城镇水厂智能监控系统分析

黄卫斌

（惠州市供水有限公司，广东 惠州 516003）

城镇水厂智能监控系统分析

黄卫斌

（惠州市供水有限公司，广东 惠州 516003）

监控系统是供水系统的重要组成部分，城镇供水系统只有掌握了供水环节中重要监测点的实时数据,才能进一步提高供水的质量。本文对城镇水厂监控系统的发展现状、智能监控系统的总体设计以及系统组成进行了分析，以期满足人们对水资源的需求。

城镇水厂；智能监控系统；总体设计

1 引言

水是人们赖以生存的主要能源，对于一个地方而言首先要解决供水问题。随着城镇的发展越来越快，集中供水成为主要的方式，但是水厂的控制系统却比较落后，设备简单，控制水平低，这就需要加强城镇水厂的控制系统发展，实现自动控制和智能监控，促进水厂的供水质量，给人们提供生活上的方便。随着我国控制系统的不断发展，对城镇水厂的监控系统也要求实现智能化，这样就能及时发现供水过程中出现的各种问题，并能及时进行改正，以保证供水的安全性和高效性。本文主要分析了城镇水厂的智能监控系统，以确保城镇居民正常的用水需求。

2 城镇水厂监控系统的发展现状

目前，国外水厂的发展相对比较成熟，而我国水厂自动化水平远远低于国外水厂，因此，加强开发和研究是重中之重。随着对国外技术的不断引进，我国水厂的控制技术有了一定的发展，将先进的控制技术运用到各生产环节，不仅增强了我国水厂的规模，还大大提高了我国城镇水厂的自动化水平。对于目前的城镇水厂监控系统有很多问题需要解决，比如水厂的监控系统只是对生产的各环节进行监控，优化生产需要靠操作人员的经验；操作人员不能充分利用自动化设备；企业没有考虑节约用水等。这些都是城镇水厂监控系统发展过程中需要解决的重要问题。城镇水厂的集中监控技术主要通过集中控制、多种控制方式、先进的网络技术和仪器等，以此促进城镇水厂智能监控系统的发展。

3 城镇水厂智能监控系统的要求

城镇水厂的智能监控系统需要满足下面几个要求：首先，在提高城镇水厂智能监控系统的自动化水平前提下，要尽量降低能耗；根据清水池的水位自动改变水泵的数量，保证水位稳定。其次，要能够智能检测城镇水厂中各种参数，并根据检测值和设定值比较实现参数的自动调节，保证各设备都能被充分利用。第三，实现对工艺参数的自动记录和调节，打印相关报表，并对数据的变化情况进行分析，以保证及时发现各种故障。第四，实现城镇水厂的信息化和网络化。对监测点进行处理，实时查看各种数据，对各个工作站实现局域互联。总之，对城镇水厂的智能监控系统需要不断加强管理，使其真正实现对城镇水厂的智能监控。

4 城镇水厂智能监控系统的设计原则

城镇水厂的智能监控系统在设计时要遵循一定的原则：首先，要保证智能监控系统的先进性，合理设计控制方案，选用成熟的技术平台，在良好的开发应用环境中，保证监控系统的不断升级。其次，要保证智能监控系统运行安全可靠，监控设备的运行状态，及时发现各种故障，自动报警，保证系统的可靠性。对重要设备要考虑冗余和闭锁，保证设备运行的稳定性。第三，在设计时根据城镇水厂的特点和共性，设计出具有通用性的智能监控系统。第四，要保证设备的相容性、灵活性、节能型和便于维护性，以保证智能监控系统性能良好，灵活配置各种系统结构，优化设计方案，节约成本，操作简单，便于维护，实现城镇水厂的智能监控。

5 城镇水厂智能监控系统的主要设备组成

城镇水厂的智能监控系统由多个设备组成，包括可编程控制器PLC、安装在远程测控单元RTU、软启动器、变频器、智能型三相电参数综合采集模块、EDA检测模块、液位检测、压力检测、流量检测、空气断路器、接触器、避雷器、热继电器等，需要对这些设备进行合理的设计，以保证各个设备都能够根据需要发挥应有的功能，确保整个城镇水厂智能监控系统的运行质量。

6 城镇水厂智能监控系统的总体设计

6.1 水处理工艺分析

城镇水厂的水处理要求去除掉水中的悬浮物和水中的病原微生物，以降低水质的浑浊度，达到消毒的目的。对于水处理工艺要根据国家对水质的要求标准，将水中对人体有害的物质全部清除，如致病的细菌、粘土胶体微粒等。对于采用地下水作为源水的，需要对水进行必要的消毒，以前的消毒采用的是液氯，它存在于高压钢中，在突然发生提水时，会使水流入钢瓶中，使水和液氯反应，形成盐酸，会对钢瓶进行腐蚀损坏，严重的会造成氯气泄漏，危害到周围的环境，甚至引起爆炸。为了保证供水的安全性，需要寻找更加安全高效的消毒方式。对于采用水库里的水作为水源，则需要先对水进行混凝、沉淀、过滤后，再进行消毒处理，因此，需要提高消毒技术的研究及加强城镇供水水质的安全技术管理，选择合理的消毒剂和絮凝剂，力争将水中的污染物含量降到最低，总之消毒这个过程是不可缺少的。

