岳 敏

建設(shè)城市供水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)

岳 敏

自來水從水廠出水到進入市民家，經(jīng)過了較長的管線，需加強對自來水管網(wǎng)水的在線監(jiān)測，提升管網(wǎng)水質(zhì)安全。本系統(tǒng)主要目的是解決城市衛(wèi)生監(jiān)督局對各供水管網(wǎng)末端在線分析儀表檢測數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)測。該系統(tǒng)由中心數(shù)據(jù)監(jiān)控、現(xiàn)場PLC數(shù)據(jù)采集站和管網(wǎng)末梢水質(zhì)分析儀表組成。它的建設(shè)將給管網(wǎng)水質(zhì)管理帶來巨大的變化，改變過去模糊的管理模式，提供準確的管網(wǎng)水質(zhì)情況，通過數(shù)據(jù)分析，幫助管理者準確及時掌握各種信息及時了解到供水管網(wǎng)及水廠發(fā)生的變化。

隨著社會的不斷發(fā)展和進步，人們生活水平的提高，廣大市民對水質(zhì)的要求越來越高。因此自動化信息化建設(shè)是當今供水行業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的當務(wù)之急，通過先進技術(shù)的應(yīng)用，提高信息流轉(zhuǎn)，改變管理模式，提高工作效率，提升解決問題的針對性，才能完成“供好水”這個目標。城市供水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)正是在這樣的需求下投入建設(shè)的。

系統(tǒng)目的

城市供水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的主要目的是掌握供水管網(wǎng)末端各水質(zhì)在線儀表實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。當任何一個供水管網(wǎng)末端儀表監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，相關(guān)人員能迅速趕往現(xiàn)場，判斷問題，確保供水水質(zhì)。

系統(tǒng)建設(shè)

總體要求

根據(jù)城市衛(wèi)生監(jiān)督局對管網(wǎng)水質(zhì)的管理要求，目前只需對管網(wǎng)末梢水濁度、余氯、PH、溫度4種數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，為水質(zhì)監(jiān)測提供信息資料。在整個管網(wǎng)和監(jiān)控中心系統(tǒng)建設(shè)過程中，要注意兩方面的問題，一是系統(tǒng)平臺，系統(tǒng)平臺將采用SCADA系統(tǒng)；二是網(wǎng)絡(luò)平臺，二是通信選擇成熟穩(wěn)定的通信平臺，通過多方論證和使用效果，決定利用GPRS作為數(shù)據(jù)傳輸平臺，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將遠程數(shù)據(jù)傳回到數(shù)據(jù)中心監(jiān)測。

本系統(tǒng)將采取現(xiàn)場選點，設(shè)立水質(zhì)監(jiān)測點，數(shù)據(jù)傳輸采用無線傳輸?shù)姆绞健１卷椖坎唤ㄔO(shè)數(shù)據(jù)中心，采取將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿畡?wù)公司服務(wù)器進行托管的模式。

系統(tǒng)建設(shè)要點

監(jiān)測水源：選取管網(wǎng)末梢水作為在線水質(zhì)監(jiān)測點。由于管網(wǎng)末梢水余氯等含量非常低，故設(shè)備要求高精度。

監(jiān)測數(shù)據(jù)：PH、濁度、余氯、溫度等。

安裝要求：由于管網(wǎng)末梢水質(zhì)監(jiān)測選點都在水廠廠區(qū)外，一般選取較大的居住小區(qū)，安裝地點、環(huán)境會受到一定限制，因此盡可能選擇將檢測儀表及配套設(shè)備集中安裝在一起，節(jié)約安裝空間。

設(shè)備要求：考慮電源形式為220V，如有電池供電形式或者有條件采用太陽能供電也可采取此模式，根據(jù)每個監(jiān)測點的實際情況靈活選取。

維護要求：需考慮設(shè)備后期維護費用和維護難度。包括設(shè)備每年所需備件，易耗品的需求量，維護保養(yǎng)的內(nèi)容及周期，設(shè)備校正方式、周期及購買校正模塊的費用，定期更換部件的費用、人工費等。

監(jiān)測點選點要求

本方案設(shè)計采用市電供電。

1.選取便于接入市電的5個管網(wǎng)末梢點作為監(jiān)測點。

2.選點位置需便于安裝調(diào)試及維護。

3.選點位置環(huán)境宜干凈、干燥。

4.選點位置合適，能充分反應(yīng)此段管網(wǎng)末梢水水質(zhì)狀況。

數(shù)據(jù)中心建設(shè)

對于使用業(yè)主來說，管網(wǎng)末端數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)量小，但是數(shù)據(jù)十分重要。根據(jù)此種情況，如果由業(yè)主單獨建設(shè)一個數(shù)據(jù)中心，不僅增加建設(shè)成本，后期維護費用，維護力度不能得到很好的保證，建議業(yè)主采取數(shù)據(jù)托管方式。

托管方式需做到以下幾點：

1.由托管公司提供數(shù)據(jù)服務(wù)器及相關(guān)軟件（含數(shù)據(jù)庫、WEB發(fā)布軟件、工業(yè)組態(tài)軟件等），并對接入數(shù)據(jù)進行日常維護，已保證數(shù)據(jù)真實有效;

2.竣工驗收后，托管公司以年為單位進行托管。按年以點為單位進行收費;

