基于云技术的供水控制系统节能改造

基于云技术的供水控制系统节能改造陈阳春赵燕鹏吴雪盛国峰(莱钢能源动力厂，莱芜271104)摘要为了解决莱钢供水系统自动化控制水平低、管理难度大等问题，基于云技术实施了供水控制系统节能改造。以自来水厂控制层改造为例，对单井、加压泵站设备以PLC、水位传感器、压力传感器等构建基础供水控制系统，应用DTU模块接入中国移动GPRS(3G)网络，实现数据遥测与共享，并对改造过程中出现的问题及应对措施进行了分析。实现了供水全自动优化运行，提高了供水设备及系统的安全可靠性，降低了供水成本，年经济效益近50万元。关键词云技术供水控制系统节能改造0引言传统的供水控制系统主要依靠物理继电器控制，继电器的机械触点和控制线路长期处于现场恶劣的环境下，容易出现设备损坏、系统故障率高等问题，严重影响生产效率，且不能实现资源信息共享ll】]。把“云技术”理念引入供水系统，可充分利用云技术的海量数据分布存储技术、数据管理技术和云技术平台管理技术[3]，提高供水系统安全稳定性，实现远程在线监控和智能供水。基于云技术的供水控制系统是利用云技术高扩展性、易用性、可量度性、快速响应、可靠性等特点_4，采用PIC总线通信及GPRS(3G)网络实现对水泵、泵房及管网等设备的通信监控及管网压力、流量、水位等参数的遥测，并将设备的运行状态及参数集中到云系统，实现资源共享，使不同岗位的人都能获取相应的资源和信息[5J，提高生产效率，降低供水成本，实现供水系统安全、经济运行。莱钢供水系统存在点多、线长、面广、自动化控制水平低、完全依靠人工操作等问题，不仅生产效率低、供水成本高而且影响了供水系统的安全稳定。因此，建设一套功能完善、可靠易用、低成本运行的供水控制系统是企业发展的需要。1供水控制系统优化改造方案根据莱钢供水系统的特点，采取分区域、分层控制的方式进行控制系统的构建，首先通过可编程序控制器(PIc)、继电器、流量、压力等信号传感器完成基础控制系统建设，各深井的数据采集和控制通108给水排水Vo1．41No．122015过GPRS(3G)专线连至数据中心区域的服务器汇聚交换机，实现水源井现场设备和数据中心区域服务器的数据交换。再在清二级泵站、自来水厂和型钢水厂3个加压泵站设置3个接人层，对一级深井数据进行接入，然后在能源管控中心设置1个汇聚层，各控制层数据通过光缆接入网络，汇接至能源管控中心EMS核心交换机，实现由上至下、由点到面进行监控和遥测，保证供水系统安全、节能运行，并根据运行数据进行供水规划和科学调配。1．1控制层的建立莱钢现有内部水源地5处：东泉水源地、清泥沟水源地、付家桥水源地、丈八丘水源地和黄羊山水源地，分布在莱钢周边20多krn范围内；有自来水厂、清二级泵站和型钢水厂3座二级加压泵站，负责向莱钢冶炼生产区加压供水，具体地理位置分布见图1。根据莱钢冶炼生产厂区的不同将供水管网划分为老区供水区、型钢区供水区和银前区供水区，3个供水区域供水管网之间都有管道相接，形成了一个有机的相互影响的供水整体，供水系统关联情况见图2。根据冶炼生产供水区域及一级深井站所分布特点，确定建立自来水厂、清二级泵站、型钢水厂3个基础控制层，采用分级控制的方式，通过计算机由上至下，由点到面实现整体网络的计算机控制。1．2控制系统的结构及实现的功能按照基础自动化系统、人机接口系统和智能优化系统3层结构进行供水控制系统的构建，结构示意见图3。基础自动化系统主要通过可编程序控每眼深井均采用施耐德公司的Twido小型PLC完成自动控制，应用DTU模块接人中国移动的GPRS(3G)网络，然后通过中国移动的GPRS(3G)无线专线连至数据中心区域的服务器汇聚交换机CiscoN2248TF-1，实现水源井现场DTU设备和数据中心区域服务器的数据交换。在自来水厂部署l台8口H3C接入交换机，在能源管控中心主机房部署1台WS-C3560X-24T-S交换机，用于连接EMS核心交换机和自来水厂控制层的接人点，实现对设备状态及参数的实时监控。2．1深井及水池水位的控制在各深井及自来水厂清水池分别安装电感智能液位计，深井泵出水管道均安装有电动蝶阀及压力传感器。通过液位传感器可实时监测深井及清水池的水位，并且根据清水池水位判断需要启停潜水泵台数。水位设置3个档次，分别为高水位、低水位、警戒水位，为保证清水池内水位维持在标准的范围内，依照深井水位情况合理安排水泵的启停，避免潜水泵的频繁启动及无效运行。2．2加压泵的控制自来水厂加压泵房共5台离心泵，出水管道出口均装有电动蝶阀，在电动蝶阀的外端安装多功能控制阀，有效防止停泵水锤及检修时电动蝶阀关闭不严。现场模拟量检测元件(如压力表、流量计)用屏蔽电缆进行信号传输，同时在控制柜的面板上有相应的表盘显示，实时反映各模拟量的当前值。自来水厂的出水管道安装压力传感器及流量计，系