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關鍵詞:中心調度 監測系統 管理 效益
一、公司中心調度室的主要功能及設備
1、中心調度室的主要功能及職責管理范圍。公司中心調度室負責對公司各供水生產環節的宏觀調度,協調解決生產中出現的困難。一方面通過協調水廠供水量及出廠水壓,合理指揮水廠機泵的開停,宏觀調節管網運行以保證服務水壓;另一方面通過合理安排每日管道施工工程及處理管網事故,合理調整閥門狀態、協調、平衡管網供水,協調水廠完成公司每日供水計劃,對公司近期供水趨勢作預測,盡量降低電耗,在供水系統出現故障時,盡快制定應變措施方案,同時負責供水調度設備的維護,以保證調度系統的正常實時運行。
2、主要技術設備。經過多年的努力,目前已經初步建立了計算機輔助調度實時系統及通信系統。在中心調度室已建立網絡平臺結構,有前后主副兩臺機,并能自動產生調度日報表。
二、公司供水調度實時監測系統
1、系統結構。目前公司已經初步建立起分布SCADA三遙實時監控系統分二級調度模式。在管網多處設測壓點,單參數RTU終端,并設置實時測流點。在公司調度中心配有前臺機及后臺機,中心服務器負責對每天采集大量生產數據進行存儲,并能自生成生產調度日報表。
2、系統主要功能。(1)能夠對調度所需的多參數進行實時監測,提高了各級調度人員實時調度處理能力;(2)系統實現多任務處理功能,在網絡平臺上可同時進行實時監測,報表統計處理、打印、決策支持分析等功能;(3)系統實現多種方式的通信功能,如隨機點測、巡測、自動補調、調日統計報表、下傳調度指令等功能;(4)系統實現多種曲線、圖表顯示等功能,方便調度人員查詢了解;(5)系統組態,系統提供在線組態功能,新水廠、新的站庫、測壓點等參數通過組態定義即可完成。
三、公司供水調度輔助系統
供水調度輔助決策系統作為一個獨立的工作站掛在網絡平臺運行。系統為深化調度經濟優化運行提供了一種科學管理手段,從而使供水調度由經驗型向科技現代化管理逐步轉變。
1、系統實現原理。系統實現是基于數據庫的知識學習原理,對大量的公司積累歷史數據進行處理并輔以專業知識,構成數據知識學習規則庫,基于數據庫的知識學習原理是指在計算機數據庫管理的基礎上,運用了較高級的處理技術如:回歸分析,平滑處理,聚類分析等處理,反饋修正,經不斷提煉驗證而獲得數據規則知識。
我們對大量的公司生產歷史數據統一分析,發現各種相關數據存在一定的規律,如在一定的約束條件下,廠出水壓力同合計電耗呈正態分布,平均日出廠水質同二級綜合效率接近理論分布關系等,公司時供水變化高低峰存在規律的數據,經查詢生產記錄發現有一定的原因,如突然爆管、停電影響水廠計量儀不準,影響電耗偏離等,這些信息在推理分析中會揭示出來。
2、系統實現功能。(1)線性回歸自適應法預測次日的需水量,并將水量分解到個水廠形成參考調度方案,此工作由決策系統自動完成。(2)提供人機對話界面及背景生產信息提示,專家可對方案進行修改,形成可下達的執行議案,人機對話界面主要是幫助專家處理突發性不可預測的影響供水因素。(3)用基于歷史數據庫的知識學習原理,建立各種數據推理規則庫,且隨著系統的使用時間增長,數據的累計增加,系統規則知識庫有自學功能。(4)對昨天公司及各水廠生產情況如供水總量,合計電耗等進行分析,提供數據及文字分析報告給相關部門及公司領導分析決策。
四、供水調度管網閥門管理系統
管網調度軟件主要從供水調度角度強化對閥門的管理,系統實現采用了AUTOCAD的高級開發系統ADS,實現與外部多媒體數據庫關聯技術,主要完成以下功能。
1、管網圖籍資料的計算機管理:分層輸入管線、街道、地名、閥門、河流、標高等背景。
2、閥門管理及爆管事故關閥方案智能化處理建立閥門圖形空間數據庫,如閥門編號、地點、型號、轉向等,用計算機按閥門編號進行管理,可按編號對閥門進行空間定位查詢,此項功能極大地提高了調度人員的查找速率。同時計算機畫面點中爆管出,可自動漫游搜索管線上要關的閥門,同時顯示停水影響大致范圍,并指出范圍內的重要單位,此項功能對于幫助分析處理事故有較大作用。
3、閥門操作開關歷史庫建立。按編號建立閥門開關時間,轉數、操作人,建立閥門開關軌跡庫,便于調度了解閥門運行狀態。
4、閥門現場詳細圖例位置示范,針對閥門的絕對定位坐標獲取有困難,系統在多媒體數據庫中嵌入圖片、資料,提供閥門的現場相對坐標背景圖,可按編號在管網中空間位置調出,極大地方便了現場操作人員及時準確找到閥門。
五、系統綜合使用評價
1、供水調度三遙SCADA實時監控系統。實時監控系統是城市供水實時調度的基礎,就我公司目前使用來看,提高信道及主要通信設備的可靠性及采用多種備用手段是我們應該加強的工作。
2、供水調度輔助系統。此系統各項設計指標完全滿足實際使用要求,其中包括水量預測精度在±2%以內,公司總電耗目標控制精度在±2%以內,系統綜合實用可信度達95%以上。
3、供水調度閥門管理系統。作為輔助決策系統的一個子系統,此系統主要從供水調度要求對管網運行管理角度出發而建立,空間定位查詢,背景圖管理及爆管關閥智能化處理等實用功能,提高供水調度對管網運行事故應變措施處理能力。
關鍵詞 水廠;監控;GPRS
中圖分類號 TP 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)031-0109-01
某自來水廠給縣城提供生活用水,隨著城鎮化進程的推進,提供足量和足壓的自來水就成了水廠需要解決的問題。建設基于GPRS的水廠監控系統,通過對供水設備的智能監控、合理調度、參數優化來提高效率,保證供水質量,滿足用戶對用水量的需求。
1 系統簡介
系統對現場設備、工藝數據,特性參數進行實時檢測,監督管理和自動控制。系統遵循“功能和危險分散,監督和管理集中、數據共享的原則”,采用計算機集中監視管理,分散就地控制的集散控制方案,整個系統主要由監控中心,現場控制兩部分組成。如圖1所示。
圖1 水廠監控系統系統圖
監控中心:配置計算機、以太網交換機、打印機、UPS、投影儀等,通過計算機與設備網絡連接,實現生產過程信息共享,在授權下客戶端計算機可以實時瀏覽全廠設備運行狀況和現場實時場景。
現場控制:水廠廠區由3個現場PLC工作站及兩級控制網絡構成。主干網為光纖工業以太網絡;下層為工業控制網絡、現場總線等;監測點通過GPRS遠程傳輸現場數據。
2 系統設計
1)監控中心:將水源地,現場設備,管網作為監控節點。工控機作為服務器,監控軟件采用組態王,設備狀態和數據通過圖形和報表在屏幕上呈現出來,給人以生動、直觀的效果。能接收用戶指令的操作控制。監控中心可以分為幾個子系統:通訊子系統、數據子系統、故障子系統、調度子系統。
通訊子系統:①監控中心通過以太網與現場工作站進行通訊,對各工作站進行分散控制和集中管理。各工作站PLC通過現場總線方式和現場PLC和儀表進行通訊;②遠程監測點通過GPRS數據終端與監控中心進行通訊,GPRS網絡的工作方式是以IP地址尋址為基礎的,所以服務器端采用Internet公網連接。GPRS數據終端上電后,根據預先設定在其內部的IP地址主動訪問服務器,建立TCP/IP鏈路。當服務器要向某個監控終端提出數據請求時,它會根據IP地址和身份識別碼來找到對應的終端,將命令下發到該終端。終端響應后通過GPRS把數據發到服務器。管理層監控終端訪問相應的網站可瀏覽現場運行狀態、數據,高級管理權限的人員還可對現場設備實現遠程控制。
數據子系統:①把采集的實時數據保存到數據庫中(數據庫采用 SQL server2000);②數據的顯示,可以用多種圖形形式表示;可設置不同的查詢條件獲得相應的數據;可查詢某一時段內的歷史數據,以歷史報表的形式顯示;可查詢報警記錄,獲取報警時間、原因、響應狀況等信息。
故障子系統:系統根據反饋的數據可以判斷系統常見故障,給出相應的解決方案。
調度子系統:根據獲取的監測信息和調度規則,對整個系統的設備進行監控。調度人員可根據實時掌握的動態信息,提出優化調度方案進行遙控,滿足用戶的需求。可以對系統進行遠程的手動控制,控制現場設備的起停。