3.維護響應(yīng)：若監(jiān)測系統(tǒng)若遇故障，托管公司接到業(yè)主通知后必須在2h內(nèi)作出響應(yīng)。需托管公司到現(xiàn)場解決問題時，托管公司應(yīng)24h內(nèi)到現(xiàn)場解決問題，出現(xiàn)影響安全和生產(chǎn)的緊急情況時，12h內(nèi)到現(xiàn)場處理。

現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備技術(shù)要求

現(xiàn)場需要采集管網(wǎng)末梢水濁度、余氯、PH、溫度共計4種數(shù)據(jù)。

根據(jù)采集數(shù)據(jù)量需求，管理需求以及維護工作的需要，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集不采用傳統(tǒng)的RTU，改用使用日益廣泛的小型一體化PLC。

本方案以AB公司生產(chǎn)的MicroLogix 為例。

第一，此類PLC模塊體積?。w積小至120＊80＊40MM）易安裝，非常適合環(huán)境受限，空間狹小，需要將設(shè)備集中安裝的場合。

第二，此類PLC通信接口豐富，包括以太網(wǎng)接口，MODBUS RTU通信接口，RS232通訊接口等，能夠與各種設(shè)備進行通訊，開放性好。

第三，此類PLC具有獨立的CPU，可進行編程，在程序中設(shè)立各種報警，在線修改各種參數(shù)，產(chǎn)品安全性高。

第四，擴展性好，可靈活擴充I/O模塊，能夠滿足后期系統(tǒng)不斷豐富的數(shù)據(jù)采集要求。

第五，價格便宜，經(jīng)濟適用，維護方便，能夠大大降低建設(shè)成本。

監(jiān)測儀表的選型要求

本系統(tǒng)建設(shè)中，在線監(jiān)測儀表選型需做到穩(wěn)定、精確測量、維護量小。

本方案中，需監(jiān)測的數(shù)據(jù)有：濁度、余氯、PH、溫度。

在線分析儀表在滿足穩(wěn)定精確測量的同時，也需要具備自動斷水樣報警、儀表工作狀態(tài)自診斷、多種信號傳輸選擇和維護量低等條件。

在線分析儀表需要能夠保證長時間的連續(xù)精確測量。在低濁度測量時，用校驗取代校準則是更為方便可靠的在線儀表維護方式。相對于校準，校驗在不改變儀表原有精度的基礎(chǔ)上，對儀表的測量準確性進行驗證。

濁度檢測儀

精度：±0.001 FNU 或讀值的1%，采用高精度標準模塊，無需校準。

自動清洗測量池，并可編程清洗周期。

儀表系統(tǒng)內(nèi)壓力達到10 bar，避免產(chǎn)生氣泡。

變送器、濁度傳感器、流通池、流量控制器和電極安裝在一個面板上，便于安裝和維護。

余氯（包含PH、溫度測量）

采用極法在線消毒劑分析儀。不僅避免了更換試劑的工作量和采購試劑的成本，也避免了DPD法儀表試劑廢液對飲用水造成二次污染的可能。

pH電極在余氯測量時可實現(xiàn)即時pH補償，無試劑、無消耗品，即裝即用。

系統(tǒng)維護

本方案中，由于數(shù)據(jù)中心采取托管方式，因此數(shù)據(jù)中心的維護就不再在業(yè)主維護范圍中。本項目僅需考慮儀表的日常維護及系統(tǒng)常規(guī)巡檢即可。

備品備件

余氯分析儀：參比電極（3年更換）

濁度分析儀：不需要

PH及溫度不需要任何備件，一般2～3年需要更換。其余沒有需要更換的部件。

維護內(nèi)容

濁度分析儀：

每周 檢查樣水流量。每月 更換干燥劑內(nèi)的硅膠或?qū)ζ溥M行烘干。半年 用紙巾清潔流通池內(nèi)的玻璃鏡片。

濁度儀理論上不需要校準，如懷疑數(shù)據(jù)的真實性，可用驗證模塊對儀表的精度進行驗證，如果在儀表允許的測量誤差范圍內(nèi)就無需校準；如超過儀表測量允許的誤差范圍，就需校準。

具體驗證時間，可根據(jù)需要進行。

建議業(yè)主購買驗證模塊。

余氯分析儀：

每周 檢查樣水流量，做手工測量。如果必要，做校準。每月 做一次斜率校準。半年 用紙巾清潔測量電極和轉(zhuǎn)子。每3年 更換參比電極（正常情況可使用3年）。

兩個月左右進行斜率修正，費用為便攜儀表試劑消耗。

建議業(yè)主購買便攜儀表及相關(guān)試劑，標準試劑有效保存期為6個月，可使用200次/瓶。

PH計及溫度：

不需要維護及巡檢。

結(jié)束語

通過對城市供水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)將給城市供水管網(wǎng)水質(zhì)管理帶來巨大的變化，改變過去模糊的管理模式，提供準確的管網(wǎng)水質(zhì)情況，通過數(shù)據(jù)分析，幫助管理者準確及時掌握各種信息及時了解到供水管網(wǎng)及水廠發(fā)生的變化。

岳 敏

重慶遠通電子技術(shù)開發(fā)有限公司

岳敏（1981－）女，漢族，重慶人，電氣工程師，本科，學士，研究方向：工業(yè)電氣自動化。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.09.002