6.2 控制对象分析

随着自动化技术的不断发展，城镇水厂的控制系统也实现自动化。在水厂的控制室实现了无人值班，智能监控系统能够对现场进行实时监控，还能实现远端监控中心的检测和管理。控制系统的对象是取水和供水控制站，要不断提高它们的自动化水平，保证人们对用水的需求量。取水控制系统是采用电机的直接启动来代替原来的手动控制，实现自动化控制，保证各个水源井都能够充分合理地利用。常用的方法是利用PLC实现电机的变频启动，利用恒液位方式控制深井泵，保证取水量的控制。供水系统是采用变频变压的供水方式来代替传统的变频恒压的供水，以保证能及时地根据水压的变化进行供水量的调整，可以采用模糊控制和PID控制来实现供水系统的多变量、时滞、非线性的变化，保证智能监控系统的性能稳定性。总之，在供水系统中，要根据系统的运行情况进行调节，争取使系统在最合理、最高效、最节能的状态下进行供水，保证供水的质量。

7 城镇水厂智能监控系统分析

7.1 井群监控系统的分析

城镇水厂的水井有很多，针对井群的监控系统主要从两个方面进行分析，分别是单水井的控制和水源地值班室的控制。单水井控制是对提水水泵的控制，以保证其正常工作，它检测的参数有水泵的电压、电流、出水压力、水流量等，可以在井群的周围建设值班室，及时提取水井的数据，并进行存储，以提升系统的通讯和升级管理。对调度中心需要数据时，可以通过RTU通信将数据传输给调度中心，这样大大提高了系统的稳定性，避免各种通讯的延时。对于不能正常控制的井群，可以在值班室进行调试，这样就保证了调度中心的正常工作。对于水源地值班室则可以设置一个操作员站，利用监控软件及时地监测水井中的数据，并通过通信技术转发给调度中心。井群可以采用远程或者就地的控制方式，监测水泵的工作状态，对系统进行启动和停止，保证系统能够正常运行。

7.2 水厂监控系统的分析

对于水厂中的水泵，可以通过控制柜分别进行控制，变频器拉动控制柜进行工作。控制柜中的PLC程序是整个监控系统的核心，它通过RS485和上位机连接，接收控制信号，根据设备的情况进行变频调速。通过PLC实现电机的启动、停止和复位，实现电机频率、电流、压力等数据的采集和转换，实现电机的过电压保护和过电流保护。水厂的智能监控系统要实现恒压供水，就是管网中的水压不随用户用水量的大小而变化，始终保持水压的恒定，这样就能实现用户对需求，还能保证电机不运行在空转的状态下，避免电能浪费。对系统中管网的水压可以通过水泵的启动和停止以及变频调节实现其数值的稳定，保证用户水量和输水泵中的水量一致，实现变频恒压供水。比如，在白天用水量大时保证水泵的工作，在晚上不用水时，可以停止水泵，既能保证供水质量，又能实现节约的目的。

图1 水厂监控系统结构示意图

7.3 通讯系统

在供水系统中，起连接作用的主要是通讯网络，需要保证通讯系统的质量，才能将供水系统中的各项参数发送给调度中心，对整个供水系统进行监控。目前常用的供水系统通讯方式有有线和无线两种网络，可以单独使用也可以将这两种网络混合使用，以保证通讯的顺畅。在通讯过程中各个设备之间要使用正确的通讯协议，以保证设备正常工作。水厂的监控系统设备和信息的控制主要是通过网络通信来实现的，它包括取水、水处理和供水三个控制站，这三个控制站可以通过通讯网络来实现水厂监控中的集中监控，由于水厂中的数据比较多，需要保证系统通讯的连续不间断。控制器和PC机之间也要通过通信网络进行联系，要实现快速的传输和交互，保证系统的正常运行，这就需要通信网络的可靠性。对于厂区内的水处理和供水两个控制站，由两层网络连接，厂区外是PLC设备，由三层网络连接，通过这些网络保证了整个城镇水厂智能监控系统的通讯网络质量。

8 结束语

综上所述，随着人们对水质要求越来越高，需要加强城镇水厂的集中供水控制，实现对城镇水厂水质和流量的控制，满足人们对水资源的需求。智能监控系统能够对城镇水厂的供水进行监控，能及时发现供水过程中出现的各种问题，保证水厂供水的质量。

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[6]张燏．区域供水智能监控网络系统的研究[D]．广州：广东工业大学，200 4．

Analysis on the Intelligent Monitoring System of Urban Water Plant

Huang Weibin
(Huizhou Water Supply Co.,Ltd.,Huizhou 516003,Guangdong)

The monitoring system is an important component of the water supply system.Only to grasp the real-time data of important monitoring points,urban water supply system can improve the quality of the water supply.This paper analyzes the development status,overall design and the system composition of the intelligent monitoring system of urban water plant,hoping to meet with the demands of people for water resources.

urban water plant;intelligent monitoring system;overall design

TP277

A

1008-6609(2016)10-0079-03

黄卫斌(19 8 2-)，男，广东兴宁人，本科，计算机助理工程师，研究方向为计算机。