張利偉

摘 要：供水調(diào)度系統(tǒng)是供水企業(yè)中重要的系統(tǒng)之一，它不僅關(guān)系到供水企業(yè)的利益及生存，更關(guān)系到城市居民能否正常生活。加強(qiáng)供水調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)，解決供水調(diào)度問(wèn)題是提高供水企業(yè)社會(huì)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益所必需的。本文對(duì)供水調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)中幾個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題進(jìn)行了探討，指出了在供水調(diào)度中應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)注意的一些方面。

關(guān)鍵詞：調(diào)度 優(yōu)化 監(jiān)控 壓力控制點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TV731 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

隨著城市化力度不斷加大，城市供水事業(yè)的發(fā)展壓力不斷增大，為了促進(jìn)供水調(diào)度工作進(jìn)一步走向現(xiàn)代化科學(xué)管理的新領(lǐng)域。供水調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)必須對(duì)供水調(diào)度優(yōu)化、供水調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用監(jiān)控、供水調(diào)度壓力控制點(diǎn)的選擇等方面進(jìn)行調(diào)整。

1、供水調(diào)度優(yōu)化升級(jí)

1.1 自來(lái)水廠供水調(diào)度的優(yōu)化

水廠作為供水生產(chǎn)部門(mén)，保質(zhì)保量、優(yōu)質(zhì)供水是其主要職能，在做好優(yōu)質(zhì)供水的同時(shí)，怎樣才能節(jié)能降耗？這就需要做好水廠的調(diào)度工作，優(yōu)化調(diào)度方案。根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)及水廠的現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備，怎樣做好優(yōu)化調(diào)度，提出如下看法：

（1）做好水廠調(diào)度首先要建立一套完整的生產(chǎn)信息收集系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)日常供水的水量、水壓實(shí)時(shí)監(jiān)控水質(zhì)的變化，建立完整的生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)供水水量、水壓、水質(zhì)變化情況，實(shí)時(shí)合理調(diào)度水廠生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效益，降低生產(chǎn)成本。

（2）確立水廠各時(shí)段機(jī)組開(kāi)啟聯(lián)合供水的最優(yōu)組合方案，即通常所說(shuō)的最優(yōu)調(diào)度方案。該方案在實(shí)際應(yīng)用中最廣泛，而且至今仍是繼續(xù)研究和應(yīng)用的基礎(chǔ)方法。

（3）合理確定變速泵的最佳運(yùn)行轉(zhuǎn)速。水泵的無(wú)級(jí)變速是目前各水司節(jié)能降耗的一種切實(shí)可行的成熟技術(shù)，通過(guò)對(duì)水泵轉(zhuǎn)速的精確控制，使水泵的運(yùn)行始終處于高效區(qū)運(yùn)行。因而在實(shí)際運(yùn)行中，既能滿(mǎn)足優(yōu)化運(yùn)行的要求，同時(shí)還能保證水泵在高效區(qū)運(yùn)行，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，是較為科學(xué)合理的調(diào)控方式。

1.2 管網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化

（1）加強(qiáng)對(duì)供水管網(wǎng)水壓實(shí)時(shí)監(jiān)控力度。管網(wǎng)調(diào)度的中心內(nèi)容是：壓力均衡、減少跑漏。如何做到這一點(diǎn)，需要根據(jù)管道的大小、走向，管路地形作詳細(xì)了解，在適當(dāng)?shù)膮^(qū)域布置一定數(shù)量的測(cè)壓儀器，根據(jù)管網(wǎng)運(yùn)行壓力，實(shí)時(shí)調(diào)整，科學(xué)調(diào)度。

（2）管道合理布局、閥門(mén)補(bǔ)充調(diào)配。管道布局要合理，要根據(jù)城市人口區(qū)域分布密度、供水面積，使主管道走向合理，盡量滿(mǎn)足主要用水區(qū)域的水壓、水量，維持好整個(gè)供水管網(wǎng)壓力穩(wěn)定。但是，網(wǎng)絡(luò)供水不是一成不變的，隨著城市的不斷發(fā)展變化，供水情況也會(huì)隨之而變，這就需要合理使用閥門(mén)進(jìn)行調(diào)配，通過(guò)閥門(mén)開(kāi)啟程度的變化，改變水流方向，使需要用水地方的情況得到改善，減輕管網(wǎng)壓力負(fù)荷，維持管網(wǎng)壓力均衡。

