自動(dòng)化控制系統(tǒng)在阿克蘇市哈尼喀松農(nóng)村飲水安全工程中的應(yīng)用

陳艷梅（阿克蘇市農(nóng)村自來水管理站　新疆　阿克蘇　843000）

自動(dòng)化控制系統(tǒng)在阿克蘇市哈尼喀松農(nóng)村飲水安全工程中的應(yīng)用

陳艷梅
（阿克蘇市農(nóng)村自來水管理站新疆阿克蘇843000）

阿克蘇市前期農(nóng)村飲水安全工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，供水保證率低，本文介紹了自動(dòng)化控制系統(tǒng)在阿克蘇市哈尼喀松農(nóng)村飲水安全工程中的應(yīng)用、自動(dòng)化控制系統(tǒng)的組成、作用，以及在工程應(yīng)用中取得的成效，可為類似工程提供借鑒。

農(nóng)村飲水安全工程；自動(dòng)化控制系統(tǒng)；自動(dòng)化控制的目的；自動(dòng)化控制的作用

1　引言

阿克蘇市位于新疆南部，全市總?cè)丝?1.67萬人（包括農(nóng)一師），其中農(nóng)村總?cè)丝?5.46人，主要分布在阿克蘇市新大河兩岸的多浪灌區(qū)、東岸灌區(qū)和阿依庫勒灌區(qū)，共轄四鄉(xiāng)兩鎮(zhèn)一場(chǎng)，122個(gè)行政村。自1995年以來，阿克蘇市共興建農(nóng)村水廠36座，但由于當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)薄弱，前期改水工程國家配套資金少，地方自籌資金落實(shí)比較困難，造成已建成的改水工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，供水設(shè)施簡陋，水源保護(hù)工作不到位，大部分水廠無消毒設(shè)備，導(dǎo)致供水保證率低，農(nóng)村水廠自來水普遍存在氟超標(biāo)等問題，為改善廣大農(nóng)村群眾飲水安全問題，阿克蘇市堅(jiān)持以人為本，樹立全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展觀，結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)條件，將阿克蘇市農(nóng)村水源規(guī)劃分為三個(gè)區(qū)域：阿克蘇市薩克沙克水源地，阿克蘇市哈尼喀松水源地，阿克蘇市尤喀克巴里當(dāng)水源地，在“十一五”規(guī)劃中，由新疆自治區(qū)發(fā)改委批復(fù)阿克蘇市兩鄉(xiāng)一鎮(zhèn)一場(chǎng)尼喀松農(nóng)村飲水安全工程，通過新建哈尼喀松水源地，新打機(jī)井3眼，抽取合格地下水，匯流至新建哈尼喀松總水廠，鋪設(shè)主管道將多浪灌區(qū)原有的16座水廠聯(lián)并，通過輸水干支管道將水送到16座水廠的水塔或清水池，二次加壓后，解決依干其鄉(xiāng)、拜什吐格曼鄉(xiāng)、喀拉塔勒鎮(zhèn)、良種場(chǎng)兩鄉(xiāng)一鎮(zhèn)一場(chǎng)農(nóng)民群眾的飲水安全問題，該工程投資2980萬元。由于本次工程規(guī)模大，由一個(gè)集中水源地向各個(gè)分水廠的水塔或清水池供水，再由水塔或清水池向下游用水戶供水，線路分散，供水范圍廣，僅依靠現(xiàn)有的水廠管理人員難以完成，因此在新建水源水廠配置一套自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，通過自動(dòng)化管理設(shè)備，能夠遠(yuǎn)程、及時(shí)、連續(xù)、準(zhǔn)確的采集、傳輸和監(jiān)控站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，為管理的科學(xué)化進(jìn)行分析與決策，從而實(shí)現(xiàn)供水過程的全自動(dòng)化管理。

2　水廠自動(dòng)化控制的目的

阿克蘇市兩鄉(xiāng)一鎮(zhèn)一場(chǎng)尼喀松農(nóng)村飲水安全工程自動(dòng)化控制遵循“集中管理、分散控制、數(shù)據(jù)共享”的原則，系統(tǒng)各部分相對(duì)獨(dú)立并利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完成系統(tǒng)的縱向、橫向擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制與分析處理，最終到達(dá)中心控制管理中心。哈尼喀松農(nóng)村飲水安全工程自動(dòng)化控制的目的是遠(yuǎn)程控制3臺(tái)機(jī)井井泵的關(guān)閉和開啟，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視16座支線水廠的清水池或水塔的進(jìn)水、數(shù)據(jù)采集，安全防護(hù)情況。

