陳艷梅（阿克蘇市農(nóng)村自來水管理站　新疆　阿克蘇　843000）

自動化控制系統(tǒng)在阿克蘇市哈尼喀松農(nóng)村飲水安全工程中的應用

陳艷梅
（阿克蘇市農(nóng)村自來水管理站新疆阿克蘇843000）

阿克蘇市前期農(nóng)村飲水安全工程建設標準低，供水保證率低，本文介紹了自動化控制系統(tǒng)在阿克蘇市哈尼喀松農(nóng)村飲水安全工程中的應用、自動化控制系統(tǒng)的組成、作用，以及在工程應用中取得的成效，可為類似工程提供借鑒。

農(nóng)村飲水安全工程；自動化控制系統(tǒng)；自動化控制的目的；自動化控制的作用

1　引言

阿克蘇市位于新疆南部，全市總人口51.67萬人（包括農(nóng)一師），其中農(nóng)村總人口15.46人，主要分布在阿克蘇市新大河兩岸的多浪灌區(qū)、東岸灌區(qū)和阿依庫勒灌區(qū)，共轄四鄉(xiāng)兩鎮(zhèn)一場，122個行政村。自1995年以來，阿克蘇市共興建農(nóng)村水廠36座，但由于當?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟薄弱，前期改水工程國家配套資金少，地方自籌資金落實比較困難，造成已建成的改水工程建設標準低，供水設施簡陋，水源保護工作不到位，大部分水廠無消毒設備，導致供水保證率低，農(nóng)村水廠自來水普遍存在氟超標等問題，為改善廣大農(nóng)村群眾飲水安全問題，阿克蘇市堅持以人為本，樹立全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展觀，結合區(qū)域水文地質(zhì)條件，將阿克蘇市農(nóng)村水源規(guī)劃分為三個區(qū)域：阿克蘇市薩克沙克水源地，阿克蘇市哈尼喀松水源地，阿克蘇市尤喀克巴里當水源地，在“十一五”規(guī)劃中，由新疆自治區(qū)發(fā)改委批復阿克蘇市兩鄉(xiāng)一鎮(zhèn)一場尼喀松農(nóng)村飲水安全工程，通過新建哈尼喀松水源地，新打機井3眼，抽取合格地下水，匯流至新建哈尼喀松總水廠，鋪設主管道將多浪灌區(qū)原有的16座水廠聯(lián)并，通過輸水干支管道將水送到16座水廠的水塔或清水池，二次加壓后，解決依干其鄉(xiāng)、拜什吐格曼鄉(xiāng)、喀拉塔勒鎮(zhèn)、良種場兩鄉(xiāng)一鎮(zhèn)一場農(nóng)民群眾的飲水安全問題，該工程投資2980萬元。由于本次工程規(guī)模大，由一個集中水源地向各個分水廠的水塔或清水池供水，再由水塔或清水池向下游用水戶供水，線路分散，供水范圍廣，僅依靠現(xiàn)有的水廠管理人員難以完成，因此在新建水源水廠配置一套自動化監(jiān)控系統(tǒng)，通過自動化管理設備，能夠遠程、及時、連續(xù)、準確的采集、傳輸和監(jiān)控站點的數(shù)據(jù)，為管理的科學化進行分析與決策，從而實現(xiàn)供水過程的全自動化管理。

2　水廠自動化控制的目的

阿克蘇市兩鄉(xiāng)一鎮(zhèn)一場尼喀松農(nóng)村飲水安全工程自動化控制遵循“集中管理、分散控制、數(shù)據(jù)共享”的原則，系統(tǒng)各部分相對獨立并利用網(wǎng)絡技術完成系統(tǒng)的縱向、橫向擴展，實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程控制與分析處理，最終到達中心控制管理中心。哈尼喀松農(nóng)村飲水安全工程自動化控制的目的是遠程控制3臺機井井泵的關閉和開啟，遠程監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視16座支線水廠的清水池或水塔的進水、數(shù)據(jù)采集，安全防護情況。

