城市供水SCADA调度系统方案简介

基于力控软件的城市供水SCADA调度系统摘要：本文针对大部分城市已经建立的供水监控系统主要存在的问题，以力控实时数据pSpace为数据平台、结合SCADA监控软件ForceControl建立了基于Web的B／S模式的供水监控系统，以供水公司为工程节点建立一级管网监控中心，各个自来水厂为监控节点建立二级水厂监控系统，实现了供水公司对各个水厂的集中管理和远程监控。

关键词：力控SCADA 软件 RTU ForceControl 实时数据库pSpace B/S 模式

1.前言

城市供水综合自动化监控系统一般包括供水总公司，水厂监控站，水源井监控站，水网加压站等。自来水的生产过程通常是由地表水或者水源井取水送到水厂，在水厂经过消毒、沉淀、过滤等过程后送入城市供水管网，提供给城市居民或者工业用户等使用。自来水生产流程如下图所示。

图1 自来水生产工艺流程图

目前，许多城市的供水系统是以地下水为主要水源、多水厂处理的环状管网的供水系统，并且存在多个独立供水板块，系统分布区域范围大，供水公司的全局性管理和实时监控相对困难。大部分城市已经建立的供水监控系统主要存在以下几个问题：

(1)供水管网压力不稳定、通讯方式落后、系统相对封闭、没有建立有效的企业信息共享系统。大多数水厂的供水SCADA系统采用传统的相对独立的C／S模式，远程站点采用电

台传递供水管网的相关数据和指令，不利于供水公司的集中管理和优化调度以及水厂之间的信息共享。

(2)部分二级水厂的自来水生产监控系统的自动化程度较低，水处理系统的可靠性较差，外输供水采用落后的人工控制方式，浪费了大量的人力和物力，而且导致管网压力不稳定，供水公司无法及时浏览水厂的生产数据。

(3)部分水厂的供水监控系统的冗余性不高，操作模式过于单一，经常由于一台设备的故障，而导致整个水厂供水监控系统的瘫痪，造成严重的经济损失。

(4)系统依靠调度人员人工发出指令来实现优化调度，浪费大量的人力物力，调度人员则完全依靠个人经验进行调度。因此，当系统出现故障时，调度人员很难及时发现和处理。

2.系统需求

针对现阶段城市供水监控系统的缺陷和问题，新一代的供水监控系统必须具备以下条件： (1)应建立基于Web的B／S模式的供水远程监控系统，将供水总公司作为工程节点，各个二级水厂作为监控节点，实现了供水公司对各个水厂的集中管理和远程监控。

(2)远程站点利用新的通讯方式GSM或GPRS，将供水管网的相关数据实时的传输到供水公司的一级监控中心。

(3)将计算机SCADA远程监控系统融入各个水厂，建立高可靠性的水厂水处理控制系统，满足各个水厂的生产需求，并且可以将生产数据实时上传到供水公司。

(4)应具有优化调度功能。根据管网监测系统反馈的运行状态数据，运用数学上的最优化技术，确定各个水厂的最佳供水量。进而确定供水泵站内最优工作水泵台数和组合，完成供水泵站的效率优化，从而解决供水不均，耗电大等问题。

3.力控供水监控系统总体概述

3.1系统解决方案

水厂监控中心以力控ForceControl组态软件作为监控平台，采用无线GPRS方式实现数据通信，将实时数据上传到二级监控节点。各个水厂配备PLC（可编程控制器）作为硬件控制系统，对包括取水、加药、滤池、送水等流程进行控制，采集液位、压力、流量、温度、水质以及水泵等相关实时数据，并通过光缆将数据上传到公司调度中心。

供水总公司调度管理中心以力控pSpace实时历史数据库作为系统平台，汇总各个水厂上传的数据。供水总公司与水厂分控中心之间通过ADSL拨号方式实现数据交互，该方式具备速度快，流量大，费用低，易于维护等特点。同时系统设有力控pSpace WEB服务器，远

程客户可以通过认证方式访问调度管理中心的数据。调度管理中心在保证安全、可靠、保质、保量的满足用户用水要求的前提下，根据供水监测系统采集的管网运行数据，运用科学的预测手段确定用水量及分布情况，运用数学上的最优化技术，从所有的各种调度方案中，确定一个使系统总运行费用最省，可靠性最高的优化调度方案。

3.2系统网络结构

图2 系统架构图

4.水厂监控中心建设

水厂监控中心系统软件采用B/S结构，通过GPRS以及光缆通信方式对水网监测点、水源井监测点以及水厂的现场仪表，电机的工作状态与性能、水泵阀门开关量状态及出水水质指标的数据进行实时采集，为了保证生产过程的高可靠性，生产数据监测系统采用盘装仪表与计算机双模显示方式，各控制节点的控制任务由西门子PLC来完成。手动操作面板上设有面板／计算机控制转换开关，系统有手动、计算机软手动、自动三种控制方式，并且实现了不同操作方式之间的无扰动切换。系统通过实时监控画面对取水、混凝、沉淀、过滤、送水等整个供水管网实现统一监控，给用户提供一个直观、简单的操作平台。

4.1形象逼真的实时监控界面

集中显示整个供水管网的重要参数（如瞬时流量、压力、累计流量、报警状态、通讯状态），可按区域、地块划分用户，能够单独显示各个区域实时数据。

图3 工程画面

4.2强大的数据报表、曲线查询功能

系统自动生成日报表，月报表及年报表，管理人员可通过趋势、报表、历史回放等手段了解水厂过去的状况、分析未来的趋势。且可生成分时等特殊报表的功能。任意组合用户测量趋势、测量参数累计、故障时段等趋势记录通过打印机打印输出。

图4 曲线

4.3方便的报警/事件管理

实时显示并记录就地流量测量系统的各种报警信息，如流量/压力的超限、仪表工作电源不正常、水泵工作异常、通讯故障等报警信息。

4.4完备的安全保护机制

力控提供了完备的安全保护机制，以保证生产过程的安全可靠，用户管理具备多个级别，并可根据级别限制对重要工艺参数的修改，以有效避免生产过程中的误操作。提供基于远程的用户管理，增加更多的用户级别及安全区，管理所有用户的远程登陆信息。

5.供水调度管理中心建设

为了合理用水，优化水资源，同时还把现场信息和管理信息结合起来，供水调度管理中心以力控实时数据库pSpace为数据平台对采集的大量现场实时数据进行分析和处理，建立一套全集成的、开放的、全厂综合自动化的信息平台，把企业的横向通信(同一层不同节点的通信)和纵向通信(上、下层之间的通信)紧密联系在一起，形成一个意义更广泛的综合管理系统。

力控企业级实时数据库 pSpace 是一个高性能、高吞吐能力、可靠性强、跨平台的实时/历史数据库系统。通过实时数据库平台的建设，实现供水高层次的决策和优化调度的支持。

专业的优化调度数学模型：借助pSpace强大的数据处理、分析功能和其计算引擎针结合自来水公司运行特点，采用多种专业算法，在大量过程数据的基础上建立用水量预测模型、管网的网络分析模型等优化调度数学模型。

丰富的客户端展示平台：通过客户端软件ForceControl，管理人员可通过趋势、报表、