微機自動化技術在農(nóng)村飲水安全工程中的應用

□毛海辰（靈寶市水利局）

靈寶市“十一五”期間，在解決農(nóng)村飲水安全問題工作中，累計投資7400萬元，建設飲水工程148處，涉及全市15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，187個行政村，16.3萬人。其中，規(guī)?；兴畯S只有2010年度批復建設的陽平鎮(zhèn)程村塬集中供水工程一處。該工程總投資1055萬元，新打機井2眼、配套機井2眼，鋪設供水管網(wǎng)18.9萬m，入戶工程4470套，解決程村塬10個行政村及學校等2.4萬人飲水安全問題。

為了提高農(nóng)村飲水工程整體管理水平，按照水利部提出水利建設“四化”（農(nóng)田水利化、灌溉節(jié)水化、供水集中化、管理信息化）總要求，結合靈寶市農(nóng)村飲水安全工程建設實際，在陽平鎮(zhèn)程村塬集中供水工程建設實施中，將自動化監(jiān)測控制系統(tǒng)應用于該工程供水管理系統(tǒng)中，對其進行實時檢測、監(jiān)控、管理。逐步帶動全市農(nóng)村飲水安全工程建設向供水集中化和管理信息化方向發(fā)展，穩(wěn)步提高農(nóng)村飲水安全工程的科學管理水平，逐步實現(xiàn)城鄉(xiāng)供水一體化。

一、自動化控制系統(tǒng)在農(nóng)村飲水安全工程中應用的重要性

自動化控制系統(tǒng)集先進的計算機技術、微電子技術、自動化控制技術、通訊及網(wǎng)絡技術于一體，在農(nóng)村飲水安全工程中的重要作用如下：

一是利用微機的智能化分析管理功能對水廠的各種設備進行全自動智能化控制；二是對水廠的運行參數(shù)進行實時監(jiān)測、分析、顯示、存儲；三是為實時水資源的優(yōu)化配置、處理控制、開發(fā)利用等提供準確、可靠、實時的基礎數(shù)據(jù)資料；四是為主管部門決策和經(jīng)營管理提供科學、準確的依據(jù)；五是通過先進的網(wǎng)絡技術，各個部門可以對水廠的設備運行狀態(tài)，水位，流量進行實時監(jiān)測，提高安全性能。

二、自動化控制系統(tǒng)的特點

（一）系統(tǒng)配置簡單、工作可靠、自動化程度高。

該系統(tǒng)由計算機、采集設備、傳輸設備、終端采集控制設備組成，配置靈活，可根據(jù)水廠管理需要編程，例如根據(jù)設定水位自動開啟或停止水泵、定時停啟等。

（二）監(jiān)測設備準確可靠、操作簡單，實用性強。

水源井采用壓力投入式液位計，精確度達0.1m，實時反映該水源井的水位高度。水源井流量采用電磁流量計檢測實時流量，再配合液位計檢測的水位降深，可準確分析出該水源井的出水量及滲水量。數(shù)據(jù)可長期保存，根據(jù)對歷史數(shù)據(jù)的分析可以準確判斷該地區(qū)歷年的用水記錄、干旱情況等信息。

（三）管理中心軟件采用人性化的圖形界面，主要數(shù)據(jù)信息都用圖形、曲線、圖表等形式顯示。簡單明了，便于監(jiān)控。

（四）系統(tǒng)具有先進實用、升級簡便、擴充性強、開放性好等優(yōu)點，是農(nóng)村水利建設管理實現(xiàn)管理信息化的主要手段。

三、自動化控制系統(tǒng)在靈寶市陽平鎮(zhèn)程村水廠的應用

靈寶市陽平鎮(zhèn)程村水廠位于靈寶市西30km的陽平鎮(zhèn)程村塬，該工程設計總投資1055萬元，涉及10個行政村，2.11萬人的安全飲水。該工程于2010年年底完工，概況如表1。

表1 靈寶市陽平鎮(zhèn)程村水廠概況

程村水廠由水井、水池監(jiān)測控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及傳輸系統(tǒng)、遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)及GSM報警系統(tǒng)四部分組成，如圖1所示。

圖1 自動化飲水安全工程系統(tǒng)結構

（一）水井、水池監(jiān)測控制系統(tǒng)

水井監(jiān)測控制系統(tǒng)主要監(jiān)測水泵的工作狀態(tài)、電流、電壓、水位等各方面參數(shù)，以及遠程控制水泵的開關，并且可以根據(jù)水位的狀態(tài)進行無人值守開關水泵。

1.智能控制供水設備工作運行狀況

通過有線或無線信號把機井或水池的水位、狀態(tài)等信息傳送到計算機，根據(jù)需要實現(xiàn)遠端智能控制水源井水泵的啟動和停止。包括兩種方式：一是手動控制，操作員根據(jù)調節(jié)池液位對水泵進行啟、停操作；二是自動控制，根據(jù)調節(jié)池液位及各輸水泵起動水位和停止水位，自動開啟和關閉。

