香河县自动化监控系统在农村供水工程中的应用

张凤霞

（香河县水务局，河北 香河 065400）

香河县自动化监控系统在农村供水工程中的应用

张凤霞

（香河县水务局，河北 香河 065400）

香河县在2007年农村饮水安全水工程中引进并安装了微机集中监控供水系统，系统集图像监控、视频录像、远程操控、水质监测、管网监测与爆管预警、报警信息于一体，监控中心通过无线数传电台实现了水源井远程控制，系统操作便捷且省工省力，有效提升了双安农村集中供水系统的科技含量和供水管理水平。

农村集中供水系统；微机集中监控；；远程无线控制；安全供水

1 系统构成

香河县在2007年农村饮水安全水工程中开始引进并安装了微机集中监控供水系统，至今全县规划的6座农村集中供水水厂全部采用微机监控系统。水厂设有一个控制中心，配有工业计算机、UPS电源系统、显示器、打印机、模拟屏显示装置、语音报警装置等设备，对水厂的运行实现自动化控制，对设备的运行数据、报警信息进行记录和报表打印处理，实现对水源、水厂、管网的集中管理与控制。系统分为水源井群控制、水厂加压及消毒控制、管网监测、水质监测、视频监控、运营管理等6个子系统。

1.1 水源井群控制

水源井潜水泵的启动方式采用软启动方式，减少水泵直接启动冲击电流过大带来的危害。通过无线数传电台接收远程监控中心的控制命令，并将水源井潜水泵的运行状态、电流、用电量等信号传回监控中心。

控制方式分为现地手动、远程遥控、远程自动3种模式。

现地手动式通过水源井控制柜上的开关按钮进行泵的启停控制；远程遥控通过水厂监控中心组态画面上的启动、停止按钮来进行远程操控；远程自动模式下，各水源井潜水泵的启、停根据水厂清水池液位自动控制。

水源井正常运行在远程自动模式下，对水源潜水泵的运行按照清水池液位进行区间化分，按阶梯型进行控制。即清水池实际液位在不同的液位区间，运行不同数量的水源潜水泵，水源潜水泵运行组合可通过监控室工作站上位机组态画面由值班人员按照实际运行情况自行设定。同时设有清水池低水位保护、高水位保护、通讯中断保护等功能。当水池液位达到高水位保护上限时，停止所有水源潜水泵；当液位达到低水位保护下限时，按预设的水源潜水泵运行方案启动相应的水源潜水泵；当某眼水源井与监控中心无线通讯中断超过一定时间后，该水源井潜水泵将自动停止，待通讯恢复正常后，能自动投入正常运行模式，有效避免了在通讯中断后，在水厂清水池液位达到高水位上限时，水源井因无法接收到监控中心的远程停机命令而继续运行造成水厂清水池溢水重大运行事故发生，保证供水安全。实现了水源井群的远程无线自动控制。

1.2 水厂泵房加压及消毒系统

水厂监控部分主要完成对加压供水泵、消毒加药设备的控制及监测，清水池液位、出厂水压力、出厂水流量等的监测，出厂水余氯、浊度、pH、水温等常规水质状况指标的监测，以保证配水管网的压力、水质等满足供水要求。

水厂监控的现场核心处理单元采用西门子PLC系统，负责水厂所有控制信号、数据信号的采集处理，并将信号传至水厂监控中心或更高一级监控中心，同时接收上位机下发的指令信息。具有现地、集控选择开关，现地自动、手动选择开关。在PLC控制柜上可实现对各台供水泵的现地手动、现地自动恒压控制。出水压力、水池液位、电量、出水流量等通过仪表接入RS485总线，由PLC负责统一采集处理。

加压供水泵的控制采用了一拖四循环变频恒压供水控制模式，选取水厂出口压力作为压力控制点。采用变频器和PLC实现供水压力的闭环自动控制，自动调节设定压力和系统压力的差值，使供水压力保持恒定。系统能根据设定的压力自动调节水泵转速和水泵运行台数，使设备运行在高效节能的最佳状态；延长电机、水泵寿命。各泵按照先启先停、循环启动原则，使各水泵运行时间均等，有效避免了长期不运行的水泵因长久不用而生锈或使用频繁而磨损。

二氧化氯消毒剂的制备采用了复合型二氧化氯发生器，并在出厂水管道上安装有一套余氯在线监测仪，将监测的4-20mA余氯信号作为二氧化氯发生器的余氯反馈信号，通过在二氧化氯发生器上设定出厂水余氯控制目标值，形成实时在线的余氯闭环控制。二氧化氯投加系统配备了酸雾吸收、泄氯报警等一系列保护措施。

1.3 管网监测

管网监测负责水源管网、配水管网上主要节点处的供水压力、流量、余氯的在线实时监测。并对监测数据进行分析处理，给出整个管网运行状况（如爆管等）、用户用水量趋势分析等。管网监测点的监测设备选用低功耗器件，采用太阳能供电，通过数传电台将测点的流量、压力、余氯等信号实时传至监控中心，并在管网工作站上实时动态显示，当某管段压力、流量、余氯监测值异常时，能及时发出预警信息。

1.4 水质检测

为保证供水水质安全，选取出厂水的余氯、浊度、pH、温度及管网末梢的余氯作等常规的水质指标进行24h实时在线监测。当监测指标超出标准时，系统能自动进行报警，可以通过监控中心工作站查看水质指标的历史曲线。

