城市供水调度系统的研究与应用

王晓艳

摘 要：随着经济和社会的发展，城市的供水规模也在逐步增大，城市供水调度的复杂性及重要性也在增加，人们对城市供水系统要求也越来越高，目前国内大多数城市供水管网主要依赖人工经验调度，信息化手段比较薄弱，大部分供水企业正面临着前所未有的供水压力。所以，传统的经验调度方式能耗浪费巨大，已不适合现代社会的发展需要。近几年我公司加强对供水调度系统的的建设，已经建立起计算机实时监测系统，在公司的日常供水调度及生产运行管理中发挥着重要的作用。

关键词：供水调度；广域网络；数据中心

1 供水调度模式

城市供水调度系统一般由公司主调度中心站（一级调度）、各厂区调度中心（二级调度）、若干个远程站（工业各厂）组成。主调度中心站与各厂区调度中心及若干个远程站之间，通过通信链路（有线或无线）进行信息交换。

通过对公司供水业务进行深入的调研，公司为典型的二级调度供水模式。该模式是指调度系统中设置一个主调度中心站和若干个二级（各厂站）调度中心。主调度中心全面负责对整个城市给水系统各环节中主要设备的运行状况进行监测，控制其直属管理的有关设备，对二级监控调度中心仅实施指令管理。二级调度中心负责贯彻主调度中心下达的有关指令，上报所属设备的运行情况或对其实施控制操作。

2 供调度系统总体结构

濮阳市自来水公司调度系统主要包括：主调度中心（设置于公司调度中心）、各厂区调度中心（2个制水厂、2个源水厂）、供水管网监测点和工业各厂区监测点。主调度中心与各区域的互联，主要以GPRS无线方式或ADSL有线VPN的方式。

系统分为三个网络层次：

（1）最底层为设备层：对主调度中心而言，各个管网监测点，向主调度中心传达监测数据（流量、末梢压力等）；对各厂区调度中心而言，是各个生产环节监测点，其主要任务是接受各取、制水环节实时工况数据，向主调度中心转发供水工况，同时执行公司主调度中心下达的调泵指令。

（2）中间层为监控层：以数据库服务器为中心的局域网结构，接收主调度中心的实时数据流。

（3）最上一层是调度管理层：主要是承担日常调度管理任务，包括调度报表自动生成、供水情况的查询统计、供水量预测和调度指令生成下发、爆管分析、机泵效能分析等等。

3 供水调度系统功能

供水调度系统是为保证城市供水调度业务快速、准确、合理开展调度业务而建立的技术保障系统。其功能与内容均是围绕保证城市给水调度业务需求而考虑设置的。该系统是应用现代信息技术（包括自动检测、现代通信、计算机和自动控制等高新技术），对影响供水全过程各环节的主要设备、运行参数进行实时监测、分析，提出调度控制依据或实施参考方案，辅助调度人员及时掌握供水系统实际运行工况，并实施科学调度控制的自动化信息管理系统。

系统由下而上分为几大功能：数据采集功能、数据通讯功能、数据综合显示功能、信息综合统计分析功能。

4 供水调度系统的软硬件设计

4.1 在系统软硬件的设计中，我们遵循以下原则：

①尽量考虑对现有投资设备的保护和再利用；②具有较强的实用性和可靠性、良好的开放性和可扩展性；③坚持信息采集高度集中、控制高度分散的原则；④数据库间的数据共享功能。

4.2 远程采集终端的设计

供水管网信息化系统的采集终端安装在供水管网的关键点位，负责上传的实时供水管网数据，包括：压力、流量等。远程与主调度中心通讯主要以GPRS无线方式为主。

4.3 厂站调度中心的设计

我公司各厂站调度中心主要负责向公司中心调度上传各厂站取水、送水泵的实时状态、出厂出站的压力、流量、水位等，并下达主调度中心的调泵指令。实现各厂站与主调度中心软件的数据集成与共享。

我公司第二水厂供水管网信息化系统的采集终端安装在供水管网的关键点位，负责上传的实时供水管网数据，包括：压力、浊度、余氯、流量等。 系统采用西门子S7-400PLC作为控制器，主要完成数据的采集、滤波、计算、存储转发等功能。 通过串口方式将数据发送到数传设备，由数传设备实现与主调度中心的通讯。

另外，第二水厂已经建立制水工艺自动化系统，调度中心安装组态王软件，系统集成中涉及到的多种数据源通过多种协议和设备，实现了该厂与公司调度中心软件的数据集成与共享。

4.4 主调度中心的设计

主调度中心是公司整个调度网络的核心部分，包括：一台通讯服务前置机，一台数据库服务器、两台操作员站和其他一些网络设备组成。主调度中心应用软件分为：数据采集和控制系统、供水管理信息系统。

通讯服务前置机建立与各远程采集终端和厂站调度中心的通讯，同时提供操作员站的数据服务接口。操作员站配置组态王软件，以OPC方式与通讯前置机进行动态数据交换，实现生产调度系统的数据采集和控制系统。

数据库服务器上安装了SQL Server数据库管理软件，负责整个调度系统实时数据的存储，是供水调度信息化系统的数据中心。供水调度管理信息系统的主要模块，包括：调度员当班管理模块、调度信息发布模块、统计查询模块、报表生成模块、供水量预测模块、调度指令生成发布模块、配泵方案比较分析等模块。

5 结束语

我公司城市供水调度系统在人工经验调度的基础上，结合优化调度的成熟理论，提出了供水调度信息化建设的方案。该方案已经在我公司得到了很好的应用，我们认为该系统能够实现供水调度管理的事务操作；实现供水调度生产数据的查询、统计和分析；通过供水量预测，帮助供水企业进行生产预案的制定；通过效能分析，帮助供水企业降低生产成本。

参考文献：

[1] 王强，刘遂庆，周建萍.供水管网调度系统信息化建设研究[J].2005.

[2] 陈运珍.水工業领域广域网络监控系统的最新模式研究[J].2004.

[3] 季周荣，金世俊，谢伟.城市供水调度信息化系统的研究与应用[J].2008.