建设城市供水管网水质在线监测系统

岳 敏

建设城市供水管网水质在线监测系统

岳 敏

自来水从水厂出水到进入市民家，经过了较长的管线，需加强对自来水管网水的在线监测，提升管网水质安全。本系统主要目的是解决城市卫生监督局对各供水管网末端在线分析仪表检测数据的采集和监测。该系统由中心数据监控、现场PLC数据采集站和管网末梢水质分析仪表组成。它的建设将给管网水质管理带来巨大的变化，改变过去模糊的管理模式，提供准确的管网水质情况，通过数据分析，帮助管理者准确及时掌握各种信息及时了解到供水管网及水厂发生的变化。

随着社会的不断发展和进步，人们生活水平的提高，广大市民对水质的要求越来越高。因此自动化信息化建设是当今供水行业现代化建设的当务之急，通过先进技术的应用，提高信息流转，改变管理模式，提高工作效率，提升解决问题的针对性，才能完成“供好水”这个目标。城市供水管网水质在线监测系统建设正是在这样的需求下投入建设的。

系统目的

城市供水管网水质在线监测系统的主要目的是掌握供水管网末端各水质在线仪表实时监测数据。当任何一个供水管网末端仪表监测数据出现异常时，相关人员能迅速赶往现场，判断问题，确保供水水质。

系统建设

总体要求

根据城市卫生监督局对管网水质的管理要求，目前只需对管网末梢水浊度、余氯、PH、温度4种数据进行监测，为水质监测提供信息资料。在整个管网和监控中心系统建设过程中，要注意两方面的问题，一是系统平台，系统平台将采用SCADA系统；二是网络平台，二是通信选择成熟稳定的通信平台，通过多方论证和使用效果，决定利用GPRS作为数据传输平台，通过GPRS网络将远程数据传回到数据中心监测。

本系统将采取现场选点，设立水质监测点，数据传输采用无线传输的方式。本项目不建设数据中心，采取将数据传输到水务公司服务器进行托管的模式。

系统建设要点

监测水源：选取管网末梢水作为在线水质监测点。由于管网末梢水余氯等含量非常低，故设备要求高精度。

监测数据：PH、浊度、余氯、温度等。

安装要求：由于管网末梢水质监测选点都在水厂厂区外，一般选取较大的居住小区，安装地点、环境会受到一定限制，因此尽可能选择将检测仪表及配套设备集中安装在一起，节约安装空间。

设备要求：考虑电源形式为220V，如有电池供电形式或者有条件采用太阳能供电也可采取此模式，根据每个监测点的实际情况灵活选取。

维护要求：需考虑设备后期维护费用和维护难度。包括设备每年所需备件，易耗品的需求量，维护保养的内容及周期，设备校正方式、周期及购买校正模块的费用，定期更换部件的费用、人工费等。

监测点选点要求

本方案设计采用市电供电。

1.选取便于接入市电的5个管网末梢点作为监测点。

2.选点位置需便于安装调试及维护。

3.选点位置环境宜干净、干燥。

4.选点位置合适，能充分反应此段管网末梢水水质状况。

数据中心建设

对于使用业主来说，管网末端数据采集数据量小，但是数据十分重要。根据此种情况，如果由业主单独建设一个数据中心，不仅增加建设成本，后期维护费用，维护力度不能得到很好的保证，建议业主采取数据托管方式。

托管方式需做到以下几点：

1.由托管公司提供数据服务器及相关软件（含数据库、WEB发布软件、工业组态软件等），并对接入数据进行日常维护，已保证数据真实有效;

2.竣工验收后，托管公司以年为单位进行托管。按年以点为单位进行收费;

3.维护响应：若监测系统若遇故障，托管公司接到业主通知后必须在2h内作出响应。需托管公司到现场解决问题时，托管公司应24h内到现场解决问题，出现影响安全和生产的紧急情况时，12h内到现场处理。

