呂梁市供水系統(tǒng)集中控制中心解決方案

鄧勝琳，王巖，張大為（天津市市政工程設(shè)計研究院，天津 300051）

呂梁市供水系統(tǒng)集中控制中心解決方案

鄧勝琳，王巖，張大為（天津市市政工程設(shè)計研究院，天津 300051）

隨著呂梁城市規(guī)模的不斷發(fā)展，水廠數(shù)量的不斷增多，將來投入運營的水廠、泵站及管網(wǎng)所的數(shù)量也越來越多。本文從規(guī)劃及設(shè)計兩方面介紹了呂梁市供水信息系統(tǒng)方案，重點介紹系統(tǒng)設(shè)計所包含的內(nèi)容，所涉及到的新技術(shù)，以及集中控制中心的主要功能。集控中心實施之后，呂梁市將建立供水的集中監(jiān)控和管理，可實現(xiàn)所有供水設(shè)施運行數(shù)據(jù)的采集，實現(xiàn)設(shè)備維護、保養(yǎng)的有效管理，實現(xiàn)備品備件、藥劑的統(tǒng)一管理，實現(xiàn)對電能消耗、運行成本的分析管理，從而達到全市供水設(shè)施的最佳配置。

信息系統(tǒng)；集控中心；管理功能；高效

1 引言

城市建設(shè)發(fā)展越快，對城市供水設(shè)施的管理要求越高，提高供水系統(tǒng)管理決策的效率、質(zhì)量和水平，是現(xiàn)代城市發(fā)展的需求。呂梁市圪針灣水廠作為呂梁市供水信息系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)的重要組成部分，其擔(dān)負著集中控制中心的建設(shè)任務(wù)，是整個系統(tǒng)的核心，它的建成將完善呂梁市供水系統(tǒng)的集中控制和調(diào)度，對城市的現(xiàn)代化建設(shè)和供水系統(tǒng)的管理至關(guān)重要。

2 呂梁市供水設(shè)施現(xiàn)狀

目前，呂梁市共有兩座給水廠，分別位于久安路的一水廠和位于七里灘的二水廠，兩水廠與城區(qū)管網(wǎng)相連通，共同承擔(dān)城區(qū)供水。部分實景如圖1所示。

圖1 現(xiàn)有一水廠和二水廠部分實景

一水廠水源為上安水源，現(xiàn)供水能力1.5萬t/d，內(nèi)設(shè)6臺主水泵，流量339~559m3/h，揚程66.5~55.5m，功率132kW。綜合樓為三層辦公樓，建筑面積約1296m2，內(nèi)設(shè)辦公、化驗、控制調(diào)度、值班等功能。

二水廠水源為高崖灣水源，現(xiàn)供水能力1.0萬t/d，內(nèi)設(shè)6臺主水泵，流量280~480m3/h，揚程35~27.5m，功率55kW。綜合樓為單層辦公樓，建筑面積183m2。

另外，呂梁中心城區(qū)現(xiàn)有一座建筑面積為200m2加壓泵站，位于呂梁市中心城區(qū)東南部，交通路以南，興農(nóng)街以東，泵房內(nèi)設(shè)3臺主水泵，流量84~140m3/h，揚程32~28m，功率18.5kW。泵站出水進入一座現(xiàn)狀高山水池，容積500m3，位于高速路以北，興農(nóng)街以東，地面標(biāo)高為998m處，承擔(dān)交通路以南地區(qū)供水。

3 呂梁市供水規(guī)劃

新建圪針灣水廠一座，位于圪針灣村，規(guī)模10.0萬m3/d，規(guī)劃占地5ha。水源為橫泉水庫，引黃河水注入后，橫泉水庫可提供城市生活及工業(yè)企業(yè)用水4009萬m3/a，約11萬m3/d。

新建盛地水廠一座，位于盛地村，規(guī)模5.0萬m3/d，規(guī)劃占地2.7ha，水源為引黃河水，水量2000萬m3/a，約5.48萬m3/d。

另外在供水管網(wǎng)上規(guī)劃建設(shè)加壓泵站兩座。新建供水系統(tǒng)簡圖如圖2所示。

圖2 呂梁市分區(qū)規(guī)劃新建供水系統(tǒng)簡圖

4 信息系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)

信息系統(tǒng)的建設(shè)是響應(yīng)國家確立的以信息化帶動工業(yè)化，以信息化推動現(xiàn)代化的戰(zhàn)略思想，供水系統(tǒng)信息化應(yīng)包括以下部分：

