微机自动化技术在农村饮水安全工程中的应用

□毛海辰（灵宝市水利局）

灵宝市“十一五”期间，在解决农村饮水安全问题工作中，累计投资7400万元，建设饮水工程148处，涉及全市15个乡镇，187个行政村，16.3万人。其中，规模化集中水厂只有2010年度批复建设的阳平镇程村塬集中供水工程一处。该工程总投资1055万元，新打机井2眼、配套机井2眼，铺设供水管网18.9万m，入户工程4470套，解决程村塬10个行政村及学校等2.4万人饮水安全问题。

为了提高农村饮水工程整体管理水平，按照水利部提出水利建设“四化”（农田水利化、灌溉节水化、供水集中化、管理信息化）总要求，结合灵宝市农村饮水安全工程建设实际，在阳平镇程村塬集中供水工程建设实施中，将自动化监测控制系统应用于该工程供水管理系统中，对其进行实时检测、监控、管理。逐步带动全市农村饮水安全工程建设向供水集中化和管理信息化方向发展，稳步提高农村饮水安全工程的科学管理水平，逐步实现城乡供水一体化。

一、自动化控制系统在农村饮水安全工程中应用的重要性

自动化控制系统集先进的计算机技术、微电子技术、自动化控制技术、通讯及网络技术于一体，在农村饮水安全工程中的重要作用如下：

一是利用微机的智能化分析管理功能对水厂的各种设备进行全自动智能化控制；二是对水厂的运行参数进行实时监测、分析、显示、存储；三是为实时水资源的优化配置、处理控制、开发利用等提供准确、可靠、实时的基础数据资料；四是为主管部门决策和经营管理提供科学、准确的依据；五是通过先进的网络技术，各个部门可以对水厂的设备运行状态，水位，流量进行实时监测，提高安全性能。

二、自动化控制系统的特点

（一）系统配置简单、工作可靠、自动化程度高。

该系统由计算机、采集设备、传输设备、终端采集控制设备组成，配置灵活，可根据水厂管理需要编程，例如根据设定水位自动开启或停止水泵、定时停启等。

（二）监测设备准确可靠、操作简单，实用性强。

水源井采用压力投入式液位计，精确度达0.1m，实时反映该水源井的水位高度。水源井流量采用电磁流量计检测实时流量，再配合液位计检测的水位降深，可准确分析出该水源井的出水量及渗水量。数据可长期保存，根据对历史数据的分析可以准确判断该地区历年的用水记录、干旱情况等信息。

（三）管理中心软件采用人性化的图形界面，主要数据信息都用图形、曲线、图表等形式显示。简单明了，便于监控。

（四）系统具有先进实用、升级简便、扩充性强、开放性好等优点，是农村水利建设管理实现管理信息化的主要手段。

三、自动化控制系统在灵宝市阳平镇程村水厂的应用

灵宝市阳平镇程村水厂位于灵宝市西30km的阳平镇程村塬，该工程设计总投资1055万元，涉及10个行政村，2.11万人的安全饮水。该工程于2010年年底完工，概况如表1。

表1 灵宝市阳平镇程村水厂概况

程村水厂由水井、水池监测控制系统、数据采集及传输系统、远程视频监控系统及GSM报警系统四部分组成，如图1所示。

图1 自动化饮水安全工程系统结构

（一）水井、水池监测控制系统

水井监测控制系统主要监测水泵的工作状态、电流、电压、水位等各方面参数，以及远程控制水泵的开关，并且可以根据水位的状态进行无人值守开关水泵。

1.智能控制供水设备工作运行状况

通过有线或无线信号把机井或水池的水位、状态等信息传送到计算机，根据需要实现远端智能控制水源井水泵的启动和停止。包括两种方式：一是手动控制，操作员根据调节池液位对水泵进行启、停操作；二是自动控制，根据调节池液位及各输水泵起动水位和停止水位，自动开启和关闭。