自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)選用“無線測(cè)控系統(tǒng)”，此系統(tǒng)結(jié)合現(xiàn)代成熟的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)化儀表技術(shù)于一體，通過對(duì)水廠及管網(wǎng)的各項(xiàng)參數(shù)遙測(cè)、遙信和對(duì)設(shè)備的起停，實(shí)現(xiàn)對(duì)水廠運(yùn)行全自動(dòng)控制。自動(dòng)化控制的應(yīng)用為供水調(diào)度自動(dòng)化、科學(xué)化、合理化創(chuàng)造了良好的條件，為降低生產(chǎn)成本、保護(hù)設(shè)備、節(jié)省水電資源，提高生產(chǎn)效率，為實(shí)現(xiàn)最優(yōu)管理奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3　自動(dòng)化控制系統(tǒng)在水廠中的應(yīng)用

3.1控制系統(tǒng)的組成

阿克蘇市兩鄉(xiāng)一鎮(zhèn)一場(chǎng)哈尼喀松農(nóng)村飲水安全工程自動(dòng)化控制總體框架是建立在數(shù)據(jù)通信、水位監(jiān)控、流量監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、閘閥監(jiān)控、信息網(wǎng)絡(luò)、軟件系統(tǒng)方案的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)水廠各系統(tǒng)的運(yùn)程監(jiān)視、控制功能。系統(tǒng)主要由水源井集中控制系統(tǒng)、各分水廠集中監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳和記錄、控制管理中心四部分組成。

3.2水源井集中控制系統(tǒng)

在哈尼喀松水源地的3眼水源井內(nèi)安裝控制箱，依據(jù)蓄水池的水位進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，當(dāng)水位高于或低于設(shè)定值時(shí)，將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)通過無線發(fā)送至中控室，系統(tǒng)及管理員可對(duì)水源供水管井的水泵和一級(jí)加壓泵站進(jìn)行遠(yuǎn)程的關(guān)閉和開啟，從而實(shí)現(xiàn)水源供水井水泵根據(jù)水池水位狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程啟、閉控制，解決水池的溢水或水量不足的問題，達(dá)到高效、輕松的水源管理目標(biāo)。

3.3各分水廠集中監(jiān)控系統(tǒng)

集水池通過加壓泵向各個(gè)分水廠輸水，加壓泵采用變頻器進(jìn)行一對(duì)二控制，各個(gè)分水廠水塔或清水池設(shè)有水塔或清水池液位傳感器、電磁閥，變頻恒壓供水控制柜、出水壓力變送器、分廠出水流量計(jì)、定向天線和測(cè)控箱各一臺(tái)，，在水塔前安裝電磁閥及逆止閥，在水塔或清水池內(nèi)安裝液位傳感器進(jìn)行控制，而且液位傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過GPRS通訊模塊向中心站發(fā)送信號(hào)，而流量計(jì)則對(duì)水塔流量實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控當(dāng)水池水位達(dá)到預(yù)設(shè)水位時(shí)，液位傳感器反饋給電磁閥自動(dòng)關(guān)閉；水位下降時(shí)、閥門自動(dòng)開啟補(bǔ)水。16座分水廠出水口設(shè)變頻恒壓供水，通過這些設(shè)備將各分水廠的運(yùn)行情況，如水壓力、出水流量、液位、機(jī)泵狀態(tài)等信號(hào)通過現(xiàn)場(chǎng)無線傳送到中控室。

3.4數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳和記錄

該項(xiàng)目的自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要監(jiān)控各分水廠清水池或水塔水位，當(dāng)水位到達(dá)清水池或水塔的設(shè)計(jì)蓄水位時(shí)，反饋信號(hào)回中控室，中控室發(fā)送指令關(guān)閉相應(yīng)水廠的進(jìn)水閥門，當(dāng)所有水廠的水位達(dá)到設(shè)計(jì)水位時(shí)，中控室關(guān)閉總水廠的離心泵，當(dāng)總水廠蓄水池水水位達(dá)到設(shè)計(jì)水位時(shí)井泵停止運(yùn)行，本系統(tǒng)采用無線電臺(tái)將各個(gè)分站的信號(hào)采集輸送到中控室，一般情況下，無線數(shù)傳電臺(tái)的有效傳輸距離15km左右，該項(xiàng)目的最遠(yuǎn)距離達(dá)到了70km，根據(jù)實(shí)際站點(diǎn)合理的配置數(shù)傳電臺(tái)和數(shù)量，采用了中繼的方式延長數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x，保證采集數(shù)據(jù)傳送到中控室。

