建設(shè)城市供水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

岳 敏

建設(shè)城市供水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

岳 敏

自來水從水廠出水到進(jìn)入市民家，經(jīng)過了較長的管線，需加強(qiáng)對(duì)自來水管網(wǎng)水的在線監(jiān)測(cè)，提升管網(wǎng)水質(zhì)安全。本系統(tǒng)主要目的是解決城市衛(wèi)生監(jiān)督局對(duì)各供水管網(wǎng)末端在線分析儀表檢測(cè)數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)由中心數(shù)據(jù)監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)PLC數(shù)據(jù)采集站和管網(wǎng)末梢水質(zhì)分析儀表組成。它的建設(shè)將給管網(wǎng)水質(zhì)管理帶來巨大的變化，改變過去模糊的管理模式，提供準(zhǔn)確的管網(wǎng)水質(zhì)情況，通過數(shù)據(jù)分析，幫助管理者準(zhǔn)確及時(shí)掌握各種信息及時(shí)了解到供水管網(wǎng)及水廠發(fā)生的變化。

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人們生活水平的提高，廣大市民對(duì)水質(zhì)的要求越來越高。因此自動(dòng)化信息化建設(shè)是當(dāng)今供水行業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的當(dāng)務(wù)之急，通過先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，提高信息流轉(zhuǎn)，改變管理模式，提高工作效率，提升解決問題的針對(duì)性，才能完成“供好水”這個(gè)目標(biāo)。城市供水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)正是在這樣的需求下投入建設(shè)的。

系統(tǒng)目的

城市供水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要目的是掌握供水管網(wǎng)末端各水質(zhì)在線儀表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。當(dāng)任何一個(gè)供水管網(wǎng)末端儀表監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，相關(guān)人員能迅速趕往現(xiàn)場(chǎng)，判斷問題，確保供水水質(zhì)。

系統(tǒng)建設(shè)

總體要求

根據(jù)城市衛(wèi)生監(jiān)督局對(duì)管網(wǎng)水質(zhì)的管理要求，目前只需對(duì)管網(wǎng)末梢水濁度、余氯、PH、溫度4種數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為水質(zhì)監(jiān)測(cè)提供信息資料。在整個(gè)管網(wǎng)和監(jiān)控中心系統(tǒng)建設(shè)過程中，要注意兩方面的問題，一是系統(tǒng)平臺(tái)，系統(tǒng)平臺(tái)將采用SCADA系統(tǒng)；二是網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，二是通信選擇成熟穩(wěn)定的通信平臺(tái)，通過多方論證和使用效果，決定利用GPRS作為數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳回到數(shù)據(jù)中心監(jiān)測(cè)。

本系統(tǒng)將采取現(xiàn)場(chǎng)選點(diǎn)，設(shè)立水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，數(shù)據(jù)傳輸采用無線傳輸?shù)姆绞?。本?xiàng)目不建設(shè)數(shù)據(jù)中心，采取將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿畡?wù)公司服務(wù)器進(jìn)行托管的模式。

系統(tǒng)建設(shè)要點(diǎn)

監(jiān)測(cè)水源：選取管網(wǎng)末梢水作為在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。由于管網(wǎng)末梢水余氯等含量非常低，故設(shè)備要求高精度。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)：PH、濁度、余氯、溫度等。

安裝要求：由于管網(wǎng)末梢水質(zhì)監(jiān)測(cè)選點(diǎn)都在水廠廠區(qū)外，一般選取較大的居住小區(qū)，安裝地點(diǎn)、環(huán)境會(huì)受到一定限制，因此盡可能選擇將檢測(cè)儀表及配套設(shè)備集中安裝在一起，節(jié)約安裝空間。

設(shè)備要求：考慮電源形式為220V，如有電池供電形式或者有條件采用太陽能供電也可采取此模式，根據(jù)每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)際情況靈活選取。

維護(hù)要求：需考慮設(shè)備后期維護(hù)費(fèi)用和維護(hù)難度。包括設(shè)備每年所需備件，易耗品的需求量，維護(hù)保養(yǎng)的內(nèi)容及周期，設(shè)備校正方式、周期及購買校正模塊的費(fèi)用，定期更換部件的費(fèi)用、人工費(fèi)等。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)選點(diǎn)要求