2)現場控制:①數據采集:現場安裝數字式傳感器、在線式分析儀器、電力儀表,監測點安裝GPRS數據終端模塊。傳感器和儀表具有標準的通信接口可與PLC和GPRS數據終端模塊相連。GPRS數據終端模塊內置嵌入式處理器對數據進行采集處理、協議封裝后發送到GPRS/GSM 網絡IP主機;能接受IP主機通過Internet 發來的命令,進行解碼后發給驅動裝置執行。數據終端模塊具有唯一卡號的SIM卡和DTU身份識別碼。監控中心必須知道這個身份識別碼才能監控這個終端設備從而增強了系統的安全性。系統中選用的GPRS數據終端模塊是深圳宏電的H7710 DTU,其支持透明數據傳輸協議轉換,支持虛擬數據專用網,支持同臺數據中心域名和IP地址;②就地控制:取水工作站、水處理工作站、加壓泵工作站。工作站通過PLC對現場的設備進行集中控制。
取水工作站:主要是給水廠提供源水,由于縣城周圍沒有合適的水源,系統通過深井采集地下水。系統采用多個深井,分散分布,無人值守。采用無線通訊方式對取水工作站現場數據要進行實時采集,深井泵由PLC進行就地控制。GPRS數據終端實現數據和狀態遠程傳輸到監控中心,同時能接收上層PLC和監控中心的調度指令。
水處理工作站:水廠水處理過程很重要的工作就是控制好出廠水濁度和余氯,系統采用在線式分析儀器是具有微處理器的智能設備,把處理過程中的水質的檢測情況及儀表的工作狀況匯入監控中心系統,出廠水質基本控制在濁度≤0.3NTU,余氯0.6 mg/L~1.2 mg/L。
加壓泵工作站:把蓄水池中的清水通過管網供給用戶。實現數據的遠程傳輸,設備狀態反饋。監控中心也可以根據供水管網的壓力和流量遠程控制泵站水泵電機的起停。加壓泵站可安裝兩種大小功率的多臺水泵,可以根據用水量的需求在運行時合理搭配,再加上變頻啟動可以達到很好的節能效果。水廠出口管網流量、管網監測點壓力、水泵電機的運行狀態、電機累計運轉時間等相關數據監遠程傳輸到監控中心。
本文論述了基于GPRS的水廠監控系統,用戶可以在任意時刻登錄Internet網了解全廠設備的運行情況;監控中心根據不同的深井不同的水位和累計運行時間來遠程調度深井泵電機的起停,錯峰用電分時取水,提高效率和降低費用;各個工作站的PLC之間獨立運行,實時監測管網壓力,調整加壓泵站水泵的運行狀態,保證提供足量和足壓的自來水。系統后期可增加短信模塊,通過短信通知方式使用戶第一時間了解設備運行情況。監控技術的發展始終與最新技術的發展息息相關,更好地、更及時地應用最新技術,這樣才能使水廠監控系統不斷地發展和完善,以滿足人們的需求。
參考文獻
[1]李鳳云,嚴德昆,季峰.GPRS城市供水遠程無線檢測管理系統[J].機械與電子,2007,1:80-81.
[2]H7710 DTU使用手冊.深圳市宏電技術股份有限公司.
關鍵詞: 城鎮 供水管網 設計
城鎮現代化的腳步越來越快,供水規模也隨之增大,如何做好供水工程的管理,提高供水效率,是企業應當思考和解決的問題,因此,需要針對供水管網的特點建立起一套經濟適用、先進而可靠的供水管理與檢測系統,為供水工程的科學管理提供準確的信息。筆者以府谷縣為例, 談談如何進行城鎮供水管網監測自動化系統。
1設計的目標
供水工程自動化測控系統分三大模塊: 供水生產自動監控,實現機泵自動啟停、各高位水池電腦監控、水位自動調節、管網壓力恒定等功能, 并實現模擬屏實時顯示運行狀況,實現水質、水壓、流量的實時檢測, 異常情況報警功能; 供水規劃、收費管理信息化模塊, 實現抄表員利用抄表器錄入, 引入收費軟件, 實現電腦收費; 檢漏模塊, 購置先進檢漏設備若干, 培訓熟悉供水管線, 掌握先進檢漏技術的稽查、檢漏人員, 城市管網發生漏水爆管時建立應急體系。
1.1各設備的功能如下:
顯示功能:負責顯示各高位水池、一水廠、二水廠、馬家溝加壓站的水位、電機電流、電壓、出廠水流量、水壓,顯示各加壓站的設備開停狀況、設備開停時間。操作功能:遙控操作馬家溝加壓站的設備開停, 現場操作一水廠、二水廠設備的開停( 分自動和手動遙控功
能)。
參數設置功能: 設置高位水池的上限水位和下限水位,作為加壓站設備開停依據。校時功能:為下位機設置統一時間, 讓系統在一個時
鐘下工作。曲線顯示功能:水池水位變化歷時曲線圖( 包括高位水池、加壓站蓄水池水位變化曲線) 。
檢測功能:檢測一水廠的蓄水池水位、電機電流并將數據回送給調度計算機。執行功能:執行計算機發來的命令, 啟動或停止加壓泵。
執行功能:依據調度計算機發來的高位水池水位數據,自動啟動或停止加壓泵的工作或依據調度計算機發來的開停命令,執行開停泵的動作。高位水池遙控終端: 監測高位水池的水位變化情況,回送給水廠調度計算機。
1.2管網信息管理系統
某自來水公司城市供水管網系統成為制約供水服務質量的瓶頸, 造成有些老城區居民用水仍存在問題, 而水廠有水供不出去。通過提高供水管網科學管理和決策水平,從而提高對外服務質量。供水管網自動化系統是建立在計算機上以實時動態的供水管網現勢圖為基準的, 能夠處理以供水管網為核心內容的空間信息和各種相關信息的一個綜合信息系統,對供水規劃、設計、調度、搶修和圖籍資料的檔案管理提供強有力的科學決策依據, 實現分析決策的全計算機操作過程。
整個系統建成后將實現如下目標: (1)全范圍內管網圖籍資料的計算機管理。 (2)能夠快速提供準確的搶修、施工方案決策支持。 (3)查詢各種供水管網信息, 提供標準的規劃、設計圖紙。 (4)網絡功能實現中心與工作站的信息聯絡。 (5) 實時有效的管網動態監測分析,提交供水調度決策支持。
2系統功能
2.1 關閘和擴大關閘方案及網絡分析
如果出現水管爆漏, 只要用鼠標點擊管線上的爆漏點,系統就能顯示出受影響的管段和地區, 給出相應的關閘方案, 并顯示出所有應關的閥門, 輸出關閘報表、關閘圖和因關閘影響停水的重要用戶信息。如果應關的閥門不能關閉止水, 還可以給出的擴大關閘方案, 并向受影響的用戶發出停水通知。
對給出的關閘圖, 如果閥門位置比較難找或閥門卡表達不清, 可以現場制作閥門的綁點圖。
對管網進行模擬仿真分析, 顯示管線的連接情況和供水狀態。
2.2 調圖及一般圖形顯示和分層顯示功能
按鼠標定義的區域, 道路、重點單位檢索及1:500或1: 2000比例尺的圖幅號調入管網圖。
一般圖形顯示功能包括: 中心放大、中心縮小、窗口放大、平移、前移窗口、恢復原圖、視圖刷新、鼠標容差調節、顯示重點單位、點方式查詢顯示。
2.3 查詢檢索及統計功能
按自定義條件進行綜合管網設備( 如管線、閥門、消火栓等) 信息查詢。
產生查詢報表以及按報表反向查圖功能。
具有由用戶任意選擇范圍統計的功能。
按道路、安裝時間、材質、管徑、時間段等條件進行管長及閥門數據統計。
消火栓、排水閥等管網附屬設備的綜合統計及漏點統計。
某些統計應用中的直方圖和餅圖功能。
2.4 網上功能
整個公司的任意部門都可以利用網上瀏覽器, 查看動態的管網信息, 修改過的管網數據,及最新修改數據的效果等。
平時修漏部的關閥方案圖和工程開叉關閥圖在網上進行, 各部門很方便地知道何時何地進行關閥而導致用戶缺水,及時解答用戶的疑問。
3結束語
隨著城市人口的增多, 供水單位的管理方法和管理水平直接影響到其效益的高低, 也影響到國家或某一地區的經濟發展速度,要想提高供水行業的管理效率, 管理能力和管理水平,關鍵是利用計算機和網絡技術,建立供水管網自動化系統。這樣可以消除管理中的冗余流程,節約大量的人力資源, 也減少出錯率, 切實提高辦公效率。
本文提出了供水管網自動化系統建立的思路和目標,理論上取得了一定的成績,但整個系統的開發還停留在理論階段。隨著Internet 技術的發展和Internet 網在全國的開通,以及家庭電腦的普及, 在網上建立通用的供水管網自動化管理系統, 供水單位在電腦上就能實現對供水管網信息的實時動態查詢, 以便迅速解決各種供水事故,這種完善而又實用化的系統, 必將在供水行業管理中發揮更大的作用。