低地竹占竹林总面积70%，分布于本香古勒-古木兹、奥罗莫、阿姆哈拉等州海拔540～1 750 m、年降雨量1 500 mm、年均温23 ℃的地区，是一种非常耐旱的竹种。旱季时叶子全部枯黄，雨季时重新萌发新叶。秆高6～10 m，直径4～8 cm，壁厚或实心，节长20 cm。主要用作房屋、篱笆、家具和薪材，鲜叶喂驴、羊、牛等家畜。为竹炭和竹浆生产的优质原料。

2.实时数据采集与处理

通过通讯传输设备与水源井、加压泵站进行通信，接收各检测点的水位、流量、电流等数据信息，采集水源井、水厂、清水池的水位以及管网内的压力、流量等数据信息；显示水源井潜水泵、加压泵的电流、电压、频率及工作状态；显示水池水位、水源井水位、泵房出水口电磁流量计的流量。

3.实时监测与报警

实时监测水源井水泵、配水厂供水泵的工作状况，包括水泵运转状况(工作或停止)，以及工作泵的工作电流、电压、工作频率、工作方式的情况。实时监测水源井的动水位、出水压力、流量和水厂清水池变化情况，如有越限则报警。

4.提供供水图形界面

提供水源井、配水厂运行模拟实景图等，动态的显示各部分运行情况。实时显示水厂各供水环节运行情况，包括：水厂总画面、水源井画面、设备运行状态画面、实时及历史报表画面及报警画面。

（二）数据采集及传输

数据采集系统主要采集水源井、配水厂加压泵站和调节池的水位、压力、流量及泵的开停、电流和电压等各类参数和信号。例如水池监控设备系统采用电容式水位传感器，通过电容感应投入式液位传感器对水池进行监测、显示、输出信号，并通过通讯线将水位信号传至计算机管理中心监控画面中进行显示记录。

（三）远程视频监控系统

通过远程视频监控，工作人员可远程调取存储的监控图像，并可远程发出控制指令，进行录像资料的智能化检索、回放。同时增加权限设置，保证录像资料的安全管理。视频监控系统与互联网联通，通过授权，管理人员可以查看任意监控网点的即时图像，避免了地理位置原因造成监督管理的不便。

（四）GSM报警系统

GSM报警系统是采用先进的红外热释感应、微电脑CPU控制器（主机）、GSM无线通讯组成,是一种新型工控安全防范报警系统。报警器进入设防状态，如有警情，GSM报警系统就会立即拨打值班人员手机，配合远程视频系统，可快速看到现场情况并做出应对措施。

四、自动化控制系统在农村饮水安全工程应用中的前景

（一）与互联网互接资源共享，为有关部门决策提供可靠数据。甚至可在全国范围内建立农村饮水安全工程信息管理系统，帮助国家对国内重点农村饮水安全工程的运行情况进行监控管理。

（二）配合水质检测设备，实现水厂供水的安全达标以及提高水资源的检测管理。

（三）在水源地保护区范围按要求布设检测设备，与控制中心建立联系，从而实现水源保护区的自动化控制管理，加强水源地保护。

（四）使管理中心与村口水表或用户水表建立联系，建立供水交费系统，以加强水费回收管理。

（五）机井出水量的检测计算：通过先进的液位和流量检测设备配合微机实时曲线进行数据分析，计算出机井每小时的准确出水量。对机井地下水源的充分利用及机井水泵型号的合理配备提供可靠的科学依据。

在农村饮水安全工程中采用自动化控制系统是饮水安全信息化建设的重要内容，该系统的应用能够有效地改善人工管理效率低下的局面，并能够实时检测饮水工程的各个环节，极大地保证了农村饮水工程的安全管理。

[1]吴蕴章.自动控制理论基础[M].西安交通大学出版社，1999.

[2]管晓宏.自动化科学与技术的发展[M].信息科学技术概论,1980.

[3]王志明.新疆农村饮水安全工程信息化建设探索[J].水利信息化,2010,3:58-59.