本方案設(shè)計(jì)采用市電供電。

1.選取便于接入市電的5個(gè)管網(wǎng)末梢點(diǎn)作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

2.選點(diǎn)位置需便于安裝調(diào)試及維護(hù)。

3.選點(diǎn)位置環(huán)境宜干凈、干燥。

4.選點(diǎn)位置合適，能充分反應(yīng)此段管網(wǎng)末梢水水質(zhì)狀況。

數(shù)據(jù)中心建設(shè)

對(duì)于使用業(yè)主來說，管網(wǎng)末端數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)量小，但是數(shù)據(jù)十分重要。根據(jù)此種情況，如果由業(yè)主單獨(dú)建設(shè)一個(gè)數(shù)據(jù)中心，不僅增加建設(shè)成本，后期維護(hù)費(fèi)用，維護(hù)力度不能得到很好的保證，建議業(yè)主采取數(shù)據(jù)托管方式。

托管方式需做到以下幾點(diǎn)：

1.由托管公司提供數(shù)據(jù)服務(wù)器及相關(guān)軟件（含數(shù)據(jù)庫、WEB發(fā)布軟件、工業(yè)組態(tài)軟件等），并對(duì)接入數(shù)據(jù)進(jìn)行日常維護(hù)，已保證數(shù)據(jù)真實(shí)有效;

2.竣工驗(yàn)收后，托管公司以年為單位進(jìn)行托管。按年以點(diǎn)為單位進(jìn)行收費(fèi);

3.維護(hù)響應(yīng)：若監(jiān)測(cè)系統(tǒng)若遇故障，托管公司接到業(yè)主通知后必須在2h內(nèi)作出響應(yīng)。需托管公司到現(xiàn)場(chǎng)解決問題時(shí)，托管公司應(yīng)24h內(nèi)到現(xiàn)場(chǎng)解決問題，出現(xiàn)影響安全和生產(chǎn)的緊急情況時(shí)，12h內(nèi)到現(xiàn)場(chǎng)處理。

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備技術(shù)要求

現(xiàn)場(chǎng)需要采集管網(wǎng)末梢水濁度、余氯、PH、溫度共計(jì)4種數(shù)據(jù)。

根據(jù)采集數(shù)據(jù)量需求，管理需求以及維護(hù)工作的需要，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集不采用傳統(tǒng)的RTU，改用使用日益廣泛的小型一體化PLC。

本方案以AB公司生產(chǎn)的MicroLogix 為例。

第一，此類PLC模塊體積?。w積小至120＊80＊40MM）易安裝，非常適合環(huán)境受限，空間狹小，需要將設(shè)備集中安裝的場(chǎng)合。

第二，此類PLC通信接口豐富，包括以太網(wǎng)接口，MODBUS RTU通信接口，RS232通訊接口等，能夠與各種設(shè)備進(jìn)行通訊，開放性好。

第三，此類PLC具有獨(dú)立的CPU，可進(jìn)行編程，在程序中設(shè)立各種報(bào)警，在線修改各種參數(shù)，產(chǎn)品安全性高。

第四，擴(kuò)展性好，可靈活擴(kuò)充I/O模塊，能夠滿足后期系統(tǒng)不斷豐富的數(shù)據(jù)采集要求。

第五，價(jià)格便宜，經(jīng)濟(jì)適用，維護(hù)方便，能夠大大降低建設(shè)成本。

監(jiān)測(cè)儀表的選型要求

本系統(tǒng)建設(shè)中，在線監(jiān)測(cè)儀表選型需做到穩(wěn)定、精確測(cè)量、維護(hù)量小。

本方案中，需監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)有：濁度、余氯、PH、溫度。

在線分析儀表在滿足穩(wěn)定精確測(cè)量的同時(shí)，也需要具備自動(dòng)斷水樣報(bào)警、儀表工作狀態(tài)自診斷、多種信號(hào)傳輸選擇和維護(hù)量低等條件。