低地竹占竹林總面積70%，分布于本香古勒-古木茲、奧羅莫、阿姆哈拉等州海拔540～1 750 m、年降雨量1 500 mm、年均溫23 ℃的地區(qū)，是一種非常耐旱的竹種。旱季時葉子全部枯黃，雨季時重新萌發(fā)新葉。稈高6～10 m，直徑4～8 cm，壁厚或實心，節(jié)長20 cm。主要用作房屋、籬笆、家具和薪材，鮮葉喂驢、羊、牛等家畜。為竹炭和竹漿生產(chǎn)的優(yōu)質原料。

2.實時數(shù)據(jù)采集與處理

通過通訊傳輸設備與水源井、加壓泵站進行通信，接收各檢測點的水位、流量、電流等數(shù)據(jù)信息，采集水源井、水廠、清水池的水位以及管網(wǎng)內(nèi)的壓力、流量等數(shù)據(jù)信息；顯示水源井潛水泵、加壓泵的電流、電壓、頻率及工作狀態(tài)；顯示水池水位、水源井水位、泵房出水口電磁流量計的流量。

3.實時監(jiān)測與報警

實時監(jiān)測水源井水泵、配水廠供水泵的工作狀況，包括水泵運轉狀況(工作或停止)，以及工作泵的工作電流、電壓、工作頻率、工作方式的情況。實時監(jiān)測水源井的動水位、出水壓力、流量和水廠清水池變化情況，如有越限則報警。

4.提供供水圖形界面

提供水源井、配水廠運行模擬實景圖等，動態(tài)的顯示各部分運行情況。實時顯示水廠各供水環(huán)節(jié)運行情況，包括：水廠總畫面、水源井畫面、設備運行狀態(tài)畫面、實時及歷史報表畫面及報警畫面。

（二）數(shù)據(jù)采集及傳輸

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要采集水源井、配水廠加壓泵站和調節(jié)池的水位、壓力、流量及泵的開停、電流和電壓等各類參數(shù)和信號。例如水池監(jiān)控設備系統(tǒng)采用電容式水位傳感器，通過電容感應投入式液位傳感器對水池進行監(jiān)測、顯示、輸出信號，并通過通訊線將水位信號傳至計算機管理中心監(jiān)控畫面中進行顯示記錄。

（三）遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)

通過遠程視頻監(jiān)控，工作人員可遠程調取存儲的監(jiān)控圖像，并可遠程發(fā)出控制指令，進行錄像資料的智能化檢索、回放。同時增加權限設置，保證錄像資料的安全管理。視頻監(jiān)控系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通，通過授權，管理人員可以查看任意監(jiān)控網(wǎng)點的即時圖像，避免了地理位置原因造成監(jiān)督管理的不便。

（四）GSM報警系統(tǒng)

GSM報警系統(tǒng)是采用先進的紅外熱釋感應、微電腦CPU控制器（主機）、GSM無線通訊組成,是一種新型工控安全防范報警系統(tǒng)。報警器進入設防狀態(tài)，如有警情，GSM報警系統(tǒng)就會立即撥打值班人員手機，配合遠程視頻系統(tǒng)，可快速看到現(xiàn)場情況并做出應對措施。

四、自動化控制系統(tǒng)在農(nóng)村飲水安全工程應用中的前景

（一）與互聯(lián)網(wǎng)互接資源共享，為有關部門決策提供可靠數(shù)據(jù)。甚至可在全國范圍內(nèi)建立農(nóng)村飲水安全工程信息管理系統(tǒng)，幫助國家對國內(nèi)重點農(nóng)村飲水安全工程的運行情況進行監(jiān)控管理。

（二）配合水質檢測設備，實現(xiàn)水廠供水的安全達標以及提高水資源的檢測管理。

（三）在水源地保護區(qū)范圍按要求布設檢測設備，與控制中心建立聯(lián)系，從而實現(xiàn)水源保護區(qū)的自動化控制管理，加強水源地保護。

（四）使管理中心與村口水表或用戶水表建立聯(lián)系，建立供水交費系統(tǒng)，以加強水費回收管理。

（五）機井出水量的檢測計算：通過先進的液位和流量檢測設備配合微機實時曲線進行數(shù)據(jù)分析，計算出機井每小時的準確出水量。對機井地下水源的充分利用及機井水泵型號的合理配備提供可靠的科學依據(jù)。

在農(nóng)村飲水安全工程中采用自動化控制系統(tǒng)是飲水安全信息化建設的重要內(nèi)容，該系統(tǒng)的應用能夠有效地改善人工管理效率低下的局面，并能夠實時檢測飲水工程的各個環(huán)節(jié)，極大地保證了農(nóng)村飲水工程的安全管理。

[1]吳蘊章.自動控制理論基礎[M].西安交通大學出版社，1999.

[2]管曉宏.自動化科學與技術的發(fā)展[M].信息科學技術概論,1980.

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