參考文獻:
[1] 路玲玲, 吳曉明, 任杰城市地下管網信息管理問題研究[J]地域研究與開發,2008,( 2): 47- 501
【關鍵詞】齊河縣;農村飲水;飲水安全
1建設現狀及成效
經過2007—2015年的村村通自來水和農村飲水安全工程建設,全縣共新建5處地下水優質水源地,分別是蘆莊、韓莊、水牛趙、馬集、趙官,水源類型均為奧陶系巖溶水,每眼水源井深400~450m,單井出水量200m3/h以上,水源水質水量完全滿足飲水需求。全縣共建成18個供水站,按照不同供水需要布設于鄉鎮。依托優質水源地,將全縣供水站聯網,陸續建成5處供水水廠,分別是縣一水廠、二水廠、黃河國際生態城水廠、焦廟水廠、趙官水廠。建立了全縣供水網絡體系,供水質量和供水水平大大提升,日供水能力達10萬m3/d。截至目前,全縣共鋪設農村供水主管道125.4km,村內及入戶管道456km。
2主要做法
2.1健全推進機制,強化組織領導
為切實抓好農村飲水安全工程各項工作落實,齊河縣專門成立了由縣政府主要領導為組長,由縣發改委、財政、水利、國土、農業、涉及鄉(鎮、街道)等單位負責同志為成員的城鄉供水工程建設領導小組,明確分工與職責,研究解決工程推進中的困難及相關重大問題。抽調專人組建齊河縣農村飲水安全工程建設管理處,內設辦公室、財務組、工程組、協調組,保障項目建設及日常組織協調工作。縣、鄉(鎮、街道)、村逐級建立健全了領導機構,層層簽訂飲水安全工程建設管理責任狀,落實每一個年度的目標任務和具體職責,為全縣農村飲水安全扎實有序開展提供了組織保障。
2.2廣泛籌集資金,保證投入到位
在開展農村飲水安全工程建設的過程中,提前編制工程預算投資計劃和實施方案,最大限度地爭取上級資金支持,不足部分在一定程度上提高縣級配套比重,廣泛發動村級群眾自籌,吸收民間資本,通過多元化資金投入,確保各級資金及時足額落實到位,切實保障工程建設資金需求。截至目前,全縣累計投入飲水安全建設資金2.22億元,其中爭取省以上級資金0.74億元,市縣配套0.68億元,群眾自籌0.8億元。
2.3科學編制規劃,優化供水水平
一是全縣主要供水管網,通過對供水管線若干個點進行動態測壓、測流,計算機實時進行管線監測,制定最佳供水調度方案,從而保證合理的管線輸水服務壓力和最大限度地節約能耗。二是運用先進的計算機技術,采用自動監測與控制技術來代替傳統人工巡檢,建立供水信息網絡,實現輸水過程的自動監測與控制。三是在較大程度上打破城區、鄉鎮行政區域界線,以水廠所在地為供水中心,根據水廠供水能力和管道流量、壓力要求,統籌制定水廠管網延伸、銜接、改造、升級的具體施工方案。
2.4嚴格質量管理,打造優質工程
一是嚴把工程施工關。通過招投標嚴格施工隊伍選擇,施工過程中嚴格按照農村飲水安全工程建設標準及設計要求施工,施工單位建立施工檢查制度,對工序質量進行檢查,執行班組自檢、施工隊復檢、項目經理部專職質檢機構終檢的質檢程序。二是嚴把材料設備質量關。對工程建設所需主要材料、設備,以公開報價方式優中選優,對工程所用管材、鋼筋、水泥、砂子、石子等建筑材料由工程質量檢測單位檢測合格后方可使用,杜絕不符合工程要求的材料設備進入施工現場。三是嚴把工程建設質量關。建設單位和監理單位對工程建設實行全程質量控制,做好事前、事中、事后管控,充分發揮受益群眾監督作用,對工程進行現場監督,實現群眾全過程參與。
2.5實施聯村并網,促進規模化發展
全縣農村供水工程點多、面廣、量大,情況復雜,推進全面聯網首先要考慮解決好供水管徑、供水量、供水壓力等諸多因素。為解決技術因素制約和盡快實現城鄉一體化供水目標,縣政府多次召開專題會進行研究并邀請省飲水專家評議,最終結合縣域實際情況,制定了切實可行的實施方案。在推進城鄉供水一體化進程中,及時調整優化農村供水工作思路,突出兩個轉變,較快實現了規模化發展。即全面調整供水結構,突出由群井聯村供水向新型農村供水水廠的轉變;全面提高供水水質,由農村飲水解困到全面提高農村飲水質量,突出農村供水城市化的轉變。配備安裝供水信息化調度系統,并改造升級供水主管道。
2.6提升管理水平,實行企業化經營
供水工程建成后,全面推行“公司+協會”管理模式,縣、鄉分級負責,實行專業化、企業化經營管理。水廠內供水設施,由縣級供水公司進行管理,水廠外供水管道及附屬設施由各鄉鎮供水協會運行管理和維護。供水公司實行目標化管理,建立健全各項管理制度,細化崗位職責、配齊管理及技術人員。供水以出廠水量及水表校準,向供水協會計收水費,水價由縣物價、財政、水利部門組織供水管理單位、受益群眾代表,以聽證會等方式統一核定,保證水價在群眾可承受能力范圍之內和合理區間。各鄉鎮供水協會充分結合各自實際,建立健全用水管理制度,村級建立水管員聘任制度,以公開競爭方式選拔有經驗、有群眾威信、責任心強的人員擔任水管員,水管員認真履行供水管線巡查、供水設施維修、村外及入戶水表抄讀、水費收取等職責,鎮、村兩級對水管員實行年度考核、動態管理。
2.7注重源頭治理,加強水源地保護
一是加強水源地保護規范化建設。編制完成了水源地保護區規范化建設實施方案,在水源地設置警示標志,埋設界樁;在保護水源井圍墻及管理房周圍安裝了監控設備,在水源地供水設施上安裝了報警裝置,保護水源;建成兩處水質檢測中心化驗室,定期對水源地水質進行化驗檢測,不定期抽檢,充分保障供水質量。二是加強水源地保護應急管理。制定了齊河縣飲用水水源地應急管理預案,在發生災難性干旱、洪水、水源污染以及重大設施、設備安全事故等災害及事故時,確保飲用水水源地得到快速有效應急處理,保證飲水安全。三是加強備用水源地保護。在趙官鎮葛莊、馬集鎮紅堂、紅堂南、邱集南共建成5處備用水源地,按照備用水源地保護要求,設置界碑、警示牌等醒目標識,并進行全天候監控,水源地監測影像實時上傳到縣級信息化中心平臺,切實加強了備用水源地的保護管理。
摘要:城鎮供水是城市市政公用基礎設施之一,是人民生活和生產建設發展的物質基礎,城鎮供水的健康發展對于提高城鎮的功能和品位,加快全市城市化和現代化進程具有不可替代的重要作用,本文就瑞安市集鎮供水狀況及如何更好的發展集鎮供水事業提出一些拙見。
關鍵詞:城鎮供水;現狀;改造;發展
中圖分類號:U223 文獻標識碼:A
供水情況
瑞安市集鎮供水有限公司(以下簡稱集鎮)為瑞安市水務集團有限公司獨資子公司,負責向市中西部4鎮一街道(馬嶼鎮、高樓鎮、湖嶺鎮、陶山鎮、仙降街道)供應生活、生產用水。當前,集鎮供水相當一部分設施系上世紀80年代改水時期按照改水標準建成的,其間也經過多次技改,水量水質能基本滿足當地的經濟社會發展的需求。但是,隨著城鎮化建設的發展,產業鏈逐漸加強做大,外來人員不斷的增加,集鎮供水資源短缺的矛盾越來越嚴重,供水基礎設施的不足逐漸顯現,水質型缺水的問題日益突出,村鎮居民對生活生產用水的需求逐年迫切,特別是每年夏季,供水問題尤為突出。
集鎮現供水能力達到5.71萬m3/d,2010年度供水量為1252萬m3,出廠水4大指標綜合合格率為97%,下轄10個凈水廠。參考本市“十一五”規劃綱要內容,人口自然增長率控制在5‰以下,且集鎮供水用途多為居民用水,因此,供水規模在今后5年內增長率不會太高,從生產報表上分析,將以每年 2%-3% 遞增,從表一中得知生產能力超出最高日供水量0.98萬m3,但仙降、馬嶼、陶山3大水廠在供水高峰期已滿負荷運行,安全供水依舊嚴峻,盡管各水廠技術改造都已開展,從一定程度能緩解供水高峰期的挑戰,但總體而言,今后幾年的供水重點是在保障現有的供水基礎上,加強原水供應保證率、提高供水水質、降低生產成本和提高企業綜合效益。
當前安全供水存在的問題
