关于城市供水水质监测系统的分析应用

2015年6月上关于城市供水水质监测系统的分析应用张耀文（广州东芝白云自动化系统有限公司）【摘要】本文主要探讨在当前的城市环境条件下，如何应用现有的技术和设备建立起供水水质监测系统，以保证供水的安全可靠。【关键词】水质监测；PLC；无线通讯【中图分类号】TU991.21【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2015）11-0294-02前言随着工业化进程的快速推进及经济社会的迅猛发展，水源污染日益严重。我国90%城市地下水源受到严重污染，50%以上地表水源水质无法达到饮用要求。另一方面，我国饮用水净化和输配技术设施相对落后，水质监测预警及应急能力不足，供水水质安全隐患突出。本文以实际工程项目的主要工作成果为基础，介绍了相关的监控技术在水质监测系统中的应用。1水质监测系统项目的概况某城市水务公司的供水厂下辖A水厂、B水厂、1#取水泵房、2#取水泵房、3#取水点以及区域供水管网。目前，两水厂及取水泵站之间尚未与建立远程通信。新建立的供水调度SCADA系统要求覆盖两大水厂、两座取水泵站、一个取水点以及片区范围内的10个管网测压点。通过调度系统软件和相关硬件设备，实时采集水位、压力、流量、浊度、二氧化氯浓度、机组设备运行工况等各种数据，并进行数据分析，为水厂日常的合理生产、设备的经济运行、科学调度提供依据，保证供水质量，满足城市日益增长的用水需求。2系统功能及架构2.1系统功能（1）监测整个管辖范围内城市供水管网的压力；监测两水厂送水流量、送水压力、送水二氧化氯浓度、清水池水位、各工艺段浊度、厂内各泵组、设备工作状态等各种数据。（2）监测取水泵站流量、水泵工作状态，各测压点的压力值，能完整地反映管网和水厂、取水泵站的实时/历史生产、运行状况。（3）生成压力、流量、二氧化氯、浊度等监测点的数据曲线，可存储、查询、对比、打印各种历史数据、日、月、年度报表，生成打印各种报表。（4）辅助决策功能：通过实时监测和统计分析数据，及时发现水质超标、阀门及管道泄漏、爆管事故等，提供调度决策功能。（5）调度监视报警功能：对厂、站、管网等各监测信息有异常或超过设定值时，及时报警，便于及时调度。2.2系统架构基于上述的项目概况，以及对于系统功能的需求，设计出监测系统的网络架构如图1所示。整个网络结构系统分为三层结构，第一层为数据采集层，安置在各个现场采集点处，主要负责各个采集点的数据采集和上传；第二层为数据通讯层，利用原有的网络或无线通讯网络和3G网络等通讯机制，主要负责数据通讯交换；第三层为监控调度管理层，安置在A水厂的调度室，主要负责整个监测系统的数据采集、汇总和分析。A水厂作为监测系统的数据中心所在，自A水厂的自动化控制系统中获取相应的数据到监测系统中。B水厂、两个泵站、一个取水点及十个测压点分别配置有新的PLC控制柜（箱），并配备有DTU通讯功能模块，PLC控制器（S7-200）通过运营商的3G网络把相应的数据发送到位于A水厂的监测系统中。3实施方案调度管理层位于A水厂调度室，新配置一套服务器、一台监控计算机，作为数据采集/DTU服务器及监控系统服务器，配套一套3G网络数据采集软件、一套组态软件等，实现对各个水厂、压力监测站采集站点实时数据的采集，同时实现数据的历史存储，也可以实现各个采集点的水位、压力和工况的监视分析等。同时该监测系统同时预留了与其他系统进行通讯的接口，实现向采购方的其他系统和其他单位的系统提供数据，同时也可以从第三方系统获取数据以达到业务整合的目的。系统支持的接口类型包括以太网、RS232、RS485，支持的协议OPC、TCP/IP、MODBUS-TCP、MODBUS等通讯协议。将A水厂原有的中控系统通过网络接入到水质监测系统，采集A水厂的各种数据和设备状态。在B水厂分别于厂区的加药间和门卫室内各新增一套PLC控制站，用于采集所需的仪表信号。新增和安装1套压力变送器及出水余氯仪，在控制柜内配置有西门子S7-200PLC和通讯模块DTU，采集B水厂的送水流量、送水水质数据，门卫的PLC控制站通过现有的光纤使用以太网把数据传输到厂区加药间的PLC控制站，然后通过3G网络发送数据至担杆岭水厂的调度系统。1#取水泵房距A水厂约7km，2#取水泵房距A水厂约5km，3#取水点距A水厂约30km，分别在泵房/取水点内新增图1论述2942015年6月上一套PLC控制站，用于采集仪表信号。在原来的取水泵控制柜上增加相应的中继采集水泵的设备状态信号，新增和安装1套压力变送器，PLC控制站通过3G网络发送数据至A水厂的调度系统。管网测压地点需具备市电供应。在供水管道上进行开孔（根据需要相应的供水管暂时停水）安装压力变送器，新增一套西门子S7-200PLC及安装箱，并配备有相应的不间断电源，在市电被切断时也可进行持续的工作。在压力变送器和安