吕梁市供水系统集中控制中心解决方案

邓胜琳，王岩，张大为（天津市市政工程设计研究院，天津 300051）

吕梁市供水系统集中控制中心解决方案

邓胜琳，王岩，张大为（天津市市政工程设计研究院，天津 300051）

随着吕梁城市规模的不断发展，水厂数量的不断增多，将来投入运营的水厂、泵站及管网所的数量也越来越多。本文从规划及设计两方面介绍了吕梁市供水信息系统方案，重点介绍系统设计所包含的内容，所涉及到的新技术，以及集中控制中心的主要功能。集控中心实施之后，吕梁市将建立供水的集中监控和管理，可实现所有供水设施运行数据的采集，实现设备维护、保养的有效管理，实现备品备件、药剂的统一管理，实现对电能消耗、运行成本的分析管理，从而达到全市供水设施的最佳配置。

信息系统；集控中心；管理功能；高效

1 引言

城市建设发展越快，对城市供水设施的管理要求越高，提高供水系统管理决策的效率、质量和水平，是现代城市发展的需求。吕梁市圪针湾水厂作为吕梁市供水信息系统规划建设的重要组成部分，其担负着集中控制中心的建设任务，是整个系统的核心，它的建成将完善吕梁市供水系统的集中控制和调度，对城市的现代化建设和供水系统的管理至关重要。

2 吕梁市供水设施现状

目前，吕梁市共有两座给水厂，分别位于久安路的一水厂和位于七里滩的二水厂，两水厂与城区管网相连通，共同承担城区供水。部分实景如图1所示。

图1 现有一水厂和二水厂部分实景

一水厂水源为上安水源，现供水能力1.5万t/d，内设6台主水泵，流量339~559m3/h，扬程66.5~55.5m，功率132kW。综合楼为三层办公楼，建筑面积约1296m2，内设办公、化验、控制调度、值班等功能。

二水厂水源为高崖湾水源，现供水能力1.0万t/d，内设6台主水泵，流量280~480m3/h，扬程35~27.5m，功率55kW。综合楼为单层办公楼，建筑面积183m2。

另外，吕梁中心城区现有一座建筑面积为200m2加压泵站，位于吕梁市中心城区东南部，交通路以南，兴农街以东，泵房内设3台主水泵，流量84~140m3/h，扬程32~28m，功率18.5kW。泵站出水进入一座现状高山水池，容积500m3，位于高速路以北，兴农街以东，地面标高为998m处，承担交通路以南地区供水。

3 吕梁市供水规划

新建圪针湾水厂一座，位于圪针湾村，规模10.0万m3/d，规划占地5ha。水源为横泉水库，引黄河水注入后，横泉水库可提供城市生活及工业企业用水4009万m3/a，约11万m3/d。

新建盛地水厂一座，位于盛地村，规模5.0万m3/d，规划占地2.7ha，水源为引黄河水，水量2000万m3/a，约5.48万m3/d。

另外在供水管网上规划建设加压泵站两座。新建供水系统简图如图2所示。

图2 吕梁市分区规划新建供水系统简图

4 信息系统的建设目标

信息系统的建设是响应国家确立的以信息化带动工业化，以信息化推动现代化的战略思想，供水系统信息化应包括以下部分：

（1）通过计算机系统实现供水设施及供水系统的系统化、科学化管理，加快供水各类信息传递和处理，满足现代城市管理的要求。

（2）通过有线及无线方式传送采集的供水数据，以图文形式集中处理供水动态信息。

（3）实时监测供水管网水质、水压和水量。

（4）保证供水管网出现事故时可及时发现、及时维修，保证供水系统的安全可靠。

5 集中控制中心的任务

吕梁市供水信息系统是集计算机技术、控制技术、网络技术、通信技术、视音频等多媒体处理技术为一体的综合自动化系统。

随着吕梁城市规模的不断发展，水厂数量的不断增多，将来投入运营的水厂将达到四座，加压泵站三座，七座管网所（兼具管网维护及售水功能）。包括目前在建的吕梁新城（圪针湾水厂）供水工程，都需要进行高效、集中的管理。

另外作为子系统的供水管网信息系统，其数据也需要接入集控中心，管网信息系统由供水调度系统、水质监测系统、地理信息系统和用户服务系统组成。

建立供水的集中监控和管理，可实现对所有设备的维修、维护、保养统一管理，实现对备品备件、药剂的统一管理，实现对电能消耗、运行成本的分厂管理和集团管理，提高区域内的供水设施的管理效率。

6 集中控制中心简介

集中控制中心以自控设备和技术为基础，采用计算机技术、自动化控制技术、检测仪表技术、通讯技术、网络技术等相关的信息化技术手段，深入结合水厂的工艺运行特点，建立了以集中监控中心为主，各水厂为辅，集监测、控制、管理、发布于一体的集中监管系统。集中控制中心系统示意图如图3所示。

控制中心设置在吕梁新城（圪针湾水厂源）供水工程内，位于水厂的综合楼内一层，考虑到将来集中控制中心是相对独立管理，应与目前的水厂的中控室功能分开，建筑面积240平方米。