1. 各水廠水源單一,備用水源缺乏,仙降、馬嶼片水源是從市區自來水公司(以下簡稱市區)吳界山DN1200原水管上取水,其取水點是吳界山取水泵站和趙山渡北干渠上安取水口。據了解,明年吳界山取水泵站將停運,作為備用水源,一旦趙山渡北干渠大修或水質受污染,將會啟用吳界山取水泵站,但其取水量為12.8萬m3/d(開啟3臺水泵),而市區需求原水約15萬m3/d,勢必會出現集鎮和市區“爭原水”現象。如果市區限制或限量集鎮取水,仙降、馬嶼片將全部停水。仙降、新江水廠原水源為仙降塘河河水,現受污染,連IV類水質標準都達不到,馬嶼水廠原水源為河岙底水庫,現也已受污染,且輸水管口徑DN250、長度5km,流量0.45萬m3/d,遠遠不能滿足現取水量;湖嶺、龍湖水廠都是現有的一個水源,一旦水源斷水,水廠也將停止制水;陶山、碧山主水源情況相對較好,其水源馬鞍山水庫集雨面積13.60km2,水庫總庫容123.94萬m3,正常庫容91.7萬m3,馬鞍山發電站有完善的管理制度和防護措施,但備用水源趙山渡北干渠沙門取水泵站,取水量僅為0.62萬 m3/d,不能滿足現有供水量1.2萬 m3/d的要求。
2. 水源污染嚴重,監管手段乏力,隨著鄉鎮農村經濟的發展,出現大量的生產、生活污水直接排入水體,造成大小溪河水中污染物含量超標。平陽坑水廠半嶺塘水庫受黃巖山養豬場排放物污染,其水質不能符合飲用水原水國家標準(GB3838);龍湖水廠取水口離該鎮排污管排放口不足30m;曹村水廠三門坑水庫多年未清淤,庫底腐物及淤泥層影響原水水質;湖嶺水廠三十三溪毒魚現象時有發生,最近一次1月11日又發現有人在取水口上游100m附近毒魚,造成湖嶺水廠6個小時停產。
3.供水保證率低,集鎮水廠水源基本是水庫水、河流水、山溪水為主,一些鄉鎮在豐水期間,水量豐富,供水保證率達95%以上,一旦進入枯水期,山溪徑流量不足,溪河斷流。平陽坑水廠臨時水源仁加垟溪流,今年11月份后徑流量減少一半,水廠原水供應嚴重不足,造成當前間歇性停水;龍湖水廠取水點趙山渡庫區下游2公里處的飛云江水位下降,趙山渡無開閘放水時接近斷流,不得不在低位河床上挖井取水;湖嶺水廠取水點溪面干枯,在挖深取水井后才能勉強取水;曹村水廠三門坑水庫庫容小(1800 m3),調節能力差,豐水期溢流,枯水期如果沒下雨只有15天的取水量。
4.制水工藝簡陋,檢測設備、制度不完善,出廠水水質難以保證,部分小水廠工藝構筑物單一。曹村水廠沒有澄清池,過濾池也使用多年未進行翻修,過濾效果不理想,加藥消毒還是采用滴加法;江溪、新江水廠一體化凈水設備使用多年,局部鋼板生銹腐爛,濾沙、斜管等需清洗更換;凈水工缺乏專業技能,藥劑投加全憑經驗,一旦下暴雨等原因造成原水濁度變化大時,措手無策;電耗、藥耗、氯耗高居不下,像龍湖水廠年均電單耗為300kwh/kt,是新江水廠的2倍。
5.管網陳舊,管材質劣,加上瑞安系軟土地基,沉降厲害,造成漏失嚴重,所有水廠漏失率在30%以上,個別水廠超過50%,平均漏失率達45.67%,遠遠超過水利部對城鎮供水漏失率的要求,也給原水供應量造成很大壓力。
三.近期對策
1.督促馬嶼鎮、湖嶺鎮、高樓鎮及職能部門開展三門坑水庫清淤整修、半嶺塘水庫、三十三溪等的水源保護工作,加強各水廠對水源地的保護巡邏措施;曹村水廠趙山渡南干渠應急取水口和平陽坑水廠引水應急管盡快投入使用;湖嶺水廠取水井和龍湖水廠的2個取水井加強管理維護,汛期期間合理選擇使用;湖嶺取水口遷建工程督促施工單位加強工程質量和進度,盡早投入運行。
2. 凈水構筑物大修或技改,仙降水廠的水力循環澄清池和過濾池更換沙和斜管等,以提高處理能力,達到1.5萬m3,馬嶼水廠0.5萬m3/d過濾池需大修,江溪水廠原一體化設備(30 m3/h,50 m3/h各一套)進行清洗、防腐、增加沙層厚度,加上新安裝的一體化設備(250 m3/h),實際日供水可達0.8萬m3,曹村水廠新增一套加藥和消毒設備,過濾池換沙,以提高水質。
3.落實水廠生產人員的生產責任,加強凈水環節的現場管理力度,減少無效排泥和無效反沖洗的次數,盡量提高原水利用效率,原水濁度變化時,根據需礬量進行原水流量調節和計量投藥;對泵送供水的水廠建立高位水池監測儀器,充分合理利用水池調節功能,及時啟、停水泵運行,確保高位水池處于經濟運行狀況,即節水又省電;針對農村供水日變化系數大,夜間用水量小的特點,制定供水調度計劃,在用水低谷期,適當降低供水壓力;根據水廠實際情況和水泵工況點效率,合理調配,充分挖掘水泵機組運行效率,對功率、單位能耗較大的電機進行變頻調速改造。
4.化驗員、凈水工等工種加強培訓,盡可能持證上崗,有條件的水廠配備在線式水質監測儀器,平陽坑-龍湖水廠增置廠級化驗室化驗設施,正常開展水質常規檢測工作;生產技術部門及時整理匯總分析各項生產運行經濟指標并有針對性的提出務實有效的意見。
5.仙降、馬嶼、陶山、梅嶼、荊谷等區域二、三級新建管網盡快投運,舊管網可以利用的并管,多余的截斷廢除;加強水量計量準確性,實現標準化統計數據,對自用、消防、綠化建表計量;淘汰不合格、技術落后的材料,規范安裝隊伍施工質量,建立管網巡查隊伍,配置監測儀器,加大對偷盜水打擊力度,鼓勵用戶主動報漏查漏。
6.嚴格落實集團公司的安全生產要求,堅持重大事故上報制度,建立制度化管理,制定水質污染、設備檢修、管網爆管等造成的大面積、長時間停水的應急預案并定期演練;平時多檢查、多落實、多監督,全力做好安全生產管理工作,每月開展生產、內保、施工等安全自查工作,特別是要保障重大節假日用水安全。
四.遠期計劃
1.加快城鄉供水一體化進程,發展區域供水,即可解決水源單一問題,又可解決供水設施布局不合理和重復建設的問題,充分利用有限的水資源。市區公司的江北水廠、擬建的新江南水廠可以向周邊的鄉鎮村莊供水,以馬嶼、陶山為中心,向周邊或更遠的鄉鎮輻射供水網絡,關閉供水量小、處理能力差的小水廠,作為儲備生產能力。
2. 加快新水廠的建設步伐,仙降、馬嶼、陶山現有供水能力的相對不足,必須加快上馬建設仙降、馬嶼和陶山新水廠,特別是馬嶼新水廠的建設刻不容緩,供水生產基礎設施的建成投運是安全、正常供水的最大保障。
3.有計劃地推進碧山、桐浦、湖嶺、龍湖、曹村和平陽坑等鄉鎮的主管網改造工程,村級管網改造工程,并以新管網為基礎,逐步淘汰舊管網,從根源上降低漏失率。
4. 建立管網圖檔地理信息的管理系統,對現在已經竣工的管網竣工圖進行數字化,舊管網通過專業探測公司獲取管網空間數據,建立數據庫,實現動態管理。
5. 作為集團公司總調度系統的分支,建立相應的調度系統,實現生產監控、管網流量壓力監測、公司調度及與各水廠相關調度數據信息交換,并結合地理信息系統,識別管網漏失,對管網故障進行定位;根據實時數據、調度原則及建立的管模,進行快速實時平差計算,給出各種條件下的優化經濟調度方案;采用多變量管網水質模型技術,結合現場采集的實時數據進行校驗,逐步實現管網水質精確分析。
關鍵詞:實時監控系統;歷史數據; Proficy Historian;Client/Server
Abstract:Domestic water supply industry is getting higher and higher degree of automation, the application of automation technology has greatly improved the water quality of water works water supply, improve water supply safety and reliability, and improves the management level, to create a good economic benefit and social benefit. This paper introduces the United States of America General Electric GE IP software in water supply factory remote monitoring system application, system structure and function and the realization method.