在線分析儀表需要能夠保證長時(shí)間的連續(xù)精確測(cè)量。在低濁度測(cè)量時(shí)，用校驗(yàn)取代校準(zhǔn)則是更為方便可靠的在線儀表維護(hù)方式。相對(duì)于校準(zhǔn)，校驗(yàn)在不改變儀表原有精度的基礎(chǔ)上，對(duì)儀表的測(cè)量準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。

濁度檢測(cè)儀

精度：±0.001 FNU 或讀值的1%，采用高精度標(biāo)準(zhǔn)模塊，無需校準(zhǔn)。

自動(dòng)清洗測(cè)量池，并可編程清洗周期。

儀表系統(tǒng)內(nèi)壓力達(dá)到10 bar，避免產(chǎn)生氣泡。

變送器、濁度傳感器、流通池、流量控制器和電極安裝在一個(gè)面板上，便于安裝和維護(hù)。

余氯（包含PH、溫度測(cè)量）

采用極法在線消毒劑分析儀。不僅避免了更換試劑的工作量和采購試劑的成本，也避免了DPD法儀表試劑廢液對(duì)飲用水造成二次污染的可能。

pH電極在余氯測(cè)量時(shí)可實(shí)現(xiàn)即時(shí)pH補(bǔ)償，無試劑、無消耗品，即裝即用。

系統(tǒng)維護(hù)

本方案中，由于數(shù)據(jù)中心采取托管方式，因此數(shù)據(jù)中心的維護(hù)就不再在業(yè)主維護(hù)范圍中。本項(xiàng)目僅需考慮儀表的日常維護(hù)及系統(tǒng)常規(guī)巡檢即可。

備品備件

余氯分析儀：參比電極（3年更換）

濁度分析儀：不需要

PH及溫度不需要任何備件，一般2～3年需要更換。其余沒有需要更換的部件。

維護(hù)內(nèi)容

濁度分析儀：

每周 檢查樣水流量。每月 更換干燥劑內(nèi)的硅膠或?qū)ζ溥M(jìn)行烘干。半年 用紙巾清潔流通池內(nèi)的玻璃鏡片。

濁度儀理論上不需要校準(zhǔn)，如懷疑數(shù)據(jù)的真實(shí)性，可用驗(yàn)證模塊對(duì)儀表的精度進(jìn)行驗(yàn)證，如果在儀表允許的測(cè)量誤差范圍內(nèi)就無需校準(zhǔn)；如超過儀表測(cè)量允許的誤差范圍，就需校準(zhǔn)。

具體驗(yàn)證時(shí)間，可根據(jù)需要進(jìn)行。

建議業(yè)主購買驗(yàn)證模塊。

余氯分析儀：

每周 檢查樣水流量，做手工測(cè)量。如果必要，做校準(zhǔn)。每月 做一次斜率校準(zhǔn)。半年 用紙巾清潔測(cè)量電極和轉(zhuǎn)子。每3年 更換參比電極（正常情況可使用3年）。

兩個(gè)月左右進(jìn)行斜率修正，費(fèi)用為便攜儀表試劑消耗。

建議業(yè)主購買便攜儀表及相關(guān)試劑，標(biāo)準(zhǔn)試劑有效保存期為6個(gè)月，可使用200次/瓶。

PH計(jì)及溫度：

不需要維護(hù)及巡檢。

結(jié)束語

通過對(duì)城市供水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)將給城市供水管網(wǎng)水質(zhì)管理帶來巨大的變化，改變過去模糊的管理模式，提供準(zhǔn)確的管網(wǎng)水質(zhì)情況，通過數(shù)據(jù)分析，幫助管理者準(zhǔn)確及時(shí)掌握各種信息及時(shí)了解到供水管網(wǎng)及水廠發(fā)生的變化。

岳 敏

重慶遠(yuǎn)通電子技術(shù)開發(fā)有限公司

岳敏（1981－）女，漢族，重慶人，電氣工程師，本科，學(xué)士，研究方向：工業(yè)電氣自動(dòng)化。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.09.002