（1）通過計算機系統(tǒng)實現(xiàn)供水設(shè)施及供水系統(tǒng)的系統(tǒng)化、科學(xué)化管理，加快供水各類信息傳遞和處理，滿足現(xiàn)代城市管理的要求。

（2）通過有線及無線方式傳送采集的供水?dāng)?shù)據(jù)，以圖文形式集中處理供水動態(tài)信息。

（3）實時監(jiān)測供水管網(wǎng)水質(zhì)、水壓和水量。

（4）保證供水管網(wǎng)出現(xiàn)事故時可及時發(fā)現(xiàn)、及時維修，保證供水系統(tǒng)的安全可靠。

5 集中控制中心的任務(wù)

呂梁市供水信息系統(tǒng)是集計算機技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、視音頻等多媒體處理技術(shù)為一體的綜合自動化系統(tǒng)。

隨著呂梁城市規(guī)模的不斷發(fā)展，水廠數(shù)量的不斷增多，將來投入運營的水廠將達到四座，加壓泵站三座，七座管網(wǎng)所（兼具管網(wǎng)維護及售水功能）。包括目前在建的呂梁新城（圪針灣水廠）供水工程，都需要進行高效、集中的管理。

另外作為子系統(tǒng)的供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)也需要接入集控中心，管網(wǎng)信息系統(tǒng)由供水調(diào)度系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和用戶服務(wù)系統(tǒng)組成。

建立供水的集中監(jiān)控和管理，可實現(xiàn)對所有設(shè)備的維修、維護、保養(yǎng)統(tǒng)一管理，實現(xiàn)對備品備件、藥劑的統(tǒng)一管理，實現(xiàn)對電能消耗、運行成本的分廠管理和集團管理，提高區(qū)域內(nèi)的供水設(shè)施的管理效率。

6 集中控制中心簡介

集中控制中心以自控設(shè)備和技術(shù)為基礎(chǔ)，采用計算機技術(shù)、自動化控制技術(shù)、檢測儀表技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相關(guān)的信息化技術(shù)手段，深入結(jié)合水廠的工藝運行特點，建立了以集中監(jiān)控中心為主，各水廠為輔，集監(jiān)測、控制、管理、發(fā)布于一體的集中監(jiān)管系統(tǒng)。集中控制中心系統(tǒng)示意圖如圖3所示。

控制中心設(shè)置在呂梁新城（圪針灣水廠源）供水工程內(nèi)，位于水廠的綜合樓內(nèi)一層，考慮到將來集中控制中心是相對獨立管理，應(yīng)與目前的水廠的中控室功能分開，建筑面積240平方米。

圖3 集中控制中心系統(tǒng)示意圖

7 集中控制中心的功能

（1）實現(xiàn)所有供水設(shè)施的統(tǒng)一監(jiān)控，在監(jiān)控中心就可以掌握各水廠的實時運行情況，由監(jiān)控中心的運行人員對各廠的運行提供指導(dǎo)。

（2）實現(xiàn)所有供水設(shè)施的維修、維護、保養(yǎng)管理。各水廠的所有在冊設(shè)備和儀表均進入系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理，包括設(shè)備的維修、維護、保養(yǎng)時間、負責(zé)人、情況記錄等，提高設(shè)備的使用效率。同時，管理部門可建立統(tǒng)一的維修隊伍，根據(jù)各廠的設(shè)備管理記錄實現(xiàn)對所有水廠的統(tǒng)一維護維修工作。

（3）實現(xiàn)所有供水設(shè)施的備品備件、藥劑的記錄、領(lǐng)取和使用的管理。各水廠的備品備件、藥劑均進入系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理，包括相關(guān)的使用情況，提高備品備件和藥劑的使用效率。同時，管理部門可建立集中庫房，根據(jù)各廠的備品備件和藥劑的使用情況建立統(tǒng)一的庫存管理，可以減少投入，提高使用效率。

（4）實現(xiàn)所有供水設(shè)施的電能消耗的集中監(jiān)測。各水廠對成本的最重要部分的電量以車間為單位進行監(jiān)測，并核算出各水廠的電能消耗，以及核算供水單方耗電量，優(yōu)化設(shè)備的運行。

（5）實現(xiàn)所有供水管網(wǎng)的監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集，配合管網(wǎng)地理信息化系統(tǒng)，可在第一時間內(nèi)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)故障點并報警，排除隱患。

