陵县农村饮水安全的信息化建设

2010-08-15 00:42许春芳李忠仁
山东水利 2010年8期
关键词:组态管网站点

许春芳,李忠仁,王 莉

(1.陵县水务局,山东 陵县 253500;2.陵县水利建筑安装工程公司,山东 陵县 253500;3.山东省胶东调水局东营分局,山东 东营 257300)

陵县辖9镇3乡1区,土地总面积1213km2,耕地面积622km2,995个自然村,人口58万人,其中农业人口48.27万人,2009年农民人均收入6348元,2009年完成国内生产总值135亿元。陵县是山东省缺水问题、饮水安全问题最严重的地区之一。近年来,在国家和省的帮助支持下,陵县通过实施农村饮水解困、村村通自来水工程和农村饮水安全工程,农民饮水问题得到解决。陵县针对农村饮水工程具有较强的基础性、公益性和群众性等特点,充分引导和调动农民群众的积极性,依托已建的陵县水厂(2007年底投产运行,设计日供水能力3万吨)管网延伸,探索出了一条解决农村饮水安全问题的新路子。

1 供水管网信息化建设的必要性

饮水安全是关系民生的头等大事,供水厂管网压力检测是保证自来水正常供应的重要环节,是供水厂保证用户正常用水的依据。供水系统的信息化建设改造已经日益迫切。

供水管网系统是整个供水厂水源合理调度使用的关键环节,过去一般采取人工抄表、电话报数、现场手动操作的原始调度方法。原始调度存在收集信息数量少、处理慢、传递迟、人工效益成本高、人工劳动强度相对比较大,整个调度处于原始阶段。遇上爆漏及其他事故,调水系统反映迟钝,导致因缺水损失扩大的现象。因此对供水管网测点系统进行信息化改造非常必要。

供水管网测点遍布城乡的各个角落,地理位置非常分散,管网测点数据的采集和控制非常不便;另一方面对于数据的采集与控制功能稳定性、安全性要求较高。管网测点自动化控制系统的建成将有效地解决这些问题。

2 信息管理系统组成与功能

陵县水厂供水系统由1个净水厂,1个水源点,50个管道测压站组成,按照设计方案合理、技术先进、测量准确、运行安全可靠、扩展方便、抗干扰能力强的原则,进行了SCADA自动化控制系统技术设计和实施。

2.1 数据采集、显示系统

系统采用两级控制,一级为系统中心控制室,二级为管网测点及厂区监测点。中心控制室负责监视、管理和控制等工作。厂区监测点及管网RTU负责多个管网测点站点远程的水压、流量等数据采集,当出现水压异常时控制水泵,自动调节压力,其中SCADA控制中心和管网测点站点之间采用无线移动网络平台传输,测压点的数据通过显示器在控制中心显示,方便及时发现问题,及时解决问题。

系统上层以调度机为核心,由调度机、服务器组成,共享系统数据资源,在调度中心通过LED显示屏,显示厂区监测点参数;通过投影仪同步显示计算机图像,使管理者对水网运行状况一目了然;下层由PLC及共有网络组成无线网,将各测点的实测数据传送到调度中心。

1)厂区一泵房、二泵房现有数据的数据采集及显示。对一泵房3台水泵的控制,管道流量,压力的远程监视及控制;对二泵房的现有采集点控制点,实现在中心调度室的监视与控制。

2)管网测压功能。模拟量采集通道,用于采集水压信号、水位信号、流量信号或其他模拟量信号;一路高位报警信号输出和一路低位报警信号输出,用于采集现场报警信号处理;数据通讯功能:支持RS485串口通讯(可扩展多台仪表,可同时监测多路模拟量信号)。

3)远程测点RTU功能。项目采用无线网络达到如下功能 :

命令响应:接收来自调度中心的命令,根据设定作出响应(如测量、控制、调节等),并迅速回送有关信息。

上电、异常复位处理:当系统上电复位,或系统运行、通信发生异常并死机复位(看门狗复位)时,系统根据复位类型不同进行复位处理,保证系统正常工作。

脱机运行:根据设定,无需中心控制,自行进行测量,并保存累积数据。

采集数据:采集站点压力等数据,组态画面显示监控数据。

报警指示:模拟量输入超限报警指示功能。

远程通讯:RS485接口具备多种可选通讯方式,可以远程通讯。

数据保护:系统具有掉电保护功能,程序、参数、历史数据保持时间达十年以上。

自检功能:RTU具有自检功能,可检查RTU自身硬件故障。

一次表供电:提供24V电源。

2.2 软件系统

通过GIS(地理信息管理系统)对管网测量点进行标识,设备管理,数据显示;自动定时或手动随时调整各站点时钟,确保整网上下时间统一,便于数据分析;自动巡回采集、手动采集、实时检测、数据补采;数据存储、刷新、备份、数据查询;产供水工艺流程图、供水设备分布图、配电图、地理信息图、实时曲线、历史趋势图(日趋势图、月趋势图、年趋势图)、实时表格等;屏幕开窗报警;根据用户要求提供各种日、月、年报表;打印系统的各种表格、图形、曲线;远程设定或修改各站点的量程、报警限等参数;自动定时或手动随时调整各站点时钟,确保整网上下时间统一,便于数据分析。

系统组态功能包括:数据库组态,配置所采集信号的属性,包括序号、物理名称、采样频率、数据类型、测量精度、量程上下限等;测压点组态,配置流程图的设备、动画及实时显示等;曲线组态,配置曲线的数据源、颜色;报警组态,配置报警的上下限;站点组态,配置站点添加和删除,添加的站点自动被集成到系统中,由调度机统一管理。

2.3 系统安全性

采用WindowsXP操作系统,利用其强大的安全机制,进行合理优化的配置,可以实现对帐号、口令的管理,对文件、数据的授权访问,执行动作的限制,以及对事件的审核,从而确保系统的安全性;提供简单有效的工具,在系统发生意外故障后迅速恢复正常。

软件采用分层组件技术,每一层组件均内置了安全冗错机制,以确保系统正常运行;引入事务处理机制,确保各种操作和数据的一致性、完整性;增强的用户授权机制对用户采用基于角色的分组管理,合理分配各级用户权限,从而有效防止和屏蔽非法操作。

数据库通过访问控制、安全审计、口令管理,确保只有合法用户才能访问数据库;完善的数据库备份恢复策略,在数据库发生意外故障后能及时完整地恢复数据。

自动记录系统故障、报警及敏感操作,为检查系统故障和事故提供依据。所有数据备份,并刻录光碟。

3 运行效果分析

陵县水厂信息化管理平台建立以后,实现了西门子PLC与数据中心的数据交换,建立了B/S架构的信息管理平台,实现了工业现场自动化向企业信息化管理的跨进。供水一泵房的泵站控制采用容错软件,将设备的自动化提高至设备的智能化,提高了系统的可靠性和控制水平,同时减轻了工作人员的工作强度;管理平台大量使用成熟的无线技术,提高了管理覆盖面,通过GPRS技术在管网压力、流量数据采集方面应用,大大提高了对供水管网的控制能力,为提高供水服务水平提供了依据;GIS系统的应用,使得大量数据直接显示在地图上,及时查询检索,为使用者提供了新的数据信息。GIS系统为管网组网、管网维护、抢险管理提供快捷、准确的数据支持。

4 结 语

陵县水厂信息化建设,实现了加压泵站、供水主管道和重点用户实时在线监测以及信息化管理,提升了陵县农村饮水安全工作的现代化管理水平。

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