马头水厂信息化控制系统设计与应用

2013-04-09王进王保申

山东水利 2013年7期

关键词：郯城县马头水厂

王进，王保申

（1.郯城县水利水产局，山东郯城 276100；2.临沂水文水资源勘测局，山东临沂 276100）

马头水厂信息化控制系统设计与应用

王进1，王保申2

（1.郯城县水利水产局，山东郯城 276100；2.临沂水文水资源勘测局，山东临沂 276100）

结合信息化控制系统在马头水厂中的应用情况，重点阐述马头水厂信息化控制系统的建设目标、总体架构、开发方式、关键技术及实现方法等，借以推动郯城县水厂管理的信息化进程。

马头水厂；农村供水；信息化；系统控制；系统安全

马头水厂位于郯城县马头镇境内，规划总人口4.1万，覆盖村庄43个。2011年实施的项目范围为未通自来水的25个村庄，2.2万人，并在此基础上将已建成的4处规模较小的水厂进行联网整合，以实现规模化供水的目标，一期工程规划总投资1258万元。

为更好地实现对马头水厂的精细管理，郯城县坚持与科研院校合作，大力推进信息化、自动化技术等在马头水厂管理中的运用，组织研发信息化控制系统，使马头水厂管理的现代化水平不断提高。

1 系统设计思路及优越性

马头水厂信息化控制系统按照“安全可靠、先进实用、实时开放”的设计思想，采用分层、分布、分散式结构。实现对水源井、净水厂运行的实时监视监控和远程控制，在保证整个系统安全可靠运行的前提下，降低运行管理费用，达到“无人或少人值守”的目标。

信息化控制系统应用于马头水厂管理的优越性主要表现在：1）提高了系统的可靠性及设备运行效率，可根据管理需要，实时远程自动控制设备组合运行。2）降低了水厂的生产成本，提高供水管理水平，使能源合理配置，实现了节能降耗。3）提高了设备管理水平，实现设备的微机化管理和设备的实时在线管理，如：泵、阀的状态可实现实时在线检测，从而可及时更换或维修，使设备得到充分利用，避免事故的发生。4）降低了人为因素造成的损失和管理混乱。5）运用先进的计算机技术，实现了设备的远方监控，为计算机分布式实时网络的引入和实现创造了条件。6）实现了系统的故障隔离，最短时间内及时恢复系统运行和网络优化等功能。7）使管理人员获取更完善真实的信息，及时了解系统运行状况，使得管理更加科学化，同时，减轻了运行人员的劳动强度，减少了人为操作故障发生的可能性，使系统运行更加安全、可靠、经济。

2 系统建设内容

工程采用分段、分层、集中控制方式，计算机调度控制中心设在净水厂，底层现场测控单元有净水厂测控点（1处）、水源井测控点（1处）2种类型，PLC及智能终端测控单元、测控点数量共2处。建设水厂图像安全监控系统，对水厂设备运行情况进行实时视频图像监测。

2.1 自控及调度系统

安装组态监控软件，实现对现场设备运行的实时监控和自动化运行控制，实现生产过程的自动化、智能化和信息化，预留与上级管理部门的信息化系统接口。水厂自控调度系统主要包含以下监控画面：供水系统整体工艺流程监控界面、水源地工艺流程监控分界面、水厂工艺流程监控分界面、配电系统监控分界面、实时及历史曲线、值班报表、运行数据对比分析、报警处理、登陆管理等。

2.2 视频安全监控系统

在水厂大门、泵房、配电间、仓库等供水重点设施设备处安装摄像机，在水厂值班室的视频工作站上可以实时监控重点部位的图像，保证供水设施的安全运行。视频监控工作站可实现对所有监控点的图像浏览、云镜控制、录像存储、录像浏览、远程设置等功能。在水厂围墙、水源井泵房等处安装红外探测设备，在有人员进入时及时报警通知值班人员。

2.3 GPRS数据传输网络

针对通信数据流量不大的特点，对比分析无线传输、公网传输和光纤传输的建设、运行费用，设计采用移动通讯公司的GPRS无线通讯网络进行数据传输。对调度中心、水厂二级泵PLC、水源地一级泵PLC进行无线组网，建立现场设备间双向数据通道。

2.4 水厂管理分析及应用系统

在通讯网络、自控系统建立的基础上，对水厂运行的数据进行综合分析，计算出每台设备的效率（吨水耗电）、运行工况、流量平衡分析、泵阀的运行管理分析，达到节能降耗、合理调度的目标。同时，水厂管理分析系统提供与上级管理部门的标准数据接口，方便纳入水利综合信息化系统。

3 系统控制工艺

二级加压控制系统采用变频器控制加压泵。变频器通过压力传感器，检测出水管压力的变化，与设定的压力进行比较，采用PID控制方式调整供水泵电机运行频率，改变供水泵的供水流量，使管网压力恒定在一设定值上。清水池供水控制系统通过PLC进行多泵优化组合控制。当用水量较小时，一台供水泵作变频运行，随着用水量的增加，第一台供水泵的电机运行频率不断提高，当到达工频运行时，程序控制器将第一台供水泵仍为变频器控制下的供水运行，同时将通过软启动器启动第二台供水泵作工频运行，以满足用水量的需要。随着用水量的减小，第一台供水泵的运行频率不断降低，当降到最低设定频率时，第二台供水泵退出运行。第一台供水泵继续变频运行，以满足水量减少的需要，以此实现各供水泵的自动运行。清水供水控制系统，具有对供水泵的各项保护功能。当一台运行泵发生故障时，下一台备用泵将自动切换运行，同时报警。

4 系统安全防护

为了对监控系统进行保护，防止因雷电或线路过电压产生的浪涌过电流而导致对内部的损坏，主要采取以下措施：电源进线加装防雷及过压保护器；尽可能采用屏蔽电缆；将所有的防雷级的接地线全接到公共地线上；铺设线路时，电源线将尽可能远离信号线。控制系统使用380V/50Hz三相四线制电源，通过隔离变压器进行电源转换，保证了供电质量。电源进线处安装防雷模块，在雷击时可防止高压窜入将电气元件损坏。设备的工作信号接地、屏蔽接地、防雷接地共同合用一组接地体的联合接地方式。