图3 集中控制中心系统示意图

7 集中控制中心的功能

（1）实现所有供水设施的统一监控，在监控中心就可以掌握各水厂的实时运行情况，由监控中心的运行人员对各厂的运行提供指导。

（2）实现所有供水设施的维修、维护、保养管理。各水厂的所有在册设备和仪表均进入系统进行统一管理，包括设备的维修、维护、保养时间、负责人、情况记录等，提高设备的使用效率。同时，管理部门可建立统一的维修队伍，根据各厂的设备管理记录实现对所有水厂的统一维护维修工作。

（3）实现所有供水设施的备品备件、药剂的记录、领取和使用的管理。各水厂的备品备件、药剂均进入系统进行统一管理，包括相关的使用情况，提高备品备件和药剂的使用效率。同时，管理部门可建立集中库房，根据各厂的备品备件和药剂的使用情况建立统一的库存管理，可以减少投入，提高使用效率。

（4）实现所有供水设施的电能消耗的集中监测。各水厂对成本的最重要部分的电量以车间为单位进行监测，并核算出各水厂的电能消耗，以及核算供水单方耗电量，优化设备的运行。

（5）实现所有供水管网的监测和数据采集，配合管网地理信息化系统，可在第一时间内准确发现故障点并报警，排除隐患。

（6）监控画面使用3Dmax软件和FLASH软件，制成3D效果动态组态画面，如图4所示，立体全方位显示工艺组态，与现场实际十分吻合。监控画面按照工艺流程制作，工艺流程过程中涉及的压力、温度、流量、水质分析数据等分布在各个工艺组态画面中并且实时显示。

图4 制作的3D图形示例

（7）建立统一的管理数据库，对供水设施的运行数据进行集中存储，形成统一的数据报表，采用图文的方式生成各种年、月、日报表，供管理部门分析决策。

（8）建立统一的对外发布平台，即网站，该平台不仅可以显示所有水厂的汇总信息，包括总处理量、单位成本、出水指标等，还可以作为企业的宣传窗口，将相关的新闻报道实现网络发布，扩大企业的影响力。

（9）良好的扩展性，系统平台可将所有的异构数据源和子系统整合成统一、开放的大系统，可扩展的子系统包括财务、厂务、档案、化验、办公、安防等，而系统的扩大不会影响到系统整体架构的变化。控制中心部分功能组件如图5所示。

图5 控制中心部分功能组件

8 集中控制中心的结构

集控中心系统分为三层结构，即：数据采集层、厂级管理层以及集控中心层。系统采用逐层汇报机制，数据采集层采集水厂各个运行参数及状态并将数据存入现场数据库，厂级管理层对数据采集层采集来的数据进行运算处理得出可描述该水厂运行状态的数据，并定时向中心管理层数据库进行汇报，以便集控中心随时掌握设备的运行情况，及时发现、解决问题。

数据采集层主要由三部分组成，即现场PLC、组态软件以及现场数据库。数据采集层工作原理是通过组态软件从PLC读取数据，然后将数据汇总，该系统可根据各水厂的不同工艺定制。

厂级管理层主要面向水厂管理者及工作人员，根据不同权限登陆查看水厂实时及历史运行状态，在各水厂的中心控制室实现。

集控中心层基于Web开发，使用ASP动态网页编程技术，它主要包括运营管理、设备管理、药剂管理、电能管理等模块，通过集控中心的电脑、大屏幕等多媒体显示手段，及时了解水厂各项指标，管理部门可在任何可以上网的地方查看各个水厂的运行情况。

9 需要完成的工作内容

（1）采用BIM技术完成水厂设计建造管理的数据化，通过参数模型整合各类相关信息，使运营技术人员对各建（构）筑物信息作出正确理解和高效应对，在提高生产效率、节约成本和数字化管理等方面发挥作用。

（2）各水厂完成通讯外网的接入，集中控制中心数据库的数据由中心下属各个水厂的现场数据库提供，现场数据库将当日采集到的水厂运行数据进行统计，将各个水厂的日处理量、耗电量、设备运行状态、药品使用情况等数据定时传到集控中心数据库，水厂和泵站的通讯方式采用VPN和专线两种方式，管网的通讯方式采用无线传输。

（3）完成各现有水厂、泵站的技术改造，自控系统升级为统一标准，包括硬件接口和软件，以便完成各水厂、泵站及管网数据的远传。

（4）完善管网诊断系统，不但要完善管道的地理信息，对管道的安全监测也必须成为日常管理工作的一部分。地下管道的病害具有隐蔽性，过去由于受技术手段的限制，实施管道检测比较困难。目前采用闭路电视系统（CCTV）和声纳系统可以完善和提高管道的检测和维护能力，提高养管水平。部分管网诊断设备如图6所示。

Solution Plan of the Center Control System for Water Supply Facility in Lvliang

With quick development of the scale of city Luliang, more and more water plant and pumping station will be established. This paper introduces the water-supplier intelligent system of LuLiang, especially about the system composition, the related new technology and the main functions of the integrated control center. After setting up the control center, Luliang will build the integrated control and management, which is able to obtain the working data of all water-supplier, achieve the effective management for equipment maintain and repairmen and the united management for spare parts and stuff. It therefore improves the function of water supply facility all around city and achieves the analysis and management for power loss and running cost.

Intelligent system; Control center; Management function; High effciency

B

1003-0492(2015)04-0086-03

TP273