Key words:Real time monitoring system; Historical data; Proficy Historian;Client/Server
中圖分類號:U672.7+4文獻標識碼:A 文章編號:
前言:
實時監控系統、歷史數據庫系統和信息網絡是企業生產信息化的基礎和關鍵,它能為企業的管理者提供全廠的生產實時數據及長達數年的生產歷史數據,同時提供數據監視及分析工具,將為提高企業的生產管理水平起到至關重要的作用。
考慮到實時監控系統、歷史數據庫系統和信息網絡的重要性,在選擇和設計時,歷史數據庫應認真貫徹國家關于企業生產信息化建設的相關標準,利用現代化的計算機網絡系統和通訊手段,在技術開放和高度集成的基礎上,突出信息的完整性、準確性和及時性,實現全廠范圍內的信息共享。
1系統架構
圖1 系統架構圖
水廠的運行自動化水平為正常運行時現場無人值班或少人值守。水廠自動控制系統由管理控制級和設備控制單元組成。
包括兩個組成部分:生產過程的監測與自動控制系統;生產管理計算機網絡系統。
生產過程的監測與自動控制系統由HMI和數據服務器及各個工作站(具體為取水泵房工作站、沖洗泵房工作站、送水泵房工作站、調度工作站等)組成。
生產管理計算機網絡系統由各個工作站和HMI和數據服務器之間通過以太網相連,中央控制室主控機部分采用SCADA冗余同步系統,其冗余主要包括:實時、歷史、報警同步、控制輸出的唯一性等方面。主SCADA是監視和控制的唯一的數據源,操作員站必須通過主SCADA進行監視和控制;備SCADA必須保證同主SCADA的實時數據同步。保證了數據采集的安全性;
為提高水廠的自動化程度,方便廠長等高層領導通過Web瀏覽實時查看歷史生產信息、數據采集、生產控制、報表分析等信息,采用Portal軟件為實時決策生成提供基于網絡的可視化分析解決方案,以提高水廠的實時歷史生產信息共享和生產效率。GE IP的Proficy系列產品可提供完整的技術解決方案。
自動控制系統由管理控制級和設備控制單元組成。包括以下幾個組成部分:生產過程的監測與自動控制系統;生產管理計算機網絡系統。
監控系統由二層網絡組成,信息層由 HMI和數據服務器及各個工作站(具體為送水泵站工作站、投加工作站、調度工作站、電站工作站及池面工作站)組成;控制層由各個大型PLC及各個現場控制單元組成。全廠以光纖環網為中心,對下通過工藝交換機連接底層現場實時數據,對上則和全廠的辦公管理系統相連,對全廠數據進行統一采集和管理,確保全廠設備的正常運行。
(1).操作員站
主要包含編程軟件和監控操作軟件iFIX,其主要功能是能夠瀏覽到所有下面各站的數據,并提供所有設備的控制,所有數據均來源于數據服務器。
(2). 工程師站
采用筆記本電腦或臺式電腦,主要是完成設備組態的功能,并提供邏輯腳本編寫,報警設置,歷史數據記錄配置,安全性控制,開發組態畫面,修改通訊參數等所有功能。還可以當作一臺操作站使用。更改好所有的應用,還可以通過網絡部署,而不需要再到現場復制程序。集中部署,分布式應用。由于整個應用程序是通過建立模型方式來構建的,系統能夠非常容易的移植,擴展,修改,變更等。
(3). 服務器
實時歷史數據:保存所有歷史數據和提供歷史數據的查詢,能夠為報表提供原始數據。根據硬盤容量的大小,可以選擇保存歷史數據的時間長度。同時當系統擴展的時候,該數據庫服務器還可以作為水廠其它系統的公共數據庫。
WEB:將水廠的生產流程,實時生產數據,統計報表,重要生產參數歷史趨勢圖和表,生產統計分析報表等等到網上,提供給領導、相關智能部門等實時監控畫面和數據,及時、隨時了解和掌握生產情況及生產歷史等。客戶端為標準的IE瀏攬(授權登陸)。
(4).趨勢網絡打印機:打印系統運行主要參數的趨勢圖、報表及歷史數據
(5).報警網絡打印機:打印系統運行時的實時報警信息或歷史報警數據
(6).中心交換機:網關式交換機,可以分配多個IP段,連接上層管理系統和下層自動控制系統
(7).監控計算機:配置實時監控軟件,可實時訪問服務器,實現對生產現場設備狀態的實時監測、遠程控制,兩臺中央監控計算機實現熱備冗余
(8).光纖環網:光纖介質保證數據的傳輸距離及穩定性,環網設計確保數據的傳輸安全性
(9).PLC站點:利用總線模塊及I/O模塊采集現場信息,并通過以太網傳送到監控計算機,實現整個控制系統的監控功能
(10). 監控功能
1)管理功能
根據水廠工藝流程檢測儀表采集到的數據,生產設備運行中狀態信號和電氣數據以及化驗數據和其他信息等,協調和管理水廠運行過程的生產調度,打印生產報表、繪制趨勢曲線圖,報警及事件記錄。
生成水廠流程、變配電系統實時動態圖,給運行值班人員提供清晰、友善的人機界面,生動形象地反映流程的實時數據、完成報警、歷史數據、歷史趨勢曲線的存儲、顯示和查詢。生成各類生產運行管理的班報、日報、月報和年報表。
2)控制功能
在基于圖形界面和中文提示方式下,值班操作人員在中控室或各操作站通過計算機的鍵盤或鼠標開啟或停止設備、設定控制調節參數。
關鍵詞:可編程控制器現場總線污水處理廠
一、引言
水是人類生活和國民經濟發展的不可或缺的重要部分,隨著科技水平的飛速發展和人類生活水平的巨大提升,對于潔凈的優質的水源的需求也不斷急劇釋放。為建設可靠、穩定、先進、經濟以及可擴展的合理的水處理自動化系統成為工程界和城市水行業營運管理部門共同關心的問題。微電子、通信、計算機技術的發展大大提高了水處理控制系統的信息化和智能化程度,與3C技術相結合的PLC以其卓越的可靠性、抗干擾性以及靈活的控制方式成為水處理自動化系統的核心控制器,其與開放的網絡通信系統一起,共同推動著水處理自動化系統的智能化程度的發展。
水處理行業主要分為凈水處理和污水處理兩大部分。凈水廠控制系統通常分為水廠調度系統、加藥間(加氯間)PLC控制站、濾站PLC控制站、送水泵房PLC控制站等。各個控制站相對獨立工作,通過有線網絡進行通訊,將所有的數據信息送到水廠調度室進行處理,或將一部分數據通過調度系統以無線(或有線)通訊的方式送到城市的調度中心。對于污水處理來說,要根據污水水源地狀況來確定污水處理的工藝流程,由于污水處理工藝的不同而自控系統應用PLC的要求也有所不同。一般講,整個污水處理廠都有總控室和多個現場控制站,站與站之間通過控制器層網絡或信息層網絡相連,然后全部連接到總控室,總控室的多臺計算機、工作站和圖形站都用信息層網絡連接,這樣和現場控制站構成了集中管理,分散控制,高速數據交換的工廠級自動化網絡[1].PLC自控系統是水處理廠的控制核心部分,對其合理的選型和設計,對污水廠能否高效、自動化的運行非常重要。然而,PLC網絡又是其中的重中之重,網絡的好壞直接影響到污水廠的正常運行。
二、系統構成
污水處理廠自控系統一般包括污水廠部分和廠外泵站部分。監控系統通訊網絡和PLC是污水處理自動化系統的核心組成部分,它們的性能對污水處理自動化系統會起到決定性的作用[2].根據污水處理自動化本身的特點和監控需求選擇合適的PLC及通訊網絡是保證污水處理自動化系統性能的重要因素。
通信網絡:
在污水處理自動化系統的結構上,國內在管理體制上主要采用三級管理,即監控總中心、區域監控分中心和監控站。由于監控站不直接對污水處理廠的外場設備進行直接控制,因此工程界按照系統結構的劃分把監控系統劃分為信息層、控制層和設備層。
