设计，符合IP68防护标准

 网络拓朴结构图
3、传统的调度系统是以调度中心工作人员的经验为调度依据的，整个调度决策过程都在调度员的脑海中完成，调度方式方法主观性极强，往往不同的调度员，甚至同一调度员在不同的时刻都会产生较大的偏差。调度预案的生成缺乏数据支持和理论支持，只能根据历史数据和经验进行粗略的估计，调度预案没有对比、难以评估，调度过程难以监控。
新一代的调度系统是把整个管网（包括泵站）数字化、模型化后通过理论计算及计算机模拟后自动生成最佳调度预案。通过智能数据采集终端，SCADA系统可以建立管网模型，一方面可以实时的采集到管网压力信号、流量信号等水网信号，摸清供水区域内的管网压力分布、流量分布、用水负荷分布等；另一方面可以诊断管网存在的问题，如管道口径问题、阀门问题等，给管理调度人员解决问题提供意见。如当某地供水干管发生破裂，SCADA系统可即时监测到压力发生异常波动，马上可以通过地理信息系统，找到事故发生的地点，自动生成抢修方案，供决策人员及抢修人员参考。从而赢得抢修时间，减少损失。
四、小结
智能数据采集终端的应用，解决了以往城市自来水管网压力、流量监测点电源难寻，信号差、实时性不强的特点。根据安装在区域边界和区域末梢的仪表数据，调整进水管线上的控制阀，可方便准确地控制压力，均衡管网水压，实现管网低压供水，从而减少漏失量并节省能耗。
现代的城市供水调度系统可以对远程现场的运行设备进行监视和控制，以实现自来水管网压力、管道压力监测、水流量的数据传送及阀门开关的自动控制，降低了故障率和提高了对系统的反应时间，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压力、水流量的实时数据与开关状态等数据，信息传输到自来水公司的监控中心，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，提高了整体的服务水平，从而实现了城市供水的信息化、现代化。
参考文献：
1.    王煜明  何志勋  林建敏  何小青  杨伟明《新一代供水调度系统的探索》
2. 火正红  王煜明，《供水管网的科学管理》200092