1.5 视频监控

视频监控是对厂区内清水池、加氯间、泵房、配电室、厂区门口等重要区域安装红外一体摄像机，可进行夜间监视，实现视频信号丢失、动态物体监测报警与录像存储等功能。不仅可以实时监视供水系统的运行情况，捕捉供水系统的异常情况及时发现问题，及时解决，更重要的是防止人为破坏，特别是防止投毒事件的发生，是水厂安全运行的的重要保证。

1.6 运行管理

运营管理将生产运行管理、设备维护、能耗统计、抄表收费管理、预警、预案等进行系统集成，具备报表统计分析功能，每个功能模块可设置不同的权限，只有具备相应操作权限的人员才能进行操作。系统可对设备过负荷运行、水质达到限制、管网压力流量过负荷、管网爆管、水费欠费财务风险、产能比过高等异常情况自动发出预警信息。并根据预警信息，自动生成相应的事故原因分析及处理方案，为相关管理人员提供决策支持，提高事故处理效率。如管网发生爆管时，能给出最优关闭阀门方案，将事故点隔离，停止漏水，以便抢修；并立即给出应停水的管段和用户清单等。

2 系统功能及特点

上位机监控系统提供丰富的画面显示功能。在监控室计算机组态画面中，有工艺流程主画面，水源井控制画面、供水泵控制画面、液位压力流量曲线查询画面、管网监测画面、水质监测画面、报表查询、操作记录查询、报警记录查询等。

2.1 数据遥测、遥控、遥信功能

实现对水源井、、管网测流测压点、水质测点、供水设备的远程控制，以及供水压力、电压、电流、电度、泵和阀的开关状态等信号采集。

2.2 参数报表查询、历史曲线、报警显示功能

可通过上位机组态软件实时查看参数历史曲线、报表查询，具有管网压力超限报警、设备停电故障报警、通讯故障等报警（声光报警、报警提示）提示功能。

2.3 报表统计功能

按日、月、年统计水厂供水量、电能消耗、泵累计运行时间、用电负荷曲线等，并以趋势图或柱状图显示。

2.4 故障在线自诊断

具有各个水源井、管网测点的通讯故障、厂内设备运行故障的在线自诊断及报警功能。

2.5 模拟屏显示功能

显示整个水厂的工艺流程图、水源、管网分布图，并可实时显示水源、水厂、管网、水质4个子系统的主要监测数据和设备运行状态信息。

2.6 多种级别权限设置

用户权限管理规定了对设备的不同操作权限：监视权和控制权。只有具备控制权限才可以对设备进行远程控制操作。

2.7 Web发布功能

可以对水厂设备运行情况、工艺参数、视频等相关信息进行Web发布。只要具有Web访问权限，可以在局域网内通过输入IP地址以浏览网页形式，也可以通过手机、计算机等终端设备在任何地方通过Internet网络及时了解水厂运行的相关信息。

2.8 基于Internet的远程故障诊断

在水厂授权的情况下，维修人员可在异地，通过VPN虚拟专网，进入到水厂控制系统中，对系统故障进行远程诊断和分析，并做出故障解决办法。

3 结语

香河双安农村集中供水厂自动化系统的实施，实现了对设备、管网、水质等的远程控制和实时在线监测。通过系统的数据报表自动生成与分析、预警预案，水厂管理人员能实时了解供水系统运行情况，及时处理各类故障、降低故障率和检修的时间，减少停水次数。提高了农村供水的自动化、信息化程度，提升了农村饮水安全和整体的服务水平。

［1］衡小军，任宝安，牟勇.自动化监控系统在千阳县张家源农村集中供水工程中的应用［J］.陕西水利，2011（3）：129-130.

［2］冯靖.自动化监控系统在高潭口泵站的应用［J］.中国农村水利水电，2007（3）：82-84.

［3］李训杰.MCGS组态软件在供水自动化监理系统中的应用［J］.工业控制计算机，2005，18（2）：51-51.

［4］王慧，苏永军.沧州农村集中供水工程研究［J］.内江科技［J］.2016，37（3）：73-74.

［5］杜和景，尹国杰.自动化技术在农村饮水安全集中供水工程中的应用［J］.水利规划与设计，2014（10）：45-48.

（责任编辑：姜彤宇）

Application of automatic monitoring system in rural centralized water supply project of Xianghe County

ZHANG Feng-xia
（Xianghe County Water Authority， Xianghe 065400， China）

The microcomputer centralized monitoring water supply system is introduced and installed in rural drinking water safety project of Xianghe County in 2007.The system integrates image monitoring， video recording， remote control， water quality monitoring， pipe network monitoring and explosion warning， alarm information in one.The remote control of water source is achieved by the wireless data radio to the monitoring center，the operation of the system is convenient and effective.The scientific and technical content and water management level is enhanced to the Shuang'an rural centralized water supply system.

rural centralized water supply system；microcomputer centralized monitoring； remote wireless control；safe water supply

S277.7

B

1672-9900（2017）03-0026-03

2017-05-16

张凤霞（1971-），女（汉族），河北廊坊人，工程师，主要从事水利建设工作，（Tel）13831613689。