第一層為信息層,主要負責大量信息及不同廠家不同設備之間的信息傳輸,工業以太網Ethernet為目前較常用的一種信息網絡,世界各大PLC生產廠商均支持工業以太網,并且他們在原有TCP/IP的基礎上,相繼開發出實時性更高的工業以太網,如歐姆龍和羅克維爾支持的Ethernet/IP,施奈德支持的Modbus-TCP/IP以及西門子支持的ProfiNet等。由于Ethernet的信息量大,因此在污水處理廠自動化系統中以太網主要用于各個控制分站與監控中心的數據傳輸,包括各種傳感器數據等大量歷史數據信息。
第二層為控制層,主要采用現場總線組成隧道區域控制器網絡,其特點是由于采用了標準總線組網,既能滿足實時通信的要求,又具有開放協議的標準接口,能在總線上方便的掛接各種外場設備,有利于監控系統的擴展。目前,現場總線有40多種,在污水處理廠自動化系統中應用的現場總線主要有ControllerLink、LonWorks、Inetrtbus、Profibus、Can和Modbus.他們的共同特點是高速、高可靠,適合PLC與計算機、PLC與PLC及其它設備之間的大量數據的高速通訊。為使系統的穩定可靠,控制層的網絡結構多采用環網的方式組成,包括線纜型和光纖作為傳輸介質,具體組網將在后面作出實例說明。
第三層為設備層,這一層用于PLC與現場設備、遠程I/O端子及現場儀表之間的通訊,它們有DeviceNet、Modbus以及Profibus/DP等,其中DeviceNet已經成為工業界的標準總線而得到了廣泛的應用,而Profibus/DP雖然沒有成為標準,但是它的應該也相當廣泛。
值得指出的是,近來年以太網的廣泛應用使得人們把目光投向了現場總線上來,工業以太網是否最終將取代現場總線仍然是一個爭論的話題。然而,不論是Ethernet/IP還是Modbus-TCP/IP,以太網在一些重要的性能指標上仍然無法具有現場總線的特點和優勢。從本質上來講,以太網的載波幀聽沖突監測CSMA/CD的訪問方式,實時性并沒有現場總線采用的令牌總線和令牌環的訪問方式高,不論人們采用何種方式,如協議封裝、分時訪問控制等,都只能改善以太網的實時性,起不到本質的改變。在當前技術還未完全成熟之前,現場總線應用于控制層,是一個積極和穩妥的選擇。隨著以太網技術的不斷發展,今后其取代現場總線而用于控制層也是很有可能的。
監控分中心及上位監控軟件:
監控分中心一般將設置多臺SCADA工作站(工控機)。分別用于水廠調度系統、加藥間(加氯間)、濾站、送水泵房等監控,完成污水廠內各種設備的狀態顯示、自動控制、半自動控制、打印報警、分析報表等工作。同時,監控分中心還將設置了多臺服務器,為其它計算機提供支援和與監控總中心進行通信。
PLC的選擇:
施奈德(Schneider)、西門子(Siemens)、歐姆龍(Omron)、羅克維爾(Rockwell)、通用電氣(GE)是全球五大PLC制造廠商和整體方案的提供者,他們的產品面向各自不同的領域,其中在污水處理自動化系統的應用方面,又以羅克維爾、歐姆龍和施奈德的應用最為廣泛。
污水處理自動控制系統對PLC的性能提出了更高的要求,作為污水處理自動控制系統的核心控制器,其必須具備以下幾大功能特點:首先本身必須穩定可靠,并具有預先處理數據和集中傳輸數據的能力,具有較高的故障保護能力;其次,控制分站本地控制器可以獨立承擔控制分區的基本控制任務,即使監控站或者監控中心因故障停止運行,相鄰區域的控制器也能交換數據信息;再次,當某控制站的控制量出現變化時,可按預定方案和程序采取相應的算法,對相關區域的控制對象,比如泵或者加藥系統等做出相應的調整。因此,它必須至少有如下功能模塊,數據采集存儲處理功能(實現集中和獨立工作方式,尤其是在獨立控制時能與相鄰控制器實現數據交換);通信功能、容錯功能、自動診斷功能和本地操作功能(即能帶觸摸屏)。
必須綜合考慮整個監控系統的性能要求和自然條件以及運營周期對設備的要求進行選擇,尤其在極端氣候和惡劣環境狀況條件下或較大規模的污水處理廠,需要選擇性能更好的雙機熱備冗余的PLC,如Schneider的2Quantom系列、Rockwell的2ControlLogix、Omron的CS1D系列、Siemens的S7-417系列;區別在于Omron的雙系統是在一個底板上實現,而Siemens等是兩個底板通過光纖連接,會在一定程度上占用控制柜的空間,但他們的配置都很靈活,可以任意實現雙CPU雙電源、雙CPU單電源、單CPU單電源多種冗余結構。
在一般的環境狀態的時候或較小規模的污水處理廠,多采用標準的機型作為現場控制器,如Schneider的Quantom140系列、Rockwell的ControlLogix、Omron的CS1系列、Siemens的S7-400系列等;他們都支持工業以太網和多種現場總線,控制方式采用遠程帶CPU的智能分布式結構,系統開放性和兼容性強,豐富的I/O及高功能模塊,完全滿足污水處理自動控制系統對信號處理的要求。
三、應用案例
下面以天津咸陽路污水處理廠為例[3],具體說明污水處理廠自動控制系統的組成,控制系統拓撲圖如圖一所示:
信息層:咸陽路污水處理系統因其分布面積較大,廠區內共有5個PLC分站:預處理系統分控主站PLC1、生物處理系統分控主站PLC2、污泥處理系統分控主站PLC3、出水及雨水系統分控主站PLC4和污泥消化系統PLC5,使用的CPU均為OMRON的CS1H-CPU66H.該功能層實現污水處理廠各單元過程所有過程參數、設備運行狀態及電氣參數的數據采集,單元過程及設備的控制,并通過OMRON網絡模塊CS1W-ETN21,和中央控制室通過赫斯曼太網交換機,組成100M光纖以太環網,向監控層傳送數據和接受監控層控制指令。在中控室中,作為工業以太網結點的系統數據服務器、兩臺工程師/操作員站計算機、打印機、UPS電源及監視屏等設備,其主要職能是進行系統中的信息交換與信息顯示及控制。該層通過上位監控軟件實現對主要工藝設備的控制和調度,對污水處理全過程中的工藝參數進行數據采集、監控、優化和調整,對主要工藝流程進行動態模擬和趨勢分析、實時數據處理和實時控制,在控制組態上實現各種常規與復雜的優化控制、專家控制、模糊控制等先進的智能控制。同時,功能強大與穩定的實時和歷史數據庫亦通過以太網成為上下層間的信息通道。污水廠中控室控制站還通過RIAMBView和信息中心、便攜計算機及廠外泵站(咸陽路泵站、密云路泵站)等處進行遠程通訊,RIAMBView具備遠程數據服務(最適合SCADA)功能,通過寬帶接收或發送相關數據,實現遠端對部分實時畫面、進程數據庫的訪問。
此外廠長辦公室計算機和數據庫服務器組成的局域網即構成了廠區管理層。通過關系數據庫和相關的管理軟件,為決策者提供了各項生產及運營的調度管理所必須的信息平臺。該層和過程監控層,與Internet接軌但有著較高的網絡安全防護功能,僅授權的用戶等級可對進程數據庫進行訪問。
控制層:控制器網絡(ControllerLink)是建立在一種令牌總線或者令牌環網絡通訊協議上的通訊機制,它通過PLC上的CLK模塊與其它站PLC上的CLK模塊或計算機上的板卡相配合,在板卡之內建立一個數據交換區。該網可以采用雙絞線通訊電纜或者多模光纜通訊,線纜其最大通訊速率為2M,最大距離達1km,光纜通訊速率為2M,最大通訊距離為30KM.本系統中,預處理系統分控主站PLC1包括進水泵房、沉砂池,同時通過控制器網絡總線串接到其下三個初沉池、初沉污泥泵房分站(PLC1-1、PLC1-2、PLC1-3);生物處理系統分控主站PLC2包括:鼓風機房、加氯間,同時通過ControllerLink總線串接到其下五個二沉池、曝氣池、回流泵房分站(PLC2-1、PLC2-2、PLC2-3、PLC2-4、PLC2-5)。所有控制器網絡子站所用CPU型號均為CS1H-CPU44H.