（3）充分利用高位水池地勢(shì)、蓄水能力，合理制訂高位水池的蓄水高度，使其在用水低峰時(shí)蓄水，在用水高峰時(shí)供水，起到“削峰填谷”的作用，使得供水泵站供水量的變化趨于平緩，同時(shí)能滿(mǎn)足變化劇烈的用水量要求，減輕用水高峰時(shí)水廠的負(fù)荷，減少水泵的開(kāi)啟次數(shù)，同時(shí)還能減少周?chē)貐^(qū)的水壓變化，起到穩(wěn)定水壓的作用。

2、供水調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用

城市供水調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)要做到能夠遠(yuǎn)程對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)管道水流量的數(shù)據(jù)傳送，降低故障率和提高對(duì)系統(tǒng)的反應(yīng)速度。便于及時(shí)迅速地了解及控制遠(yuǎn)端管道及閥門(mén)，降低故障率和檢修的時(shí)間，減少停水次數(shù)。各水源監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集終端可自動(dòng)采集管道水流量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與開(kāi)關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)，信息傳輸?shù)街锌厥冶O(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過(guò)對(duì)傳輸回的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可找到出故障的地點(diǎn)，從而當(dāng)一個(gè)遠(yuǎn)端出現(xiàn)故障時(shí)，能在最短的時(shí)間內(nèi)解決問(wèn)題，恢復(fù)供水，提高整體的服務(wù)水平，從而實(shí)現(xiàn)城市供水的信息化、現(xiàn)代化。

2.1 GPRS檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用

目前在供水調(diào)度系統(tǒng)監(jiān)控領(lǐng)域主要有2種設(shè)備可供選擇，一種是電臺(tái)RTU監(jiān)測(cè)設(shè)備，另一種是GPRS-RTU監(jiān)測(cè)設(shè)備。通過(guò)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)RTU監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信號(hào)處理能力強(qiáng)，使用費(fèi)用較低，采集上報(bào)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性好；但系統(tǒng)存在通信速率慢，易受干擾，通信周期隨系統(tǒng)容量同步增大，通信距離一般不能超過(guò)30 km，受地理?xiàng)l件影響較大，并且由于防護(hù)等級(jí)低，一般只能安裝于建筑物內(nèi)，距離用水點(diǎn)較近，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)偏低；而GPRS系統(tǒng)雖然I/O點(diǎn)數(shù)不如RTU多，使用費(fèi)用略高，但通信速率快，網(wǎng)絡(luò)容量大，穩(wěn)定可靠，基本不受地理?xiàng)l件限制，設(shè)備布置不受安裝條件限制，可直接安裝于主干管線(xiàn)上，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)。雖然后期使用費(fèi)用GPRS設(shè)備略高，但建設(shè)費(fèi)用GPRS系統(tǒng)大大低于RTU系統(tǒng)。 由于GPRS監(jiān)測(cè)設(shè)備具有的特點(diǎn)，使其成為供水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的理想之選。

2.2 SCADA供水調(diào)度

SCADA系統(tǒng)即監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)又稱(chēng)計(jì)算機(jī)四遙（遙調(diào)、遙控、遙測(cè)、遙信）系統(tǒng)，在給排水行業(yè)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，其應(yīng)用價(jià)值已經(jīng)得到全行業(yè)的廣泛認(rèn)可。 SCADA技術(shù)是建立在3C+S基礎(chǔ)上的，即計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)）和傳感技術(shù)（Sensor），這四項(xiàng)技術(shù)在近年來(lái)的快速發(fā)展為SCADA技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供了良好的硬件和軟件平臺(tái)，使SCADA系統(tǒng)呈現(xiàn)出更優(yōu)、更新和易用性更強(qiáng)的功能特點(diǎn)。