自動化測控系統(tǒng)選用“無線測控系統(tǒng)”，此系統(tǒng)結合現(xiàn)代成熟的計算機技術、通訊技術、微電子技術、自動化儀表技術于一體，通過對水廠及管網(wǎng)的各項參數(shù)遙測、遙信和對設備的起停，實現(xiàn)對水廠運行全自動控制。自動化控制的應用為供水調(diào)度自動化、科學化、合理化創(chuàng)造了良好的條件，為降低生產(chǎn)成本、保護設備、節(jié)省水電資源，提高生產(chǎn)效率，為實現(xiàn)最優(yōu)管理奠定了堅實的基礎。

3　自動化控制系統(tǒng)在水廠中的應用

3.1控制系統(tǒng)的組成

阿克蘇市兩鄉(xiāng)一鎮(zhèn)一場哈尼喀松農(nóng)村飲水安全工程自動化控制總體框架是建立在數(shù)據(jù)通信、水位監(jiān)控、流量監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、閘閥監(jiān)控、信息網(wǎng)絡、軟件系統(tǒng)方案的基礎上，實現(xiàn)對水廠各系統(tǒng)的運程監(jiān)視、控制功能。系統(tǒng)主要由水源井集中控制系統(tǒng)、各分水廠集中監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)的遠傳和記錄、控制管理中心四部分組成。

3.2水源井集中控制系統(tǒng)

在哈尼喀松水源地的3眼水源井內(nèi)安裝控制箱，依據(jù)蓄水池的水位進行實時控制，當水位高于或低于設定值時，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)信號通過無線發(fā)送至中控室，系統(tǒng)及管理員可對水源供水管井的水泵和一級加壓泵站進行遠程的關閉和開啟，從而實現(xiàn)水源供水井水泵根據(jù)水池水位狀況進行遠程啟、閉控制，解決水池的溢水或水量不足的問題，達到高效、輕松的水源管理目標。

3.3各分水廠集中監(jiān)控系統(tǒng)

集水池通過加壓泵向各個分水廠輸水，加壓泵采用變頻器進行一對二控制，各個分水廠水塔或清水池設有水塔或清水池液位傳感器、電磁閥，變頻恒壓供水控制柜、出水壓力變送器、分廠出水流量計、定向天線和測控箱各一臺，，在水塔前安裝電磁閥及逆止閥，在水塔或清水池內(nèi)安裝液位傳感器進行控制，而且液位傳感器的實時數(shù)據(jù)通過GPRS通訊模塊向中心站發(fā)送信號，而流量計則對水塔流量實現(xiàn)實時監(jiān)控當水池水位達到預設水位時，液位傳感器反饋給電磁閥自動關閉；水位下降時、閥門自動開啟補水。16座分水廠出水口設變頻恒壓供水，通過這些設備將各分水廠的運行情況，如水壓力、出水流量、液位、機泵狀態(tài)等信號通過現(xiàn)場無線傳送到中控室。

3.4數(shù)據(jù)的遠傳和記錄

該項目的自動化控制系統(tǒng)主要監(jiān)控各分水廠清水池或水塔水位，當水位到達清水池或水塔的設計蓄水位時，反饋信號回中控室，中控室發(fā)送指令關閉相應水廠的進水閥門，當所有水廠的水位達到設計水位時，中控室關閉總水廠的離心泵，當總水廠蓄水池水水位達到設計水位時井泵停止運行，本系統(tǒng)采用無線電臺將各個分站的信號采集輸送到中控室，一般情況下，無線數(shù)傳電臺的有效傳輸距離15km左右，該項目的最遠距離達到了70km，根據(jù)實際站點合理的配置數(shù)傳電臺和數(shù)量，采用了中繼的方式延長數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x，保證采集數(shù)據(jù)傳送到中控室。