污水處理流程中的各檢測儀表均為在線式智能儀表,變送器均帶有數字顯示裝置并通過可編程序控制器(PLC)的接口傳送標準的模擬、數字信號。
系統特點:
1、高可靠與高穩定性:環形冗余以太網方案的出現則保證了系統更高的可靠性,單一點的鏈路中斷不會造成網絡通訊的中斷;而控制器網絡作為OMRON專用的,能在CS系列PLC或上位工控機之間建立靈活方便的傳送和接收大量數據的工廠自動控制網絡,與自控系統在通訊方面有極高的穩定性。充分體現了集中管理分散控制的原則,也保證了高可靠與高穩定性。與此同時,omron基于工業以太網的FINS(FactoryInterfaceNetworkService)通訊服務(FINS通訊服務功能),即使在通訊負擔較大的環境下,仍可保持高穩定性的通訊效果。除網絡部分外,自控系統通過下列技術與工程措施,也確保了系統的長期穩定可靠運性:整個系統選用符合工業級標準的成熟定型產品;PLC模塊具有自診斷(檢錯)與容錯功能;PLC控制柜內具有完善的抗干擾及防雷等技術措施;中控室及現地控制站設備均具備供電冗余功能;即使在上位機發生故障或通信中斷時,現地控制站亦可以在手動模式下獨立完成基本局部控制;
2、高擴展性:工業以太網具有向下兼容性。對于雙絞線或光纖介質,如果將傳輸速度從10Mbps提升到100Mbps,在大多數場合不需要改變現有的布線,只需更新網絡設備即可。同樣,如果將本系統主干網從100Mbps以太網提升到千兆以太網,只需升級網絡傳輸設備,而無需重新鋪設光纜;
3、開放性:系統對用戶是開放的。設備的增減、控制方案的選取、系統的擴縮與維護等,用戶都可以在廣泛的設備環境下便利地自己完成。所有硬件接口,軟件協議全部按開放性的標準設計、編制。此外OMRON串行口的協議宏功能,使得開發方不需要編寫專門的通信程序與第三方設備進行通信,原則上OMRONPLC能和任何帶RS-232C,RS-422或RS-485接口的設備進行通信。
4、操作的實用性:組太軟件和編程軟件都是全中文界面,豐富的圖畫功能,使用戶清晰的了解污水處理廠各工段的運行情況,故障報警點的分支細節,使操作員僅通過鼠標便可各種指令或換畫面;用戶還可通過上位機的網絡訪問網絡內任一節點的數據,梯形監控工具亦可以監控工業以太網甚至控制器網絡內各站PLC梯形圖程序,而不需要現場操作,實現真正的無縫連接。
四、結束語
當時我國污水處理廠自動化系統的設計和實施正處于一個成長的時期,系統的需求、設計、結構以及系統的控制仍然存在不完善的地方,同時技術的發展也給污水處理自動化系統的改進創造了條件和基礎,也使建設合理的監控系統成為可能。
從系統的需求來看,一方面要兼顧系統的穩定、可靠與可控,也要反映系統的先進、經濟與可擴展,同時也要使操作便捷與維護方便;另一方面,針對不同的區域條件和功能要求確定系統的規模和冗余度的大小,確定系統的合理集成方式、系統網絡的構成與拓撲結構形式以力求系統的可靠性、穩定性、先進性與經濟性的有機結合;從系統的設計來看,除考慮系統的規模和設計方法外,也要考慮新技術的應用,使整個系統既先進又實用;從系統的結構來看,當前我國普遍采用三級污水處理廠管理和分布式現場總線控制方式,事實上,主從式結構的現場總線如Profibus,由于系統的可靠性受主控制器的制約,并不適用于全分布式現場總線控制,采用對等的自愈網絡是今后的一個發展趨勢;從系統的控制來看,當前我國污水處理廠監控存在著只監不控,或監強控弱的現象,各種控制信息沒有得到很好利用,對于污水處理廠控制,要針對不同現象,采用不同的控制方法。
今后我國的污水處理廠監控系統的發展是,在原有基礎上,按照監測與控制適當分離、最大限度的集中監測、靈活機動的現場控制的總體思想,逐步改進,使得污水處理廠自動化系統的建設更趨合理。
參考文獻:
[1]喬叢等,關于國內污水處理及CASS工藝自動控制技術的初步探討,儀器儀表標準化與計量,2007.3
瓦房店市是一個丘陵地區,全市高差相差特別大,最高處海拔標高150多米,最低處不足50米,如果滿足最高處的用水要求,那么嶺下那些低處用水戶水壓會特別大,對管網造成不利,也增加了供水成本。為了滿足各用水戶要求,就得設多個二次加壓泵站。對于這樣一個多泵站的供水系統,就得設有調度中心,對水廠、各加壓泵站的機泵運行進行統一協調。調度的主要依據是管網相關控制點、水廠及加壓站的水壓值等;調度的對象是水廠出水泵站、管網加壓泵站的機泵啟閉的調節;調度的目標是確保管網各控制點合理水壓值及供水系統連續、安全運行的前提下,追求最低的供水成本。對于供水管網本身,除了搶爆、維修,供水單位調度中心不對管網中的控制閥門的啟閉調度令。
國內外的供水單位為了改善用戶終端的水質,保障用戶用水的安全;盡量減緩流速變化幅度,減少水流流向變化次數,避免相對負荷陡增,不擾動管內的沉積;管網的沖洗排水及主閥門的啟閉,力求在夜間實施。換句話說,對管網的流態管理是被動的靜態管理模式。
供水管道的流速不高,特別是連通管、配水管、用戶支管中,低流速管段偏多,這對滿足用戶服務水頭的均壓配水是有利的。但是管網中流速過低的管段,即使是水泥砂漿內襯的管道,也會存在自然沉淀物,沉淀物容易長時間地累積,一旦流速陡增將影響管網水質,為妥善解決這些矛盾,管網調控是供水管網深化管理的必然趨向。
二、調控管理目標
根據不同條件擬定相應措施,提高管網運行的安全性,減小漏損率,減少管網內的水滯留問題,合理增設補充加氯點,改善管網水壓、水質 ,優化運行成本,更好地提高對用戶的服務質量。
三、調控管理步驟
1、建立管道檔案
瓦水司具備良好的圖檔資料的管理水平,有完整的輸配水管道資料,并且能夠做到及時更新。積極采用現代化的管理手段如GIS管理系統來管理輸配水管網。
2、不斷完善管網圖的現狀程度
管道竣工圖是管道建設的憑證,而管網每年都在進行增改,竣工圖的疊加很難反映管網的現狀。新安裝的管道均有竣工資料(竣工圖上坐標、高程等數據完善),并有備份異地保管(技術科、檔案室均有備份)。有逐年的輸配水管網現狀圖,管道、閥門的臺帳。
3、管網管理科學調度
一是建立GIS系統。借用GIS技術,逐步分區域摸清管網屬性,完成供水區域內管線普查和管標設置工作,建立和運用供水管網動態水力模型,建立GIS系統,努力實現動態維護管理。
二是科學調度水壓。在保證用戶水壓要求的前提下,盡量降低管網的供水壓力,把管網壓力控制在用戶所需水壓的臨界點之上0.01Mpa,從而降低能耗,節約供水成本。
三是供水應急調度。通過在線監控管網動態運行的信息、數據,及時發現管網瞬時變化狀態,快速判斷異常情況發生的區域,對產生的緊急事件、管網供水中的突發事件進行快速響應、及時處理,降低事故損失。
4、設備檔案
建立輸配水系統的設備檔案,對相關設備的技術參數、安裝日期、檢驗以及維修更換情況進行跟蹤記錄,以方便對閥門、設備的評估和管理。
四、對策措施
1、對于易爆管段的對策
一是加大供水管網改造力度。在條件允許情況下,隨同道路的改擴工程將易爆管段拆除、更換規劃需要的新管,是通常采用的措施。
二是提高搶修及時率。2003年推出“供水熱線”,24小時無間斷地與市民溝通,及時妥善處理用戶來電。對管網搶修實行首接負責、限時搶修,提高及時率,并做到時間到位、人員到位、設備到位、責任到位、服務到位。
三是若易爆管道沒有管道基礎上的缺陷,易爆管段又難以開挖更換,管段口徑適當縮小仍沒有影響時,采取內套聚乙烯“管中管”,是當前經常采用的措施。
四是適當關小易爆管段相關的控制閥門,降低管段的工作壓力;
五是提高對易爆管段的巡線、檢漏頻率,擬定搶修預案,發現異常狀況及時處理,減少次生災害。
2、常漏管段處理措施
通過管網運行中巡線、檢漏、測流、測壓的數據以及搶爆、維修記錄的綜合分析,確認常漏管段的成因,針對不同管材及損壞情況,采取相對應的修復措施。
3、壓埋管段處理措施
供水管道是承壓的管道,不允許壓埋在建筑物及構筑物基礎內,否則,管道滲漏或爆破容易引發嚴重的次生災害,存在隱患。作為管網的管理部門應主動查找檔案資料,分清原因,提出措施進行處理,并向主管部門書面報告。通常后建的建筑物、構筑物承擔責任,拆除違章建筑或改遷管道。
4、腐蝕結垢管段的對策