目前常使用的SC2000系統(tǒng)就是一個(gè)先進(jìn)的SCADA系統(tǒng)，該系統(tǒng)由調(diào)度中心主調(diào)度機(jī)和若干個(gè)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行單元（現(xiàn)場(chǎng)終端機(jī)）組成，調(diào)度中心負(fù)責(zé)管理和協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行單元分布于水廠、加壓泵站、管網(wǎng)測(cè)壓點(diǎn)等不同位置，和主調(diào)度機(jī)之間通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波方式進(jìn)行通信，用于收集和存貯壓力、流量、水位等各種數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀況，并能在特定的情況下控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行，執(zhí)行調(diào)度中心的各項(xiàng)命令。在給水生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用SC2000系統(tǒng)能使生產(chǎn)調(diào)度人員在控制中心就可以隨時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀況，掌握各環(huán)節(jié)的工作情況，及時(shí)合理地進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)配，并能進(jìn)行歷史資料的檢索、事故分析追蹤，還能通過(guò)設(shè)定的數(shù)學(xué)模型，做出一天到幾天內(nèi)的生產(chǎn)預(yù)測(cè)分析，合理有效地安排生產(chǎn)，對(duì)優(yōu)化調(diào)度具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義，從而取得節(jié)能降耗、降低漏失、安全、優(yōu)質(zhì)、高效供水的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；輔助供水企業(yè)達(dá)到《城市供水條例》規(guī)定的要求，符合建設(shè)部關(guān)于《城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》的精神。

3、供水調(diào)度壓力控制點(diǎn)的選擇

3.1 調(diào)度控制點(diǎn)確定

在完成測(cè)壓點(diǎn)的布局后，可以進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)度控制點(diǎn)的選定工作，當(dāng)然如果在測(cè)壓點(diǎn)運(yùn)行較長(zhǎng)一段時(shí)間后再來(lái)進(jìn)行應(yīng)該更好。調(diào)度控制點(diǎn)是指，根據(jù)這些點(diǎn)壓力的變化可以準(zhǔn)確地下達(dá)調(diào)度命令，有效地控制管網(wǎng)的正常運(yùn)行。在人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)度的條件下，這些點(diǎn)的數(shù)量以3～5個(gè)為宜，但一般不宜超過(guò)5個(gè)，因?yàn)檫^(guò)多的控制點(diǎn)會(huì)使調(diào)度員無(wú)所適從。在以模型計(jì)算為核心技術(shù)的科學(xué)調(diào)度的條件下，這些點(diǎn)可以適度地增加，以便通過(guò)模型計(jì)算可以更加細(xì)節(jié)地給出調(diào)度方案，但同樣不宜過(guò)多，以人工調(diào)度條件下2～3倍的點(diǎn)數(shù)為宜，點(diǎn)數(shù)太多可能會(huì)導(dǎo)致解算無(wú)解的情況大增。

3.2 調(diào)度控制點(diǎn)分類(lèi)

3.2.1 安全壓力控制點(diǎn)

安全壓力控制點(diǎn)是指每個(gè)供水區(qū)域中的壓力最高點(diǎn)。也可以在所有供水區(qū)域壓力最高點(diǎn)中選取全網(wǎng)壓力最高點(diǎn)，一般說(shuō)來(lái)這一點(diǎn)的壓力控制在安全范圍內(nèi)，則全網(wǎng)壓力都在安全范圍內(nèi)，不過(guò)相對(duì)于按供水區(qū)域來(lái)控制顯得粗放一點(diǎn)兒。在人工調(diào)度方式時(shí)可以采用全網(wǎng)最高點(diǎn)來(lái)進(jìn)行調(diào)度控制，但如果運(yùn)用模型作為調(diào)度決策時(shí)，應(yīng)該采用供水區(qū)域最高點(diǎn)的多點(diǎn)控制模式。

3.2.2 服務(wù)壓力控制點(diǎn)

服務(wù)壓力控制點(diǎn)是指每個(gè)供水區(qū)域的壓力最低點(diǎn)。與安全壓力控制點(diǎn)類(lèi)似，也可選取全網(wǎng)壓力最低點(diǎn)作為服務(wù)壓力控制點(diǎn)。