3.5控制管理中心

自動化控制中心設在新建哈尼喀松水源水廠，對整個供水系統(tǒng)實行自動化監(jiān)控和控制，對各類數(shù)據(jù)進行集中管理、實時監(jiān)測與報警?？刂浦行陌ǎ汗芾頇C、顯示器、打印機、無線數(shù)據(jù)傳輸機，前端接口，不間斷電源、操作臺等設備組成微機遠距離控制、監(jiān)測及“數(shù)據(jù)采集”系統(tǒng)。使用專用工控軟件包和開發(fā)軟件，使系統(tǒng)更具有開放性，對遠方的RTU實現(xiàn)“遙測、遙信、遙控、遙調(diào)”采集。中心控制室可使位于中心位置的系統(tǒng)操作人員通過中心軟件控制整個中心站以外16個分水廠運行系統(tǒng)、從中心站發(fā)出命令的回送指示，狀況監(jiān)視，為操作人員提供完全可視控制。中控室對采用工控機對16個分水廠監(jiān)控，對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)和圖像一目了然，直觀清晰，可完成現(xiàn)場視頻信號顯示記錄、動畫效果、報表打印等。

3.5.1數(shù)據(jù)的采集、傳輸與接收

系統(tǒng)的中心站從水源出水口以及管道的主要分水口采集到時的實時數(shù)據(jù)，在中心站的前置計算機接收并經(jīng)過轉(zhuǎn)換、處理與轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)服務器上，然后可通過軟件界面上予以實時的顯示，用戶可根據(jù)這些顯示的實時的數(shù)據(jù)來判斷水質(zhì)、水量狀況，以便及時做出必要反應。

3.5.2歷史數(shù)據(jù)的查詢與統(tǒng)計

從系統(tǒng)的中心站的服務器中用戶可以隨時查詢水質(zhì)、流量等數(shù)據(jù)的歷史信息，并可以對水質(zhì)、流量任意時段內(nèi)的數(shù)據(jù)做出相應的統(tǒng)計，然后生成各種水質(zhì)或流量的日報、月報、年報等。

3.5.3供水水質(zhì)報警與評價

根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)，對供水水質(zhì)狀況進行等級評價，以確保供水水質(zhì)的安全，同時可根據(jù)水質(zhì)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律預測變化趨勢，一旦出現(xiàn)異常情況，及時報告預警信息，從而達到對供水水質(zhì)安全的預警預報功能。

3.5.4供水管道維護

根據(jù)各流量點的流量數(shù)據(jù)，反推算出整個供水管路是否運行正常，是否有泄漏、是否有爆管，快速處理供水管線突發(fā)性的管道過壓事故提供依據(jù)。

3.5.5水廠安防系統(tǒng)

本工程的安防系統(tǒng)主要設在哈尼喀松水源水廠，采用計算機多媒體控制及網(wǎng)絡傳輸、遠控等多種技術，應用數(shù)字電視監(jiān)視系統(tǒng)，對運行管理系統(tǒng)范圍內(nèi)的水泵等重要的水工設施及周邊環(huán)境進行實時圖像監(jiān)控，使水廠的管理人員隨時了解水廠實時的工作狀況，加強管理水平及安全保衛(wèi)工作，實現(xiàn)集中化管理的運行模式。

4　結語

自動化控制系統(tǒng)在阿克蘇市兩鄉(xiāng)一鎮(zhèn)一場哈尼喀松農(nóng)村飲水安全工程的應用，實現(xiàn)了對水源水廠機井、蓄水池、16座分水廠供水運行情況控制，使管理人員通過計算機操作就可啟停水泵的運轉(zhuǎn)，隨時掌握各監(jiān)測點水質(zhì)、流量、供水壓力現(xiàn)場數(shù)據(jù)及設備管網(wǎng)運行情況，實現(xiàn)了對水廠運行統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度，提高了供水的穩(wěn)定性，保障了供水系統(tǒng)的正常運行和管理，自動化控制系統(tǒng)在水廠中的應用，實現(xiàn)了對水廠的統(tǒng)一管理監(jiān)控，提高了管理水平。陜西水利

［1］劉海斌.自動化測控系統(tǒng)在農(nóng)村供水中的應用［J］.陜西水利.2011年第2期

［2］趙旭紅，劉愛平.自動化控制系統(tǒng)在農(nóng)村飲水安全工程中的應用［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè).2008年第8期

（責任編輯：暢妮）

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