现场数据采集设备技术要求

现场需要采集管网末梢水浊度、余氯、PH、温度共计4种数据。

根据采集数据量需求，管理需求以及维护工作的需要，现场数据采集不采用传统的RTU，改用使用日益广泛的小型一体化PLC。

本方案以AB公司生产的MicroLogix 为例。

第一，此类PLC模块体积小（体积小至120＊80＊40MM）易安装，非常适合环境受限，空间狭小，需要将设备集中安装的场合。

第二，此类PLC通信接口丰富，包括以太网接口，MODBUS RTU通信接口，RS232通讯接口等，能够与各种设备进行通讯，开放性好。

第三，此类PLC具有独立的CPU，可进行编程，在程序中设立各种报警，在线修改各种参数，产品安全性高。

第四，扩展性好，可灵活扩充I/O模块，能够满足后期系统不断丰富的数据采集要求。

第五，价格便宜，经济适用，维护方便，能够大大降低建设成本。

监测仪表的选型要求

本系统建设中，在线监测仪表选型需做到稳定、精确测量、维护量小。

本方案中，需监测的数据有：浊度、余氯、PH、温度。

在线分析仪表在满足稳定精确测量的同时，也需要具备自动断水样报警、仪表工作状态自诊断、多种信号传输选择和维护量低等条件。

在线分析仪表需要能够保证长时间的连续精确测量。在低浊度测量时，用校验取代校准则是更为方便可靠的在线仪表维护方式。相对于校准，校验在不改变仪表原有精度的基础上，对仪表的测量准确性进行验证。

浊度检测仪

精度：±0.001 FNU 或读值的1%，采用高精度标准模块，无需校准。

自动清洗测量池，并可编程清洗周期。

仪表系统内压力达到10 bar，避免产生气泡。

变送器、浊度传感器、流通池、流量控制器和电极安装在一个面板上，便于安装和维护。

余氯（包含PH、温度测量）

采用极法在线消毒剂分析仪。不仅避免了更换试剂的工作量和采购试剂的成本，也避免了DPD法仪表试剂废液对饮用水造成二次污染的可能。

pH电极在余氯测量时可实现即时pH补偿，无试剂、无消耗品，即装即用。

系统维护

本方案中，由于数据中心采取托管方式，因此数据中心的维护就不再在业主维护范围中。本项目仅需考虑仪表的日常维护及系统常规巡检即可。

备品备件

余氯分析仪：参比电极（3年更换）

浊度分析仪：不需要

PH及温度不需要任何备件，一般2～3年需要更换。其余没有需要更换的部件。

维护内容

浊度分析仪：

每周 检查样水流量。每月 更换干燥剂内的硅胶或对其进行烘干。半年 用纸巾清洁流通池内的玻璃镜片。

浊度仪理论上不需要校准，如怀疑数据的真实性，可用验证模块对仪表的精度进行验证，如果在仪表允许的测量误差范围内就无需校准；如超过仪表测量允许的误差范围，就需校准。

具体验证时间，可根据需要进行。

建议业主购买验证模块。

余氯分析仪：

每周 检查样水流量，做手工测量。如果必要，做校准。每月 做一次斜率校准。半年 用纸巾清洁测量电极和转子。每3年 更换参比电极（正常情况可使用3年）。

两个月左右进行斜率修正，费用为便携仪表试剂消耗。

建议业主购买便携仪表及相关试剂，标准试剂有效保存期为6个月，可使用200次/瓶。

PH计及温度：

不需要维护及巡检。

结束语

通过对城市供水管网水质在线监测系统的建设将给城市供水管网水质管理带来巨大的变化，改变过去模糊的管理模式，提供准确的管网水质情况，通过数据分析，帮助管理者准确及时掌握各种信息及时了解到供水管网及水厂发生的变化。

岳 敏

重庆远通电子技术开发有限公司

岳敏（1981－）女，汉族，重庆人，电气工程师，本科，学士，研究方向：工业电气自动化。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.09.002