3.2.3 能效壓力控制點(diǎn)

能效壓力控制點(diǎn)是觀察某個(gè)供水區(qū)域或整個(gè)管網(wǎng)泵站運(yùn)行的能效狀況的，在滿(mǎn)足安全與服務(wù)壓力的需求下，能效壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓力的高低應(yīng)該體現(xiàn)出泵站運(yùn)行的能效因素。

3.3 能效壓力控制點(diǎn)的選取

安全壓力控制點(diǎn)與服務(wù)壓力控制點(diǎn)的選取相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易。而能效壓力控制點(diǎn)的選取需要考慮以下因素：

（1）這樣的點(diǎn)的壓力必須在安全壓力與服務(wù)壓力之間；

（2）這樣的點(diǎn)應(yīng)該能反映出大多數(shù)點(diǎn)的壓力情況，即與大多數(shù)節(jié)點(diǎn)壓力的相關(guān)性較強(qiáng)；

（3）這樣的點(diǎn)應(yīng)該對(duì)水源壓力變化是敏感的。

選取的方法可以作以下考慮：

（1）對(duì)中壓區(qū)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行正態(tài)分布分析，應(yīng)該在分布峰值區(qū)內(nèi)進(jìn)行選點(diǎn)，因?yàn)樵诜逯祬^(qū)內(nèi)的壓力體現(xiàn)了該區(qū)域的大多數(shù)壓力分布狀態(tài)，具有區(qū)域的代表性。

（2）選取的節(jié)點(diǎn)再與峰值區(qū)內(nèi)的其他節(jié)點(diǎn)作壓力相關(guān)性分析，選取其中相關(guān)性最大者作為選中的節(jié)點(diǎn)。

（3）對(duì)靈敏度與波動(dòng)性進(jìn)行評(píng)估，這樣的點(diǎn)應(yīng)該是靈敏度高而波動(dòng)性小的節(jié)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)以上的分析后所選取的點(diǎn)，還必須調(diào)用其SCADA系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗(yàn)證，并通過(guò)實(shí)際運(yùn)行的觀察分析和評(píng)估。

3.4 調(diào)度控制點(diǎn)的使用

由于調(diào)度控制點(diǎn)的重要性高于其他的測(cè)壓點(diǎn)，因此在SCADA巡測(cè)的過(guò)程中，應(yīng)該有特殊的地位。

（1）優(yōu)先。調(diào)度控制點(diǎn)在所有測(cè)壓點(diǎn)中應(yīng)該有最高的優(yōu)先級(jí)，在其他點(diǎn)的巡測(cè)過(guò)程中可以隨時(shí)被調(diào)度控制點(diǎn)中斷，而轉(zhuǎn)向調(diào)度控制點(diǎn)的服務(wù)。

（2）頻繁。為了及時(shí)得到控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)，應(yīng)該每1分鐘巡測(cè)一遍，同時(shí)把這些數(shù)據(jù)單獨(dú)加以保存。而其他點(diǎn)可以安排較長(zhǎng)時(shí)間間隔的巡檢，甚至采用逢變則報(bào)的方式上報(bào)數(shù)據(jù)。這樣，在已經(jīng)存在科學(xué)調(diào)度決策系統(tǒng)的情況下，系統(tǒng)可以及時(shí)得到最新的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策計(jì)算。

（3）熱備。為了增加這些調(diào)度控制點(diǎn)運(yùn)行的可靠性，測(cè)壓點(diǎn)應(yīng)該采用熱備或多重的方式增加設(shè)備，并盡量采用不同的通信方式。

4、結(jié)語(yǔ)

供水調(diào)度問(wèn)題的重要性決定了供水企業(yè)必須對(duì)該問(wèn)題詳細(xì)地了解，確保水質(zhì)指標(biāo)合格率、管網(wǎng)壓力合格率、管網(wǎng)修漏及時(shí)率、能耗指標(biāo)等符合考核標(biāo)準(zhǔn)，將起到非常重要的作用。供水調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)需要積累日常經(jīng)驗(yàn)，提高供水效率。

參考文獻(xiàn):

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