（6）監(jiān)控畫面使用3Dmax軟件和FLASH軟件，制成3D效果動態(tài)組態(tài)畫面，如圖4所示，立體全方位顯示工藝組態(tài)，與現(xiàn)場實際十分吻合。監(jiān)控畫面按照工藝流程制作，工藝流程過程中涉及的壓力、溫度、流量、水質(zhì)分析數(shù)據(jù)等分布在各個工藝組態(tài)畫面中并且實時顯示。

圖4 制作的3D圖形示例

（7）建立統(tǒng)一的管理數(shù)據(jù)庫，對供水設(shè)施的運行數(shù)據(jù)進行集中存儲，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)報表，采用圖文的方式生成各種年、月、日報表，供管理部門分析決策。

（8）建立統(tǒng)一的對外發(fā)布平臺，即網(wǎng)站，該平臺不僅可以顯示所有水廠的匯總信息，包括總處理量、單位成本、出水指標(biāo)等，還可以作為企業(yè)的宣傳窗口，將相關(guān)的新聞報道實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，擴大企業(yè)的影響力。

（9）良好的擴展性，系統(tǒng)平臺可將所有的異構(gòu)數(shù)據(jù)源和子系統(tǒng)整合成統(tǒng)一、開放的大系統(tǒng)，可擴展的子系統(tǒng)包括財務(wù)、廠務(wù)、檔案、化驗、辦公、安防等，而系統(tǒng)的擴大不會影響到系統(tǒng)整體架構(gòu)的變化?？刂浦行牟糠止δ芙M件如圖5所示。

圖5 控制中心部分功能組件

8 集中控制中心的結(jié)構(gòu)

集控中心系統(tǒng)分為三層結(jié)構(gòu)，即：數(shù)據(jù)采集層、廠級管理層以及集控中心層。系統(tǒng)采用逐層匯報機制，數(shù)據(jù)采集層采集水廠各個運行參數(shù)及狀態(tài)并將數(shù)據(jù)存入現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫，廠級管理層對數(shù)據(jù)采集層采集來的數(shù)據(jù)進行運算處理得出可描述該水廠運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)，并定時向中心管理層數(shù)據(jù)庫進行匯報，以便集控中心隨時掌握設(shè)備的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)、解決問題。

數(shù)據(jù)采集層主要由三部分組成，即現(xiàn)場PLC、組態(tài)軟件以及現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)采集層工作原理是通過組態(tài)軟件從PLC讀取數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)匯總，該系統(tǒng)可根據(jù)各水廠的不同工藝定制。

廠級管理層主要面向水廠管理者及工作人員，根據(jù)不同權(quán)限登陸查看水廠實時及歷史運行狀態(tài)，在各水廠的中心控制室實現(xiàn)。

集控中心層基于Web開發(fā)，使用ASP動態(tài)網(wǎng)頁編程技術(shù)，它主要包括運營管理、設(shè)備管理、藥劑管理、電能管理等模塊，通過集控中心的電腦、大屏幕等多媒體顯示手段，及時了解水廠各項指標(biāo)，管理部門可在任何可以上網(wǎng)的地方查看各個水廠的運行情況。

9 需要完成的工作內(nèi)容

（1）采用BIM技術(shù)完成水廠設(shè)計建造管理的數(shù)據(jù)化，通過參數(shù)模型整合各類相關(guān)信息，使運營技術(shù)人員對各建（構(gòu)）筑物信息作出正確理解和高效應(yīng)對，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和數(shù)字化管理等方面發(fā)揮作用。

（2）各水廠完成通訊外網(wǎng)的接入，集中控制中心數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)由中心下屬各個水廠的現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫提供，現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫將當(dāng)日采集到的水廠運行數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，將各個水廠的日處理量、耗電量、設(shè)備運行狀態(tài)、藥品使用情況等數(shù)據(jù)定時傳到集控中心數(shù)據(jù)庫，水廠和泵站的通訊方式采用VPN和專線兩種方式，管網(wǎng)的通訊方式采用無線傳輸。

（3）完成各現(xiàn)有水廠、泵站的技術(shù)改造，自控系統(tǒng)升級為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，包括硬件接口和軟件，以便完成各水廠、泵站及管網(wǎng)數(shù)據(jù)的遠傳。

（4）完善管網(wǎng)診斷系統(tǒng)，不但要完善管道的地理信息，對管道的安全監(jiān)測也必須成為日常管理工作的一部分。地下管道的病害具有隱蔽性，過去由于受技術(shù)手段的限制，實施管道檢測比較困難。目前采用閉路電視系統(tǒng)（CCTV）和聲納系統(tǒng)可以完善和提高管道的檢測和維護能力，提高養(yǎng)管水平。部分管網(wǎng)診斷設(shè)備如圖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