3.5控制管理中心

自動(dòng)化控制中心設(shè)在新建哈尼喀松水源水廠，對(duì)整個(gè)供水系統(tǒng)實(shí)行自動(dòng)化監(jiān)控和控制，對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與報(bào)警?？刂浦行陌ǎ汗芾頇C(jī)、顯示器、打印機(jī)、無線數(shù)據(jù)傳輸機(jī)，前端接口，不間斷電源、操作臺(tái)等設(shè)備組成微機(jī)遠(yuǎn)距離控制、監(jiān)測(cè)及“數(shù)據(jù)采集”系統(tǒng)。使用專用工控軟件包和開發(fā)軟件，使系統(tǒng)更具有開放性，對(duì)遠(yuǎn)方的RTU實(shí)現(xiàn)“遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)”采集。中心控制室可使位于中心位置的系統(tǒng)操作人員通過中心軟件控制整個(gè)中心站以外16個(gè)分水廠運(yùn)行系統(tǒng)、從中心站發(fā)出命令的回送指示，狀況監(jiān)視，為操作人員提供完全可視控制。中控室對(duì)采用工控機(jī)對(duì)16個(gè)分水廠監(jiān)控，對(duì)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)和圖像一目了然，直觀清晰，可完成現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)顯示記錄、動(dòng)畫效果、報(bào)表打印等。

3.5.1數(shù)據(jù)的采集、傳輸與接收

系統(tǒng)的中心站從水源出水口以及管道的主要分水口采集到時(shí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在中心站的前置計(jì)算機(jī)接收并經(jīng)過轉(zhuǎn)換、處理與轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)服務(wù)器上，然后可通過軟件界面上予以實(shí)時(shí)的顯示，用戶可根據(jù)這些顯示的實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)來判斷水質(zhì)、水量狀況，以便及時(shí)做出必要反應(yīng)。

3.5.2歷史數(shù)據(jù)的查詢與統(tǒng)計(jì)

從系統(tǒng)的中心站的服務(wù)器中用戶可以隨時(shí)查詢水質(zhì)、流量等數(shù)據(jù)的歷史信息，并可以對(duì)水質(zhì)、流量任意時(shí)段內(nèi)的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)，然后生成各種水質(zhì)或流量的日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)等。

3.5.3供水水質(zhì)報(bào)警與評(píng)價(jià)

根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)，對(duì)供水水質(zhì)狀況進(jìn)行等級(jí)評(píng)價(jià)，以確保供水水質(zhì)的安全，同時(shí)可根據(jù)水質(zhì)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律預(yù)測(cè)變化趨勢(shì)，一旦出現(xiàn)異常情況，及時(shí)報(bào)告預(yù)警信息，從而達(dá)到對(duì)供水水質(zhì)安全的預(yù)警預(yù)報(bào)功能。

3.5.4供水管道維護(hù)

根據(jù)各流量點(diǎn)的流量數(shù)據(jù)，反推算出整個(gè)供水管路是否運(yùn)行正常，是否有泄漏、是否有爆管，快速處理供水管線突發(fā)性的管道過壓事故提供依據(jù)。

3.5.5水廠安防系統(tǒng)

本工程的安防系統(tǒng)主要設(shè)在哈尼喀松水源水廠，采用計(jì)算機(jī)多媒體控制及網(wǎng)絡(luò)傳輸、遠(yuǎn)控等多種技術(shù)，應(yīng)用數(shù)字電視監(jiān)視系統(tǒng)，對(duì)運(yùn)行管理系統(tǒng)范圍內(nèi)的水泵等重要的水工設(shè)施及周邊環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控，使水廠的管理人員隨時(shí)了解水廠實(shí)時(shí)的工作狀況，加強(qiáng)管理水平及安全保衛(wèi)工作，實(shí)現(xiàn)集中化管理的運(yùn)行模式。

4　結(jié)語

自動(dòng)化控制系統(tǒng)在阿克蘇市兩鄉(xiāng)一鎮(zhèn)一場(chǎng)哈尼喀松農(nóng)村飲水安全工程的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水源水廠機(jī)井、蓄水池、16座分水廠供水運(yùn)行情況控制，使管理人員通過計(jì)算機(jī)操作就可啟停水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，隨時(shí)掌握各監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)、流量、供水壓力現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及設(shè)備管網(wǎng)運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水廠運(yùn)行統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度，提高了供水的穩(wěn)定性，保障了供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行和管理，自動(dòng)化控制系統(tǒng)在水廠中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水廠的統(tǒng)一管理監(jiān)控，提高了管理水平。陜西水利

［1］劉海斌.自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)在農(nóng)村供水中的應(yīng)用［J］.陜西水利.2011年第2期

［2］趙旭紅，劉愛平.自動(dòng)化控制系統(tǒng)在農(nóng)村飲水安全工程中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè).2008年第8期

（責(zé)任編輯：暢妮）

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