由于在輸配水過程中存在管底、管壁浮著沉淀物的問題,對管道定期沖排是十分必要的。為減少管道沉淀物,將流速偏低的管段、支狀末端管段、盲腸管段納入沖洗范圍,建立定期沖洗制度,對改善管網水質將起到一定作用。同時,建立管內定期進行清管、刮管、除垢和襯涂等工作制度。
五、組織機構
管網調控的管理有三個環節:一是管網分析、擬定措施;二是調控令;三是執行調控令。
1、管網分析、擬定措施通常屬管網運行模型的維護部門的職能,是單位技術參謀部門的日常工作;
2、調控令通常屬單位生產調度中心的職能;
3、執行調控令通常屬管網運行管理部門的職能。
六、業務內容
管網管理部門的調度機構,借助管網運行管理軟件(GIS)進行管網運行管理。管網運行管理的內容包括:
1、對管網系統的日常調度與管理;
2、為調度服務的在線檢測數據的維護、采集、分析與管理;
3、用戶熱線本文轉自LUNWEN.1kejian.COM信息的處理、反饋、分類歸檔的管理;
4、針對水廠、管網的重大技改工程等,根據單位調度部門的調度令,實施閥門啟閉及排放水方案,具體執行上門送水的措施安排;
5、管網巡線周期、巡線路線的管理;
6、管網檢漏周期、檢漏路線的管理;
7、閥門啟閉作業的管理;
8、管道維修與搶爆作業的管理;
9、管道清洗沖排的管理;
10、消火栓啟閉、排水的周期管理;
11、調度信息及時上報供水單位調度部門、嚴格執行調度部門的高度令;
12、對于突發事件,及時投入應急預案,在管網管理部門的授權下,具體負責對上級主管部門及單位調度部門的報告與請示;
13、管網管理部門年度、月份調控、調度計劃的編制與總結;
14、管網管理部門應急調度方案的編制與總結;
15、負責管網管理部門調控、調度預案庫的擬定與完善;
16、積極參與本部門內生產運行的例會,認真聽取意見,進一步完善調度管理。
你們好!20*年生產發展部在集團公司領導下,在各部門的大力配合下,主要在以下六個方面取得了進展和突破。
一是安全生產工作實現了新跨越
以“平安水務”為目標,加強了安全生產的精細化管理:一是加強安全生產的制度和隊伍建設。采取優化各生產單位的操作規程、制定各類應急方案,與各單位簽訂了安全生產責任制,舉辦安全技能培訓班等多種形式,實現多層級、全方位的管理,促使集團公司安全生產工作逐步走上了規范化的軌道;二是加大了安全設施改造的投入。先后投資200多萬元,實施了冶口水庫二次擴容工程,柳林、崮山水廠監控系統,老集泵站配電改造,極大提高了安全防范和應急處理能力;三是加大演練和督導力度。組建了給排水搶險搶修隊伍,先后進行了3次實戰演練、4次安全大檢查。在各部門的共同努力下,集團公司全年沒有發生大的停水及水污染事故,沒有人身傷亡事故,實現了安全生產無事故。
二是節能降耗工作取得了新成績
按照張總年初提出的降低4個1%和4個10%的成本控制目標,在生產各環節加大了控制管理力度,在“精、細、準、嚴”上下功夫,超額完成了各項目標,挖潛增支700萬元以上,其中供水漏失率、用電單耗分別下降2.6、3.1個百分點。一是加強用電管理,實行節能改造。制定了《加強節電管理的實施意見》,會同中水公司完成了一污廠配電系統改造,及時報停了400kva變壓器,年節約電費10萬余元;完成對杏花村等3處加壓泵站的設備改造,提高設備效率。本年度供排水用電單耗同比下降了3.1%;二是經濟、優化供水生產調度系統。通過科學分析和比對,對西河北等3個區域的調度系統進行了優化,及時發現了古陌等區域的5個漏點,每日挽回漏失水量1500立方米;三是嚴格控制計劃審批,做到增收不增支。本年度各類經費均按10%的計劃予以下調,同時強調內部節約挖潛,在供排水產量及業務范圍均大幅度增長的的情況下,審批生產材料計劃358萬元,與去年持平;四是加大節水工作的管理。因集團公司階梯水價、一戶一表改造、供水管網改造等方面的突出成績,20*年5月份省建設廳、省經貿委兩部門授予集團公司“山東省百佳節水企業”榮譽稱號。
三是企業發展工作再上新臺階
配合集團公司強勢水務的奮斗目標之一,我們一是加強重點工程的管理力度。供排水重點工程建設是集團公司做大做強的重要戰略支撐,為了確保各項工程的順利實施,生產部從項目確定、方案論證、可研環評、項目的施工安排等各環節進行全方位控制和統籌安排,完成中水廠選址、工業園污水廠出水排放出路等4個項目的前期論證,完成了米威三期調水工程、工業園污水廠、崮山污水廠、二污中水廠4個項目的可研報告和環評報告,安排工程施工任務350份,預算投資1.5億元,為項目的順利開展奠定了重要的基礎。對所有項目進展實行周調度、月通報,做好集團公司與市政府分管部門聯系的橋梁。目前已編制工程通報46次,本年度的重點工程建設任務已全部完成,完成投資2.45億元,鋪設管道230公里。二是做好新用戶業務的辦理。本年度兩個審批窗口業務范圍擴展到了工業園區、初村、溫泉等區域,業務量直線上升,全年受理業務1015份,收取工程款6681萬元,較去年同期翻了一番多,為集團公司不斷拓展經營空間和范圍奠定了堅實的基礎。三是世行項目取得了實質性進展。經過復雜論證和協調,3月18日世行項目正式開工建設,并順利通過了12月份世行檢查團的檢查。現已協調世行到位資金2100萬元,進一步增強了集團公司的項目管理水平和經濟實力。四是圓滿完成了供排水企業經營許可證的申報工作。集團公司同時獲得了省內首批供水及排水一級經營許可證,成業省內同時獲得兩證的三家水務企業之一。標志著集團公司具有了跨區域從事供排水經營活動的資格,為做大做強目標的實現及市場開拓工作奠定了堅實的基礎。
四是生產調度工作取得了新進展
生產部對集團公司的各項生產活動負有總計劃、總調度的職責,本年度一是本著四統一的原則,理順集團公司的生產物資管理程序,制定了《生產物資管理意見》。同時對所有的工程編制了唯一的身份代碼,從根本上解決了以往工程名稱、號碼混亂的問題,為物流系統及財務成本核算奠定了基礎。二是制定了集團公司重點工程、經費計劃、財務收支等各項計劃,較好地指導了全年的供排水生產和工程建設任務。三是科學調度水資源,確保凈水廠、泵站及管網系統安全、經濟地運行,全年供水4683萬立方米,同比增長了4.0%。四是做好設備管理。加強對中心區泵站及高位水池的現場管理,陶家夼泵房低噪音屏蔽水泵的成功改造,為解決其他生活小區內泵站噪音擾民的突出問題創造了成功的經驗。目前由生產部直接管理的泵站和高位水池已分別增加24個、20個,全年安全加壓供水614萬立方米。
五是信息建設工作獲得了新突破
信息化建設是集團公司科技創新的重點。本年度我們主要在信息化系統的上檔升級上下了功夫。一是配合階梯水價的實施,對收費系統進行完善和改進,成功解決了以往水費卡扣費效率較低的老大難問題,提高了集團公司的經濟效益和用戶的滿意率;二是配合世行項目的實施,對熱線叫系統、生產調度系統進行升級改造,打造了國內一流的客戶服務和供排水一體化調度平臺;三是配合質量認證工作,將供排水報裝系統完善和運轉起來,有效地實現了資源共享,解決了工程信息不暢通的問題;四是配合供水業務的擴展,新建泊于、遠遙等自動化控制系統7處,確保集團公司的業務開開展到哪里,信息化建設就拓展到哪里。
六是統計工作提升到新高度
一是加強了供排水生產的動態調度管理,當好生產參謀。增加統計的范圍和頻率,從月調度調整為日調度,全年統計各類生產指標4560個,新增統計指標20個,完成統計報表178份、編制每月完成情況12期,為集團公司生產決策提供可靠的資料和信息。據統計全年供水4683萬立方米、售水3984萬立方米、處理污水3597萬立方米,同比分別增長4.0%、7.7%和13.5%。因統計方面的突出成績,集團公司被市統計局授予“20*年度威海市統計教育先進單位”的稱號;二是實行了外報資料的歸口管理。為了保證集團公司對外公布數據的統一,生產發展部承擔了回復政府及其他主管部門生產統計數據及資料的任務,對重點工程、三區一園、生態市建設、綜合整治等8個專項工作定期進行調度。本年度承辦外部來文及外調資料145份,對市政府批轉的米山水庫加固除險等6份批示進行科學論證,優質、高效地承辦了建市二十周年供排水成就展全國及山東省節水成就展的資料整理及編輯工作,得到了水務同行及政府主管部門的好評。